Virtual reality: de schoonheid van visiontechnologie en de nauwkeurigheid en herhaalbaarheid van Renishaw encoders.

Virtual reality (VR) is de benaming voor virtuele omgevingen vanuit computersimulaties, waardoor fysieke aanwezigheid wordt gesimuleerd in de werkelijke of in de virtuele wereld. Aanvankelijk was het ontwikkeld voor beroepsmatige trainingen in een virtuele omgeving, zoals een vluchtsimulator waarin piloten hun vaardigheden kunnen trainen en verbeteren zonder dat aan mislukking gevaren verbonden zijn.

VR-technologie hangt sterk af van de positiegegevens van de camera, aangezien de virtuele en werkelijke elementen perfect gesynchroniseerd moeten zijn. De apparatuur die de camera draagt, geproduceerd door Power Plus in Hongkong, is weer afhankelijk van de nauwkeurigheid en herhaalbaarheid van Renishaw encoders.

Power Plus is een dochteronderneming van Digital Precision Systems Ltd (DPS), dat de enige geautoriseerde vertegenwoordiger en servicepartner in China is van Vinten, een wereldleider in draagconstructies voor televisiecamera's en vaste leverancier van bekende omroeporganisaties als CCTV en Sony.

Op 16 juni 2012 opende DPS een nieuw hoofdstuk in zijn geschiedenis: in samenwerking met de leveranciers van virtuele graphics VIZRT en ORAD werd de lancering van het ruimteschip Shenzhou-9 vanaf satellietlanceringscentrum Jiuquan in China geheel virtueel live uitgezonden door CCTV, en Power Plus leverde daarvoor de zwenkarmsystemen en ondersteuningen.

Charles Wong, directeur van Power Plus, zegt: "Enerzijds leveren we Vinten producten gecombineerd met draagconstructies voor camera's; anderzijds ontwikkelen we aanvullende producten voor nichemarkten."

Hij legt als volgt de werkwijze voor VR uit: "Met een draai- en hefunit zijn stabiele en precieze camerabewegingen mogelijk tijdens live-uitzendingen. Daartoe neemt ons productiesysteem gegevens op van de camerapositie, via de Renishaw encoders op de draai- en hefunit en de Vinten VR-interface. Het studiosysteem genereert dan virtuele live-feeds door de real-time gestreamde videogegevens en de virtuele trackinggegevens (de camerapositie) samen te brengen en te bewerken. Daarna volgen nog afstemming en doorgeleiding om te kunnen uitzenden."

Naadloze integratie van VR vraagt een zeer herhaalbare camerapositionering. De nauwkeurige draai- en hefunit en zwenkarm van Power Plus zijn op de draai- en hefassen voorzien van het Renishaw RESR incrementele roterende (hoek)encodersysteem, met de RGH40 (niet aanbevolen voor nieuwe ontwerpen, alternatieve upgrade: QUANTiC™ encoder met RESM meetschaal) contactloze optische leeskop die een herhaalbaarheid tot 0,004 boogseconde heeft. De RESR incrementele roterende encoder is leverbaar in vele diameters en compatibel met een reeks van leeskoppen. De massa en het massatraagheidsmoment zijn klein, zodat de dynamische eigenschappen fantastisch zijn. Omkeerspeling en andere mechanische effecten vanwege koppelingen of lagers ontbreken hier dankzij de directe bevestiging.

Charles Wong: "Vergeleken met conventionele gesloten encoders heeft deze contactloze encoder een uitstekende herhaalbaarheid en geen omkeerspeling, wat essentieel is voor VR-kwaliteit. Wij zijn zeer tevreden met de Renishaw encoders, die duidelijk gebouwd zijn voor precisie." Power Plus zette Renishaw encoders in nadat ze gezien hadden hoe succesvol die waren in Vinten producten. Maar ze ontdekten meer voordelen: "We hebben encoders van verschillende leveranciers met elkaar vergeleken, maar die van Renishaw boden de meeste stabiliteit en herhaalbaarheid. We begrijpen wel waarom Vinten al lang een succesvolle samenwerking met Renishaw heeft", aldus Charles Wong.

Eenvoudig en snel te installeren is een ander kenmerk van Renishaw encoders. Elke leeskop heeft ruime installatietoleranties en een ingebouwde set-up LED, waardoor het installeren gemakkelijk is en complexe instelgereedschappen overbodig zijn. De Renishaw RESR encoderring is voorzien van een gepatenteerde conusbevestiging, die de excentriciteit van het draaiend deel corrigeert. Dit vereenvoudigt het inbouwen en minimaliseert de installatiefout.

Charles Wong vervolgt: "Een encoderring installeren kan een heel gedoe zijn. De conusbevestiging van Renishaw vraagt echter maar weinig inspanning van onze technici, en we weten heel eenvoudig of het inbouwen succesvol is verlopen: gewoon door naar de set-up LED te kijken."

Met de set-up LED zijn ook op een snelle manier diagnoses te stellen, zo legt hij uit: "Ik herinner me dat de leeskop ooit eens per ongeluk uit zijn positie was gestoten door onvoorzichtig transport. Dat was vlak voordat een liveshow ging beginnen. Maar het lukte ons om het systeem snel in orde te brengen, op tijd voor de show. Dat gaf ons het vertrouwen dat we zulke situaties de baas kunnen als ze zich mochten voordoen." De encoders in de draai- en hefunit moeten passen bij de standaard resolutie van tv-programma's. De Renishaw RESR incrementele encoderring biedt een hoekresolutie tot 43,2 miljoen pulsen per omwenteling, wat voldoende is voor de hoogste eisen die de omroepwereld tegenwoordig stelt.

Charles Wong voegt hieraan toe: "De resolutie van tv-uitzendingen gaat in de toekomst waarschijnlijk toenemen. Sommige fabrikanten hebben al nieuwe 4K tv's geïntroduceerd, die een viermaal zo hoge resolutie hebben als een high-definition tv (HDTV) van nu. We weten niet wanneer dat de standaard wordt, maar we moeten dan de encoderresolutie verhogen. Renishaw biedt een hele reeks encoders, ook voor de meest veeleisende toepassingen. We hebben dus alle flexibiliteit om in de toekomst te upgraden."

De huidige draai- en hefunits van Power Plus hebben resoluties tot 1,6 miljoen pulsen per omwenteling, voldoende voor de omroepstandaard van dit moment en na upgraden zelfs voor 4K tv. Power Plus heeft ook een gemotoriseerd apparaat ontwikkeld om de cameraringen voor scherpstellen en zoomen te bedienen. Hierbij worden magnetische encoders gebruikt van RLS, een partnerbedrijf van Renishaw uit Slovenië. De RLS RE22 roterende magnetische encoder is compact van constructie en biedt 13-bits resoluties voor snelle rotaties tot 20.000 tpm.

Charles Wong: "Het apparaat bestaat uit twee aparte overbrengingsmodules, gekoppeld aan de scherptering en zoomring van de camera. Elke module heeft een RE22 encoder om tijdens zoomen en scherpstellen de positiegegevens door te geven aan het studiosysteem. De RE22 is eenvoudig in te bouwen in onze bestaande cameramodellen. En belangrijker: hij is voordelig voor al zijn prestaties en geeft ons vertrouwen." Hij besluit: "Onze dank gaat uit naar Renishaw. Ze geven altijd de beste ondersteuning en leveren uitstekend. Op dit moment hebben we enkele nieuwe projecten waarin TONiC™ en RESOLUTE™ absolute encoders betrokken zijn. Met de ondersteuning van Renishaw gaan we in alle vertrouwen nog meer innovatieve en succesvolle producten ontwikkelen voor de omroepsector."