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如何理解绝对值编码器反馈?
来源:中国数控机床网   发表时间:2020/11/23 2:07:00  浏览次数:
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光学编码器
图1:光学编码器包含标记的代码盘。标记的密度越大,编码器的分辨率越高。

 

自动化行业依靠编码器来提供高性能和复杂功能。将反馈编码器并入运动控制系统可实现更高水平的系统性能。自动化过程彼此不同,因此需要多种不同的编码器选项。为您的独特系统选择合适的编码器对于获得有效的反馈数据至关重要。选择编码器之前,您需要了解有关分辨率,准确性和可重复性如何影响系统性能的更多信息。

编码器分辨率

编码器分辨率是编码器轴旋转一圈或1 in / mm线性刻度时测量段或单位的数量。通常,对于增量式编码器,我们用每转脉冲数(ppr)来测量编码器分辨率;对于绝对编码器,我们用位来测量。

编码器脉冲是指编码器可以测量或辨别为运动的给定角度或长度的最小段。可以将其视为表盘边缘周围的分钟标记。在光学编码器盘上,刻划的图案越密集,例如在时钟的前面添加更多的分钟标记,分辨率就越高(图1)。

旋转编码器可直接使用,分辨率高达每转10,000个脉冲(ppr),通过插值可达到40,000 PPR。线性刻度尺可提供微米级的分辨率。可以以更高的成本获得更高的分辨率,但寿命可靠性下降。工业控制的最常见分辨率是每转1,024个脉冲。

关于编码器的一个常见误解是假设最佳编码器具有最高的分辨率。这个想法过于简单,可能会对您的机器造成严重影响。不能认为更高的编码器分辨率可以提高整个系统的精度。提高分辨率将无法补偿某些类型的系统错误。随着每转增加更多的脉冲,编码器报告位置的能力可能会提高。但是,如果存在系统错误,则更高的分辨率将无法纠正该错误,而可能会使问题产生混乱。图2显示了精度和分辨率之间的差异,这证明了高分辨率并不总是会带来更高的精度。

编码器精度

编码器精度解决了编码器读取的值与现实生活中的物理角度之间的差异。编码器精度以分数或度来度量,例如弧分或弧秒。例如,20弧分(0.33°)或更好的角被认为是中等精度的编码器。然而,某些精密设备约为5弧秒(0.0014°)。制造商还可以指定相对精度。增量编码器通常具有信号占空比和相位角的规范。

多个错误源可能会降低编码器读数的准确性。这些来源之一可能是编码器本身的制造过程。光学编码器盘上线的宽度将变化,但是变化可能很小。编码器盘精确居中的差异可能会在编码器产生的脉冲时序中引入一个小的误差。制造商竭尽全力以减少或消除这些错误。有时,制造商会使用外部高精度科学级编码器作为参考,以测量样本编码器的误差量。然后可以对样本编码器进行微调和重新校准以提高准确性。合理地问:“如果有高精度编码器,为什么不使用那个?” 精度更高,分辨率更高的编码器成本也更高,更坚固耐用且使用寿命更短。

在其他情况下,外部错误可能源自设备或机器本身。例如,变速箱可能存在反冲,或者导螺杆在运动中起了作用。挠性联轴器具有缠绕,而金属框架或悬挂电缆会根据温度而增长和收缩。通常,由外部因素引起的误差甚至比“低”精度编码器还要重要得多。必须牢记的是,作为传感器,编码器只能报告所监视设备的位置。控制器必须容纳所有错误纠正。

系统重复性和编码器

没有重复性的附加特性的编码器精度是多少?重复性是对系统一次又一次返回到相同命令位置的一致性的度量。对于编码器,可重复性通常比绝对精度高2至10倍。编码器的可重复性揭示了编码器在准确性和不准确性方面保持一致的可能性。

如果脉冲记录的脉冲比其余脉冲稍长,并且在每次旋转时都将其检测为相同的较长角度,则认为该脉冲是可重复的。当编码器具有出色的可重复性时,许多错误可以在系统控制器中平均或纠正。许多应用程序,例如经典的速度控制(变速电动机),在精度较低但可重复的编码器上都能很好地发挥作用。

图3展示了三种与准确性相关的可重复性场景。第一个示例简单地显示了具有偶数模式的准确脉冲。在此之下,是第一组旋转,显示了不准确但可重复的脉冲。这被认为是良好的性能,因为编码器可以解决重复性的不准确性。第二组旋转显示不精确且不可重复的脉冲,这不是理想的。

与绝对准确性一样,外部来源也要对重复性错误负责。编码器的制造过程,所放置的设备甚至所采用的传感技术都可能导致可重复性错误。某些类型的编码器,例如模拟转速表或某些版本的电容式编码器,可能会遭受累积误差的困扰,这些累积误差会在多个周期内累积。这些是例外,而不是规则。光学和磁性编码器旨在防止累积错误。通常,光学编码器比基于磁性的单元具有更高的总体精度。为什么磁性系统如此受欢迎?它们往往更加坚固可靠,并具有更大的安装灵活性和机械结构。

像绝对精度一样,机械误差(如齿轮间隙,滞后现象和皮带张紧不当)会降低系统的可重复性。与分辨率一样,用户经常认为购买可重复性高的编码器将获得最佳效果。即使具有出色的可重复性的编码器也无法在机械重现性较差的系统上得到改进。如果可以理解和纠正错误,那么高度可重复但不准确的系统(机械和编码器结合使用)通常可以达到完全可接受的性能水平。

编码器可以成为运动控制系统中的强大元素。系统设计人员应考虑可用的各种编码器选项的优缺点。了解错误的根源可以提高系统性能,并在出现问题时简化故障排除。

以上就是编码器的三个关键点。

pusi的新型编码器可提供绝对位置反馈。它们具有多圈测量范围,当电动机连接至丝杠轴,电缆卷筒或齿轮减速系统时,该范围很有用。多回转旋转计数器使用谱思的Wiegand能量收集技术自供电。即使机器在控制电源中断的情况下移动了,转数也始终是最新的。不需要备用电池。步进电机的编码器是“套件”或模块化设备,旨在添加到电机外壳中并直接从驱动轴测量旋转位置。套件包装的安装尺寸与NEMA标准步进电机流行的增量式编码器的安装尺寸相同。这使得这些编码器可以替代较不先进的增量式编码器。磁性测量模块的直径为37毫米,厚度为23毫米。它们抵抗灰尘,湿气和冲击/振动载荷。可以使用屏蔽来保护测量模块免受外部磁场的影响。SSI和更高级的“ BiSS C”通信接口已实现。两者都是与一系列PLC和计算机兼容的开源接口。继而为提高模块的一体化程度,谱思推出一体化的闭环步进电机,涵盖了增量式编码器和绝对值编码器的应用。用户可根据自己的应用对比使用。

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