海德漢編碼器

海德漢編碼器ID：317393-05
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海德漢編碼器ID：317393-05
長度計海德漢的增量式長度計能在一個長的測量范圍內提供很高的精度。
這些堅固耐用的長度計根據不同的應用有不同的產品類型。
他們在度量行業有廣泛的應用，多點測量站、測試設備檢測和位置測量裝置
長度測量
封閉式光柵尺能有效防塵、防切屑和防飛濺的切削液，是用于機床的理想選擇。
敞開式光柵尺與讀數頭和光柵尺或鋼帶間沒有機械接觸。這些光柵尺的典型應
用包括：測量機、比較儀和其它長度計量精密設備以及生產和測量設備，例如用在半導體工業中。
增量式光柵尺決定當前位置的方式是由原點開始數測量步距或細分電路的計數信號數量。
海德漢的增量式光柵尺帶有參考點，開機時必須執行參考點回零，操作非常簡單、快捷。
式光柵尺無需執行參考點回零操作就能直接提供當前位置值。光柵尺的位置
值通過EnDat接口或其它串行接口傳輸。
1、 脈沖編碼器概念
脈沖編碼器是一種光學式位置檢測元件，編碼盤直接裝在電機的旋轉軸上，以測出軸的旋轉角度位
置和速度變化，其輸出信號為電脈沖。
這種檢測方式的特點是：非接觸式的，無摩擦和磨損，驅動力矩小，響應速度快。缺點是抗污染能力
差，容易損壞。按其編碼化方式，可分為增量式和值式。
1）增量式編碼器
增量式編碼器工作原理
增量式編碼器工作原理如上圖 a 所示。在圖中，E 為等節距的輻射狀透光窄縫圓盤，"Q1、"Q2 為光源，
Da、Db、Dc 為光電元件（光敏二極管或光電池），Da 與 Db 錯開 90 度相位角安裝。當圓盤旋轉一個節
距時，在光源照射下，光電元件 Da，Db 上得到圖 b( 所示的光電波形輸出，A，B 信號為具有 90 度相
位差的正弦波，這組信號經放大器放大與整形，得到圖 c) 的輸出方波，A 相比 B 相導前 90 度，其電壓
幅值為 5V。設 A 相導前 B 相時為正方向旋轉，則 B 相導前 A 相時即為負方向旋轉，利用 A 相與 B 相的
相位關系可以判別編碼器的旋轉方向，C 相產生的脈沖為基準脈沖，又稱零點脈沖，它是軸旋轉一周在
固定位置上產生一個脈沖，在數控車床上切削螺紋時，可將它作為車刀進刀點和退刀點的信號使用，
以保證切削的螺紋不會亂扣。在加工中心上可作為主軸準停信號，以保證主軸和刀庫間的可*換刀。AB
相脈沖信號經頻率———電壓變換后，得到與轉軸轉速成比例的電壓信號，便可測得速度值及位移量。
2）值式編碼器
值式編碼器是通過讀取編碼盤上的圖案來表示數值的。下圖所示的為葛萊編碼盤，圖中空白的部
分透光，用“0”表示；涂黑的部分不透光，用“1”表示。此碼盤共有四環，由里向外每一環配置的光電變
換器對應 2 的 3 次方，2 的 2 次方，2 的 1 次方，2 的 0 次方。圖中的碼盤共分為 16 份，要提高檢測精
度，可多分葛萊編碼盤
3）增量式編碼器和值式編碼器比較
在實際應用中，通過比較，發現增量式結構簡單，成本低；但其移距是由測量信號計數讀出的，基
點特別重要，每次開機或因故停機后，都要重回參考點；并且排除故障后不能再找到事故前的正確位
置，而且由于干擾易產生計數誤差。這種增量式編碼器多用于精度要求不是很高的經濟型數控機床。
而值式的結構復雜，成本高；但其坐標值直接從碼盤中讀出，不會有累積誤差；編碼器本身具有
機械式存儲功能（需要外加電池），即使因停電或其它原因造成坐標值清除，通電后，仍可找到原
坐標位置。這種編碼器多用于精度和速度要求較高的數控機床，特別是控制軸數多達四、五個的加工
中心機床上。
2、全閉環位置檢測裝置
還有一種全閉環控制方式，可獲得比半閉環更高的位移精度。這種進給伺服系統的位置檢測裝置安
裝在進給系統末端的執行部件上，實測它的位置或位移量，而安裝在驅動電機端部的編碼器則作為測
速元件，構成速度環。位置檢測裝置多選用光柵尺，位置信號的檢出是由光柵讀數頭完成，標尺光柵
（長光柵）和指示光柵（短光柵）分別安裝在機床的移動部件及固定部件上，兩者相互平行，它們之
間保持 0.05 或 0.1 的間隙。當標尺光柵沿指示光柵連續移動時，光電元件所感應的光電流變化規律近
似正弦波形，將此正弦信號經放大、整形、微分線路處理后，轉換為數字脈沖信號。標尺光柵移動一
個柵距產生一個計數脈沖，用計數器來計算脈沖數，則可測得機床工作臺的位移量。采用倍頻的方法
可提高光柵的分辨精度。光柵尺的特點是測量精度高，而且精度可以長期保持；但對工作環境的要求
較高，并且測量裝置要和工作臺等長，不便于在大型數控機床上使用。光柵尺多用于高精度的中、小
型數控機床上。因全閉環控制系統將機械傳動機構包含在系統之內，機械傳動機構的固有頻率、阻尼、
間隙等將成為系統不穩定的因素，所以全閉環系統在設計及調試上較困難，不及半閉環應用的廣泛，
這里不再細說了。