影響旋轉(zhuǎn)編碼器的精度和分辨率有哪些因素？

2021-11-04

　　“精度”和分辨率是衡量旋轉(zhuǎn)編碼器質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)之一。大家都知道，描述物理量的準(zhǔn)確程度可以用“精度”表達(dá)，精度反應(yīng)的是測(cè)量值與真實(shí)值之間的誤差，而“分辨率”是用來(lái)描述刻度劃分的，其反應(yīng)的是數(shù)值讀取過(guò)程中所能讀取的小變化值。在編碼器領(lǐng)域，“分辨率”除了與刻線(xiàn)數(shù)有關(guān)外，還會(huì)隨著電氣信號(hào)的改變而改變，它是可調(diào)可控的，它可以隨著對(duì)信號(hào)的細(xì)分而改變，細(xì)分倍數(shù)越高，分辨率越小，但是細(xì)分倍數(shù)越高，引入加大的誤差就越大。而精度，更多的偏向于機(jī)械方面，一個(gè)產(chǎn)品在生產(chǎn)完成的那一刻，它的精度基本已經(jīng)固定（有些高精度的產(chǎn)品可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)葋?lái)提高測(cè)量精度），這個(gè)數(shù)值是通過(guò)檢測(cè)出來(lái)的，它與產(chǎn)品的加工工藝，材料等多方面因素息息相關(guān)，我們難以通過(guò)計(jì)算來(lái)得出一個(gè)具體的數(shù)值作為精度的依據(jù)，大多只能在實(shí)際使用的過(guò)程當(dāng)中判斷出精度的準(zhǔn)確與否。

　　旋轉(zhuǎn)編碼器的線(xiàn)數(shù)和測(cè)量單位確定以后，精度受到這些刻線(xiàn)或者測(cè)量單位的寬度和間距的影響，不一致的寬度或者間距會(huì)導(dǎo)致脈沖的誤差。同時(shí)，一些外部因素同樣會(huì)影響旋轉(zhuǎn)編碼器的精度。

　　旋轉(zhuǎn)編碼器的精度主要取決以下幾方面：

　　1、徑向光柵的方向偏差

　　2、刻線(xiàn)碼盤(pán)相對(duì)軸承的偏心

　　3、軸承徑向偏差

　　4、與聯(lián)軸器的連接所造成的誤差

　　對(duì)于伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)編碼器來(lái)說(shuō)，分辨率和精度之間的關(guān)系非常混亂。精度主要取決于編碼器的制造工藝，通過(guò)細(xì)分可以提高分辨率，但分辨率高并不意味著編碼器就能達(dá)到高精度。

　　對(duì)于增量式編碼器來(lái)說(shuō)，由于溫度引起的刻線(xiàn)和安裝表面的擴(kuò)張同樣會(huì)影響編碼器的精度。均勻?qū)挾群蜏y(cè)量間隙是影響增量式編碼器精度的關(guān)鍵因素。

　　旋轉(zhuǎn)增量式編碼器的分辨率主要依賴(lài)于其編碼器的刻線(xiàn)數(shù)（增量式編碼器）或者使用編碼器碼盤(pán)模式。一般來(lái)說(shuō)，分辨率是一個(gè)固定值，一旦編碼器被制造出來(lái)就沒(méi)辦法再增加刻線(xiàn)數(shù)或者編碼。但是增量式編碼器可以通過(guò)信號(hào)細(xì)分來(lái)增加分辨率，例如，方波增量編碼器（HTL/TTL）輸出增量方波信號(hào)，通過(guò)每次活動(dòng)記錄分析每個(gè)增量通道（信號(hào)A）的上升沿和下降沿，可以有效提高兩倍的編碼器分辨率。這樣當(dāng)我們記錄兩個(gè)通道（信號(hào)A和B）的上升沿和下降沿時(shí)，我們可以提高四倍的編碼器分辨率（4倍頻）對(duì)于采用sin/cos信號(hào)的編碼器，相對(duì)于方波信號(hào)，我們可以通過(guò)θ來(lái)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行細(xì)分以提供更多更高的分辨率。