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海德漢編碼器

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海德漢編碼器ID：317393-05
長(zhǎng)度計(jì)海德漢的增量式長(zhǎng)度計(jì)能在一個(gè)長(zhǎng)的測(cè)量范圍內(nèi)提供很高的精度。
這些堅(jiān)固耐用的長(zhǎng)度計(jì)根據(jù)不同的應(yīng)用有不同的產(chǎn)品類(lèi)型。
他們?cè)诙攘啃袠I(yè)有廣泛的應(yīng)用，多點(diǎn)測(cè)量站、測(cè)試設(shè)備檢測(cè)和位置測(cè)量裝置
長(zhǎng)度測(cè)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(jī)床的理想選擇。
敞開(kāi)式光柵尺與讀數(shù)頭和光柵尺或鋼帶間沒(méi)有機(jī)械接觸。這些光柵尺的典型應(yīng)
用包括：測(cè)量機(jī)、比較儀和其它長(zhǎng)度計(jì)量精密設(shè)備以及生產(chǎn)和測(cè)量設(shè)備，例如用在半導(dǎo)體工業(yè)中。
增量式光柵尺決定當(dāng)前位置的方式是由原點(diǎn)開(kāi)始數(shù)測(cè)量步距或細(xì)分電路的計(jì)數(shù)信號(hào)數(shù)量。
海德漢的增量式光柵尺帶有參考點(diǎn)，開(kāi)機(jī)時(shí)必須執(zhí)行參考點(diǎn)回零，操作非常簡(jiǎn)單、快捷。
式光柵尺無(wú)需執(zhí)行參考點(diǎn)回零操作就能直接提供當(dāng)前位置值。光柵尺的位置
值通過(guò)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(xué)式位置檢測(cè)元件，編碼盤(pán)直接裝在電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上，以測(cè)出軸的旋轉(zhuǎn)角度位
置和速度變化，其輸出信號(hào)為電脈沖。
這種檢測(cè)方式的特點(diǎn)是：非接觸式的，無(wú)摩擦和磨損，驅(qū)動(dòng)力矩小，響應(yīng)速度快。缺點(diǎn)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(jié)距的輻射狀透光窄縫圓盤(pán)，"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(cuò)開(kāi) 90 度相位角安裝。當(dāng)圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)一個(gè)節(jié)
距時(shí)，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(hào)為具有 90 度相
位差的正弦波，這組信號(hào)經(jīng)放大器放大與整形，得到圖 c) 的輸出方波，A 相比 B 相導(dǎo)前 90 度，其電壓
幅值為 5V。設(shè) A 相導(dǎo)前 B 相時(shí)為正方向旋轉(zhuǎn)，則 B 相導(dǎo)前 A 相時(shí)即為負(fù)方向旋轉(zhuǎn)，利用 A 相與 B 相的
相位關(guān)系可以判別編碼器的旋轉(zhuǎn)方向，C 相產(chǎn)生的脈沖為基準(zhǔn)脈沖，又稱(chēng)零點(diǎn)脈沖，它是軸旋轉(zhuǎn)一周在
固定位置上產(chǎn)生一個(gè)脈沖，在數(shù)控車(chē)床上切削螺紋時(shí)，可將它作為車(chē)刀進(jìn)刀點(diǎn)和退刀點(diǎn)的信號(hào)使用，
以保證切削的螺紋不會(huì)亂扣。在加工中心上可作為主軸準(zhǔn)停信號(hào)，以保證主軸和刀庫(kù)間的可*換刀。AB
相脈沖信號(hào)經(jīng)頻率———電壓變換后，得到與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速成比例的電壓信號(hào)，便可測(cè)得速度值及位移量。
2）值式編碼器
值式編碼器是通過(guò)讀取編碼盤(pán)上的圖案來(lái)表示數(shù)值的。下圖所示的為葛萊編碼盤(pán)，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(pán)共有四環(huán)，由里向外每一環(huán)配置的光電變
換器對(duì)應(yīng) 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(pán)共分為 16 份，要提高檢測(cè)精
度，可多分葛萊編碼盤(pán)
3）增量式編碼器和值式編碼器比較
在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)比較，發(fā)現(xiàn)增量式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；但其移距是由測(cè)量信號(hào)計(jì)數(shù)讀出的，基
點(diǎn)特別重要，每次開(kāi)機(jī)或因故停機(jī)后，都要重回參考點(diǎn)；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(chǎn)生計(jì)數(shù)誤差。這種增量式編碼器多用于精度要求不是很高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。
而值式的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高；但其坐標(biāo)值直接從碼盤(pán)中讀出，不會(huì)有累積誤差；編碼器本身具有
機(jī)械式存儲(chǔ)功能（需要外加電池），即使因停電或其它原因造成坐標(biāo)值清除，通電后，仍可找到原
坐標(biāo)位置。這種編碼器多用于精度和速度要求較高的數(shù)控機(jī)床，特別是控制軸數(shù)多達(dá)四、五個(gè)的加工
中心機(jī)床上。
2、全閉環(huán)位置檢測(cè)裝置
還有一種全閉環(huán)控制方式，可獲得比半閉環(huán)更高的位移精度。這種進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置檢測(cè)裝置安
裝在進(jìn)給系統(tǒng)末端的執(zhí)行部件上，實(shí)測(cè)它的位置或位移量，而安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)端部的編碼器則作為測(cè)
速元件，構(gòu)成速度環(huán)。位置檢測(cè)裝置多選用光柵尺，位置信號(hào)的檢出是由光柵讀數(shù)頭完成，標(biāo)尺光柵
（長(zhǎng)光柵）和指示光柵（短光柵）分別安裝在機(jī)床的移動(dòng)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(dāng)標(biāo)尺光柵沿指示光柵連續(xù)移動(dòng)時(shí)，光電元件所感應(yīng)的光電流變化規(guī)律近
似正弦波形，將此正弦信號(hào)經(jīng)放大、整形、微分線(xiàn)路處理后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號(hào)。標(biāo)尺光柵移動(dòng)一
個(gè)柵距產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，用計(jì)數(shù)器來(lái)計(jì)算脈沖數(shù)，則可測(cè)得機(jī)床工作臺(tái)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(diǎn)是測(cè)量精度高，而且精度可以長(zhǎng)期保持；但對(duì)工作環(huán)境的要求
較高，并且測(cè)量裝置要和工作臺(tái)等長(zhǎng)，不便于在大型數(shù)控機(jī)床上使用。光柵尺多用于高精度的中、小
型數(shù)控機(jī)床上。因全閉環(huán)控制系統(tǒng)將機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包含在系統(tǒng)之內(nèi)，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的固有頻率、阻尼、
間隙等將成為系統(tǒng)不穩(wěn)定的因素，所以全閉環(huán)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)及調(diào)試上較困難，不及半閉環(huán)應(yīng)用的廣泛，
這里不再細(xì)說(shuō)了。