絕 對(duì)值編碼器都應(yīng)用在哪些場(chǎng)合

2022-06-10

 　　我們知道，旋轉(zhuǎn)編碼器有增量型、絕 對(duì)值型之分，一般絕 對(duì)值型編碼器要比增量型的價(jià)格貴好多；而絕 對(duì)值型編碼器又分為單圈和多圈兩種，其中多圈型比單圈型的也是貴了不少。那么使用絕 對(duì)值編碼器，尤其是選擇多圈絕 對(duì)值編碼器的意義在哪里呢？絕 對(duì)值編碼器都應(yīng)用在哪些場(chǎng)合呢？

　    絕 對(duì)編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線編排，這樣，在編碼器的每一個(gè)位置，通過(guò)讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯 一的2進(jìn)制編碼（格雷碼），這就稱為n位絕 對(duì)編碼器。這樣的編碼器是由光電碼盤進(jìn)行記憶的。

　　絕 對(duì)編碼器由機(jī)械位置確定編碼，它無(wú)需記憶，無(wú)需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。
　　從單圈絕 對(duì)值編碼器到多圈絕 對(duì)值編碼器，絕 對(duì)值旋轉(zhuǎn)單圈絕 對(duì)值編碼器，以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光電碼盤各道刻線，以獲取唯 一的編碼，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)360度時(shí)，編碼又回到原點(diǎn)，這樣就不符合絕 對(duì)編碼唯 一的原則，這樣的編碼只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測(cè)量，稱為單圈絕 對(duì)值編碼器。

　　增量型與絕 對(duì)值型編碼器的主要區(qū)別在于：

　�、僭隽啃途幋a器是在機(jī)械軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，每旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的角度間隔，交替輸出一組脈沖編碼。

　�、诮^ 對(duì)值型編碼器則始終是基于機(jī)械軸當(dāng)前所在的角度，持續(xù)輸出其旋轉(zhuǎn)位置編碼。
　　而單圈與多圈絕 對(duì)值編碼器的區(qū)別，僅僅是在角度位置編碼輸出量程上的不同而已，前者的量程只有一圈，而后者可以做到多圈旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量。
　　不過(guò)，這并不意味著在位置測(cè)量應(yīng)用中就一定要使用絕 對(duì)值編碼器，也不是說(shuō)在進(jìn)行長(zhǎng)距離位置檢測(cè)時(shí)就必 須使用多圈絕 對(duì)值編碼器。
　　事實(shí)上，對(duì)于很多傳動(dòng)和運(yùn)控設(shè)備應(yīng)用來(lái)說(shuō)，即使是使用增量型編碼器或者單圈絕 對(duì)值編碼器，也一樣是可以實(shí)現(xiàn)所謂的多圈位置檢測(cè)和記錄功能的。

　　這里就非常有必要先來(lái)討論一下編碼器的測(cè)量應(yīng)用場(chǎng)景了。

　　絕 對(duì)編碼器應(yīng)用場(chǎng)合
　　紡織機(jī)械、灌溉機(jī)械、造紙印刷、水利閘門、機(jī)器人及機(jī)械手臂、港口起重機(jī)械、鋼鐵冶金設(shè)備、重型機(jī)械設(shè)備、精 密測(cè)量設(shè)備、機(jī)床、食品機(jī)械。
　　若沒(méi)有特殊要求，在測(cè)量物料進(jìn)給距離時(shí)，就沒(méi)有必要采用絕 對(duì)值反饋，充其量為了提升測(cè)量精度，可以使用單圈絕 對(duì)值編碼器。
　　而如果要實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的位置測(cè)量，就非常有必要考慮使用多圈絕 對(duì)值型編碼器了，因?yàn)檫@將涉及到反饋編碼唯 一性的問(wèn)題。
　　反饋編碼的唯 一性，指的是編碼器在一個(gè)特定的旋轉(zhuǎn)周期范圍內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)的信號(hào)輸出，每個(gè)角度的位置編碼都是獨(dú) 一無(wú)二的。
　　增量型編碼器在旋轉(zhuǎn)時(shí)總是在重復(fù)著相同的脈沖編碼（例如：正交A/B相增量型編碼器的輸出，永遠(yuǎn)都是A/B相0/1的編碼），所以其信號(hào)輸出是不具備唯 一性的，單圈絕 對(duì)值編碼器，可以在機(jī)械軸旋轉(zhuǎn)一圈范圍內(nèi)，做到位置信號(hào)輸出的唯 一性；
　　而多圈絕 對(duì)值編碼器則可以實(shí)現(xiàn)在其多圈旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)不出現(xiàn)重復(fù)的位置信號(hào)輸出。
　　無(wú)論是哪種絕 對(duì)值編碼器，只要測(cè)量行程超出其圈數(shù)范圍，就一定會(huì)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，以量程圈數(shù)為周期不斷輸出重復(fù)的位置編碼。
　　因此，盡管都能夠完成長(zhǎng)距離位置測(cè)量任務(wù)，但在選用不同類型編碼器時(shí)，設(shè)備應(yīng)用體驗(yàn)卻大不相同。
　　使用增量型編碼器或者單圈絕 對(duì)值編碼器，的確可以實(shí)現(xiàn)多圈位置檢測(cè)和記錄功能，但卻是需要依賴于設(shè)備系統(tǒng)的正常運(yùn)行才能夠順利完成的：
　　在使用增量型編碼器進(jìn)行位置測(cè)量時(shí)，需要設(shè)備的信號(hào)輸入系統(tǒng)，基于編碼器側(cè)反饋的連續(xù)重復(fù)脈沖，進(jìn)行位置計(jì)數(shù)；
　　當(dāng)使用單圈絕 對(duì)值型編碼器處理多圈位置應(yīng)用時(shí)，同樣需要設(shè)備系統(tǒng)，在獲取反饋位置編碼的同時(shí)，對(duì)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進(jìn)行累加計(jì)算；
　　這樣一來(lái)，設(shè)備運(yùn)行時(shí)各種可能發(fā)生的意外狀況，如：控制程序運(yùn)行異常、系統(tǒng)與編碼器之間電氣連接的斷開(kāi)、設(shè)備故障或斷電停機(jī)、信號(hào)線路干擾...等，都將造成檢測(cè)運(yùn)算中位置計(jì)數(shù)和圈數(shù)累加的錯(cuò)誤或清零，從而相當(dāng)于中斷了位置測(cè)量的進(jìn)程。
　　因此，一旦出現(xiàn)上述這些情況，就必 須在系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)，對(duì)編碼器所在的位置軸，進(jìn)行原點(diǎn)校準(zhǔn)的初始化操作，這無(wú)疑延長(zhǎng)了設(shè)備的停機(jī)時(shí)間。
　　而如果使用絕 對(duì)值編碼器（包括單圈/多圈）進(jìn)行位置測(cè)量，只要其目標(biāo)量程（即測(cè)量行程）在編碼器圈數(shù)范圍內(nèi)，設(shè)備系統(tǒng)就可以無(wú)需進(jìn)行任何位置計(jì)數(shù)和圈數(shù)累加方面的算法處理，直接引用編碼器輸出的反饋數(shù)據(jù)。
　　換句話說(shuō)，位置測(cè)量將僅取決于編碼器的反饋輸出，而與電氣控制系統(tǒng)無(wú)關(guān)，無(wú)論出現(xiàn)上述哪種電氣系統(tǒng)方面的意外故障，都不會(huì)因中斷檢測(cè)運(yùn)算進(jìn)程，而影響zui終位置測(cè)量結(jié)果。這將幫助用戶省去設(shè)備恢復(fù)運(yùn)行時(shí)那些復(fù)雜的原點(diǎn)校準(zhǔn)初始化操作，從而縮短設(shè)備的停機(jī)時(shí)間，提升產(chǎn)線的總體運(yùn)營(yíng)效率。
　　這種獨(dú)立、穩(wěn)定的位置檢測(cè)性能，其實(shí)就是使用（多圈）絕 對(duì)值編碼器的意義和價(jià)值所在。"
　　使用多圈絕 對(duì)值編碼器，能夠避免因設(shè)備系統(tǒng)電氣原因（如斷電、信號(hào)開(kāi)路...）而造成的位置測(cè)量進(jìn)程的中斷，但如果編碼器與目標(biāo)測(cè)量部件之間的機(jī)械連接發(fā)生了改變，同樣還是需要在設(shè)備安裝完成時(shí)或機(jī)械系統(tǒng)恢復(fù)正常連接后，進(jìn)行必要的原點(diǎn)校準(zhǔn)初始化操作的。