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倍加福編碼器的分辨率與精度的資料分為哪些

更新時間:2018-08-01      瀏覽次數:2878

    倍加福編碼器的分辨率與精度的資料分為哪些
    可以用我們所用的倍加福編碼器時針的分辨率是小時,分針的分辨率是分,秒針的分辨率是秒,眼睛反應快的,通過秒針在秒間的空格,我們甚至能分辨至約0.3秒,這是三針式機械指針手表都可以做到的;而精度是什么,就是每個手表對標準時間的準確性,這是每個手表都不同的,或者在使用的不同時間里都不同的(越走越快的或越走越慢的),大致在1秒至30秒之間。
    同樣的,在倍加福編碼器的使用中,分辨率與精度是*不同的兩個概念。
    倍加福編碼器的分辨率,是指編碼器可讀取并輸出的小角度變化,對應的參數有:每轉刻線數(line)、每轉脈沖數(PPR)、小步距(Step)、位(Bit)等。
    倍加福編碼器的精度,是指編碼器輸出的信號數據對測量的真實角度的準確度,對應的參數是角分(′)、角秒(″)。
    分辨率:線(line),就是編碼器的碼盤的光學刻線,如果編碼器是直接方波輸出的,它就是每轉脈沖數(PPR)了(圖1), 但如果是正余弦(sin/cos)信號輸出的,是可以通過信號模擬量變化電子細分,獲得更多的方波脈沖PPR輸出倍加福編碼器的方波輸出有A相與B相,A相與B相差1/4個脈沖周期,通過上升沿與下降沿的判斷,就可以獲得1/4脈沖周期的變化步距(4倍頻),這就是小測量步距(Step)了,所以,嚴格地講,小測量步距就是編碼器的分辨率。
    細分技術將電壓或電流式正余弦波信號分割轉換成為方波信號,可用于一般正余弦波信號輸出的傳感器
    細分電路對于A/B相波形量的變化,判斷出相位角,并再次分割出更細的方波脈沖輸出,同樣提供1/4周期差的A’/B’兩相和Z’相,A’/B’相可以繼續的4倍頻。
    事實上對于細分后的編碼器來說,其細分前的刻線數很重要,而其細分前的系統精度更加重要,細分可以提高分辨率,但不能提高精度,甚至可能降低了精度。
    那么為什么我們有時候感到細分后,對于加工精度是提高的呢?
    這里有幾個因素:
    1. 倍加福編碼器細分前,精度遠優于分辨率,細分后可以將精度用的更充分,例如前面介紹的ROD486,細分前3600刻線,分辨度(Step)步距為0.025度,按照±1步距來看,其使用精度僅達到0.05度,而精度為18角秒,細分后,在18角秒前,是可以提高精度的使用的,但如果細分倍數再高,其使用精度就無法越18角秒。
    2. 目前大部分的運動控制是用速度環控制的,細分提高了分辨率,可以提高速度環的精度,帶來的終加工效果看,似乎也是精度提高了。
    高分辨率的倍加福編碼器,精度不一定就高,以某日系17位編碼器為例,其原始刻線為8位256線(如圖3),經過多倍細分和A/B相4倍頻后,得到17位(約13萬圓周分割度)的分辨率,折算角度分辨率為9.89角秒,可其并沒有提供精度參數,如以業內精度較高的海德漢提供的方法推算,編碼器系統原始精度(誤差)為刻線(512)的1/20,細分誤差為原始刻線(512)的1%計算,得到的精度為152角秒—相當于2.5角分,如此的精度,證實這樣的高分辨率編碼器主要是應用于速度環的,對于定位的位置環,精度并不高。事實上對于細分后的編碼器來說,其細分前的刻線數很重要,而其細分前的系統精度更加重要,細分可以提高分辨率,但不能提高精度,甚至可能降低了精度。
    綜上所述,影響倍加福編碼器精度的因素很多,編碼器的精度與分辨率相關的,僅僅是光學部分的刻線數,刻線數越多(越密),精度可能越高,但還要看其余的很多部分,都與分辨率無關。而刻線數密度,也是受材料與加工工藝及光學衍射的限制的,一般58毫米外徑工業編碼器的刻線數到10000線,更高的分辨率均由正余弦信號細分來完成的,其精度也就受到了一定的限制。

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