在许多
运动控制应用中,例如机器人和自动化制造,跟踪轴位置对于确保工作中的设备平稳运行至关重要。
最好的解决方案之一是在编码器中实施位置反馈,以便在轴旋转过程中的任何一点移动进行精确定位。
反馈只是发送回伺服驱动器或控制器的信号,用于传达测量值,例如电压、速度、电流、扭矩、加速度或定位。反馈编码器通常集成到电机或负载中以传达位置或速度。
在运动应用中添加反馈设备会创建一个闭环系统,其中伺服驱动器或控制器能够通过调整输出以达到所需值来补偿电机或负载中的干扰。位置反馈传达旋转电机的角位置或线性电机的线性位置。
有两种类型的位置反馈测量系统,我们将在本文中讨论:绝对反馈测量和增量反馈测量。
增量反馈增量反馈通过扫描磁盘上的线并将这些模式转换为电脉冲或正弦/余弦信号,然后发送到伺服驱动器来运行。然后驱动器以增量方式测量在一个方向或另一个方向上发生的运动。
增量反馈编码器只能在执行归位程序后才能跟踪实际位置,在该程序中建立旋转参考点。这意味着它需要移动到一个已知位置,例如限位器,或者传递归位开关或索引脉冲。
一旦电机到达已知位置,系统就可以像绝对反馈一样跟踪位置。不幸的是,毛刺可能是一种常见的并发症,以及会导致增量系统失去其参考点的电源电压丢失。
如果系统关闭,位置信息将丢失并且需要再次运行归位程序。
归位程序的一个真实示例是在喷墨打印机中。,作为启动过程的一部分,打印头会在打印区域的宽度上来回移动。
增量编码器增量编码器使用光电探测器将光转换为信号脉冲。本质上,光源通过磁盘上的狭缝(或线)照射,光电探测器将其转换为通道A和B下的电信号。
分辨率是数字的,基于线数或计数(4x线)。
电脉冲通过编码器中的通道A和B,打开和关闭,以及重叠。通过测量通道A和B之间的相位关系,编码器能够测量电脉冲的增量方向以确定总体定位。
但是为了更准确和绝对地测量位置,需要添加另一个信号,、标记或通道I,以标记电机在1转内的绝对位置。
通过分析这四种状态,编码器可以通过从起点开始计算每个脉冲的方向来跟踪位置。
正弦/余弦增量编码器与TTL编码器非常相似,但对通道A和B使用模拟正弦和余弦信号。
Sin/Cos信号之间的比率允许在“计数”之间进行差值,这大大提高了分辨率。可以在每个标准计数之间插入2048个(或更多)附加计数。
绝对反馈与增量反馈相反,绝对反馈编码器依靠与轴一起旋转的编码盘来提供绝对定位反馈。解码器用于使用二进制、灰色或灰色多余代码读取这些值。这通过串行通道与伺服控制器通信。
这些系统比增量反馈编码器复杂得多,并且将始终跟踪轴的实际位置。
此外,在电源电压中断的情况下,绝对反馈装置永远不会丢失轴的位置,并在电源恢复后将其传达给伺服控制器。在绝对反馈系统中没有价值损失。
绝对编码器绝对值编码器跟踪和存储位置数据,然后通过串行通道将这些数据反馈给控制器。轴或负载在旋转过程中的每个位置都被标记,因此该位置始终是已知的。
线性编码器能够通过在负载上实施位置编码器来直接跟踪反馈,而旋转电机上的编码器则间接报告负载位置的反馈。
单圈绝对编码器跟踪每圈的位置,而多圈绝对编码器使用减速齿轮也跟踪圈数。
这对于线性系统和其他运动范围需要多于一圈电机的应用非常有用。它类似于汽车中的机械里程表。
绝对反馈优势提供恒定的定位数据
没有复杂的归巢程序
如果电源意外断电,不必重新设置
增量反馈优势通常较便宜
可用于更高分辨率的选项
并非所有应用都需要绝对位置信息。
绝对反馈应用对于需要位置信息且无法执行归位程序的应用,绝对反馈是首选。这将涉及任何不能完全360度转弯的应用程序,例如协作机器人或齿轮比不是1:1的应用程序。
考虑一下,如果断电,具有增量反馈的3D打印机丢失位置跟踪会有多糟糕。
绝对编码器最常见的应用包括:
大天线
望远镜
3D打印机
稳定相机
自动转向系统