编码器的应用领域
编码器广泛应用于航空、航天、机械、电子、半导体、汽车等领域。
编码器的优势
编码器能够实现高精度的运动测量和控制,满足了各种机械和运动控制系统的严格要求。
编码器采用数字信号处理和光电检测技术,具备高可靠性和稳定性,能够长期运行。
编码器实现了即时的测量和反馈数据,使得运动控制系统实时调整,具备快速响应的能力。
编码器分辨率、精度和重复精度的区别
分辨率是编码器能够检测的单位运动,对于直线和旋转编码器有所不同。哪些算高分辨率、中分辨率和低分辨率呢?选择分辨率时要选择高于应用中的分辨率,因为后面会讲到精度和重复精度。
对于直线编码器
高分辨率:低于100 nm
中分辨率:200 nm -10 µm
低分辨率:高于50 µm
对于旋转编码器:
高分辨率:高于18位
中分辨率:13位 -17位
低分辨率:低于12位
精度是输出值与真实值之间的差距。即实际位置与编码器检测位置之间的差异。
即,高分辨率并不自动代表具有高精度,可以简单理解为没关系。
重复精度是在同一个实际位置取得的不同测量值之间的误差。重复精度会随着使用的老化和环境发生变化,很多手册里都不指出重复精度,一般可以包含在精度规格里。
重复精度良好并不一定表示精度良好,例如控制机械手的重复性运动,它对于重复精度就有很高要求。
增量编码器的分辨率,倍频与细分技术
增量编码器码盘是由很多光栅刻线组成的,有两个(或4个,以后讨论4个光眼的)光眼读取A/B信号的,刻线的密度决定了这个增量型编码器的分辨率,也就是可以分辨读取的小变化角度值。代表增量编码器的分辨率的参数是PPR,也就是每转脉冲数,例如每圈刻线360线,A/B每圈各输出360个脉冲,分辨率参数就是360PPR。那么这个编码器可分辨的小角度变化量是多少度呢?就是1度吗?
增量编码器的A/B输出的波形一般有两种,一种是有陡直上升沿和陡直下降沿的方波信号,一种是缓慢上升与下降,波形类似正弦曲线的Sin/Cos曲线波形信号输出,A与B相差1/4T周期90度相位,如果A是类正弦Sin曲线,那B就是类余弦Cos曲线。
对于方波信号,A/B两相相差90度相(1/4T),这样,在0度相位角,90度,180度,270度相位角,这四个位置有上升沿和下降沿,这样,实际上在1/4T方波周期就可以有角度变化的判断,这样1/4的T周期就是小测量步距,通过电路对于这些上升沿与下降沿的判断,可以4倍于PPR读取角度的变化,这就是方波的四倍频。这种判断,也可以用逻辑来做,0代表低,1代表高,A/B两相在一个周期内变化是00,01,11,10。这种判断不仅可以4倍频,还可以判断旋转方向。(即:二倍频信号是通过A相和B相的“异或”转换获得。四倍频信号是通过A信号和B信号的正跳沿及负跳沿获得。)
那么,方波信号的小分辨角度=360度/(4xPPR)。
前面的问题:一个方波A/B输出360PPR的增量编码器,小分辨角度=0.25度。
型编码器(旋转型)
增量式编码器以转动时输出脉冲,通过计数设备来知道其位置,当编码器不动或停电时,依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样,当停电后,编码器不能有任何的移动,当来电工作时,编码器输出脉冲过程中,也不能有干扰而丢失脉冲,不然,计数设备记忆的零点就会偏移,而且这种偏移的量是无从知道的,只有错误的生产结果出现后才能知道。
解决的方法是增加参考点,编码器每经过参考点,将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前,是不能保证位置的准确性的。为此,在工控中就有每次操作先找参考点,开机找零等方法。
比如,打印机扫描仪的定位就用的是增量式编码器原理,每次开机,我们都能听到噼哩啪啦的一阵响,它在找参考零点,然后才工作。
这样的方法对有些工控项目比较麻烦,甚至不允许开机找零(开机后就要知道准确位置),于是就有了式编码器的出现。
以上信息由专业从事磁角度编码器的苏州必力信光电于2025/3/30 5:30:23发布
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