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编码器分辨率与精度的相互关系有哪些?

作者:佛山时硕电子科技有限公司 浏览: 发表时间:2021-08-02 13:55:58

关于编码器的分辨率与精度的理解,可以用机械三指针式手表打这样一个比喻:时针的分辨率是小时,分针的分辨率是分,秒针的分辨率是秒,眼睛反应快的,通过秒针在秒间的空格,我们甚至能分辨至约0.3秒,这是三针式机械指针手表都可以做到的;而精度是什么,就是每个手表对标准时间的准确性,这是每个手表都不同的,或者在使用的不同时间里都不同的(越走越快的或越走越慢的),大致在1秒至30秒之间。


同样的,在旋转编码器的使用中,分辨率与精度是完全不同的两个概念。


编码器的分辨率是指编码器读取和输出的最小角度变化。相应的参数是:每个革命线,脉冲数(PPR),最小步骤,位(位)等。


编码器的准确性是指由编码器输出的信号数据到测量的实角度的准确性,并且相应的参数是角度('),角度秒(“)。


分辨率:编码器的代码光盘的光学雕刻,如果编码器是直接方波输出,则是脉冲数(PPR)(上图),但如果它是余弦(SIN / COS)信号输出是可能的通过信号模拟改变电子分段,获得更多方形脉冲PPR输出(下面),编码器的方波输出具有相B相,并且相位是不同的,B相是1/4脉冲。循环,通过上升沿和下降沿,您可以获得1/4脉冲周期的变化步骤(4次),这是最小测量步骤(步骤),所以严格,最小测量步骤它是编码器的分辨率分辨。

旋转编码器的精度成角度,角度,具有与分辨率相关的点,实际上并非全部影响到以下4部分的编码器精度:


1:光学部分

2:机械部件

3:电气部分

4:使用的安装和传输接收部分,精度降低,使用机械部分偏差。


1)编码器光学部分对的效果:

光学代码 - 主要是主板精度,行数,参考线精度,线宽的宽度,边缘有限度等。

发光源 - 平行和一致性,光衰减。

光接收单元 - 读取切口和读取响应的角度。

光学系统使用后的效果 - 污染,衰减。


2)编码器机械部分对的效果:

轴的加工精度和安装精度。

轴承的准确性和结构精度。

巧合安装在代码盘中,并安装了光学形成的准确性。

安装定位点和轴的间隙度。

例如,就轴承的结构而言,不能消除单个轴承支撑结构的轴承偏差,并且使用后的偏差将更大,并且Biax结构或多轴承结构可以有效地降低A的偏差单轴承。


3)电气部件的编码器电气部分的影响:

电源的稳定性精度 - 发光源和接收单元的影响。

读取响应和电气处理电路的误差;

电噪声效果根据编码器电气系统的抗干扰能力;

例如,如果电子分段,误差也将引入德国Healehan,海德汉编码器的细分电气误差约为余弦曲线的约1%的原始余弦曲线。


4)编码器带来的精度影响:

在安装过程中隐藏在测量轴连接;

输出电缆抗干扰信号延迟(距离更长或更快的频率);

接收设备和可能误差的响应在接收设备内处理。

编码器高速旋转期间的动态响应偏差。

最常见的是我们自己使用安装和安装结果的偏差。


细分技术对分辨率和准确性的影响


细分技术将电压或电流正痰信号转换为方波信号,该方波信号可用于通过通用余弦波信号输出的传感器。


细分电路改变A / B相波的相位角,再次划分更精细的方波脉冲输出,并且提供了1/4周期差的'/ B'的两个相位和Z'相位。 '/ b'阶段可以继续4次。


事实上,对于后续编码器,分区前的雕刻线的数量很重要,并且在更重要的系统准确性之前,可以提高分辨率,但它不能提高准确性,并且甚至可以减少它。准确性。


那么为什么我们有时会觉得细分,它有所改善吗?


这里有几个因素:


  1. 细分前,精度远优于分辨率,细分后可以将精度用的更充分,例如前面介绍的ROD486,细分前3600刻线,分辨度(Step)步距为0.025度,按照±1步距来看,其使用精度仅达到0.05度,而精度为18角秒,细分后,在18角秒前,是可以提高精度的使用的,但如果细分倍数再高,其使用精度就无法超越18角秒。
  2. 目前大部分的运动控制是用速度环控制的,细分提高了分辨率,可以提高速度环的精度,带来的最终加工效果看,似乎也是精度提高了。

高分辨率的编码器,精度不一定就高,以某日系17位编码器为例,其原始最高刻线为8位256线(如图3),经过多倍细分和A/B相4倍频后,得到17位(约13万圆周分割度)的分辨率,折算角度分辨率为9.89角秒,可其并没有提供精度参数,如以业内精度较高的海德汉提供的方法推算,编码器系统原始精度(误差)为刻线(512)的1/20,细分误差为原始刻线(512)的1%计算,得到的精度为152角秒-相当于2.5角分,如此的精度,证实这样的高分辨率编码器主要是应用于速度环的,对于定位的位置环,精度并不高。事实上对于细分后的编码器来说,其细分前的刻线数很重要,而其细分前的系统精度更加重要,细分可以提高分辨率,但不能提高精度,甚至可能降低了精度。


综上所述,影响编码器精度的因素很多,编码器的精度与分辨率相关的,仅仅是光学部分的刻线数,刻线数越多(越密),精度可能越高,但还要看其余的很多部分,都与分辨率无关。而刻线数密度,也是受材料与加工工艺及光学衍射的限制的,一般58毫米外径工业级编码器的刻线数最高到10000线,更高的分辨率均由正余弦信号细分来完成的,其精度也就受到了一定的限制。


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