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編碼器精度與分辨率的區别
編輯:威海艾迪科電子科技股份有限公司   時間:2018-09-18



   對于傳感器的分辨率與精度的理解,可以拿千分尺為例,分辨率代表千分尺最多可以讀到小數點後幾位,但精度還與尺子的加工精度,測量方法有關系。
   同樣的,在旋轉編碼器的使用中,分辨率與精度是完全不同的兩個概念。 編碼器的分辨率,是指編碼器可讀取并輸出的最小角度變化,對應的參數有:每轉刻線數(line)、每轉脈沖數(PPR)、最小步距(Step)、位(Bit)等。
    編碼器的精度,是指編碼器輸出的信号數據對測量的真實角度的準确度,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), 但如果是正餘弦(sin/cos)信号輸出的,是可以通過信号模拟量變化電子細分,獲得更多的方波脈沖PPR輸出(圖2),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),這就是最小測量步距(Step)了,所以,嚴格地講,最小測量步距就是編碼器的分辨率。例如,德國海德漢的ROD426的3600線編碼器,方波輸出,就是3600ppr,脈沖周期0.1度,通過A相B相4倍頻後,可獲得0.025度的測量步距;而其海德漢提供的精度參數為18角秒(0.005度)。 分辨率數值大于精度數值。
  如果是德國海德漢的 ROD486的3600線的正餘弦信号輸出,可進行25倍的電子細分,獲得90000的脈沖(ppr),0.004度的脈沖周期,通過A/B相的四倍頻,可獲得0.001度最小測量步距的分辨率,而海德漢提供的原始編碼器的精度還是18角秒(0.005度),(不含細分誤差)。 分辨率數值小于精度數值。
  在以通訊數據輸出型的編碼器或絕對值編碼器,其輸出的分辨率是以多少“位”來表達,即2的幂次方的圓周分割度。所以,旋轉編碼器的分辨率可以用“線line",每轉脈沖數PPR,或“步距Step”分别來表述。用線來表述,可能還可以再細分的,而有一些“17位”的編碼器,實際是針對步距的,已經細分好了的。 一個36旋轉編碼器的精度,以角分、角秒為單位,與分辨率有一點關系,又不是全部,例如仍以德國海德漢的ROD400系列為例,其5000線以下的,海德漢提供的刻線精度為刻線寬度的1/20(與分辨率相關),6000-10000線的,精度為12角秒(與分辨率無關)。而海德漢的RON系列角度編碼器,同樣的是9000線—36000線,其RON200系列的精度是2.5~5角秒,RON700系列的是2角秒,RON800系列的是1角秒,RON900系列的是0.4角秒,都不由分辨率決定。實際上,影響編碼器精度的有以下4個部分:
A:光學部分
B:機械部分
C:電氣部分
D:使用中的安裝與傳輸接收部分,使用後的精度下降,機械部分自身的偏差。

A編碼器光學部分對精度的影響:
光學碼盤—主要的是母闆精度、每轉刻線數、刻線精度、刻線寬度一緻性、邊緣精整性等。
光發射源—光的平行與一緻性、光衰減。
光接收單元—讀取夾角、讀取響應。
光學系統使用後的影響—污染,衰減。

例如光學碼盤,首先是母闆的刻線精度,海德漢的母闆是全世界公認第一的,據說其是在地下幾十米雙懸浮工作室内加
工的,對于外界各種因素的影響減小到最小,甚至要考慮到海浪的次聲波和遠處汽車引擎的振動,為此,很多編碼
器廠家甚至向海德漢購買母闆。其次,加工的過程,光學成像的時間,溫度,物理化學的變化,污染等,都會影響
到碼盤刻線的寬度和邊緣性。所以,即使是一樣的碼盤刻線數,各家能做到的精度也是不同的。
B編碼器機械部分對精度的影響:
軸的加工精度與安裝精度。
軸承的精度與結構精度。
碼盤安裝的同心度,光學組建安裝的精度。
安裝定位點與軸的同心度。
例如,就軸承的結構而言,單軸承支撐結構的軸承偏差無法消除,而且經使用後偏差會更大,而雙軸承結構或多
支承結構,可有效降低單個軸承的偏差。
C編碼器電氣部分對精度的影響:
電源的穩定精度—對光發射源與接收單元的影響。
讀取響應與電氣處理電路帶來的誤差;
電氣噪音影響,取決于編碼器電氣系統的抗幹擾能力;
例如,如果電子細分,也會帶來的誤差,按照德國海德漢提供的介紹,海德漢編碼器的細分電氣誤差與正餘弦曲
線的誤差約在原始刻線寬度的1%左右。
D編碼器使用中帶來的精度影響:
安裝時與測量轉軸連接的同心度;
輸出電纜的抗幹擾與信号延遲(較長距離或較快頻率下);
接收設備的響應與接收設備内部處理可能的誤差。
編碼器高速旋轉時的動态響應偏差。
最常見的就是我們自己使用安裝的方法與安裝結果帶來的偏差。
00線的編碼器,分辨率也完全有可能優于一個“17位”的已經細分好的編碼器。太多做控制的對于編碼器
分辨率與精度的理解還是有偏差的,明明是精度的問題,卻拿着一個高分辨的編碼器就以為可以了,明明是個定位
的問題,可從一開始就是分辨率,速度環的選擇與設計,到最終的結果,卻要一個位置環的精度的結果。

在這裡,也希望各位網友的參與讨論。



 

 

 

 


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