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德國kubler編碼器8.5868.34B2.B112

kubler增量編碼器的分辨率，倍頻與細(xì)分技術(shù)

庫伯勒增量編碼器碼盤是由很多光柵刻線組成的，有兩個（或4個，以后討論4個光眼的）光眼讀取A/B信號的，刻線的密度決定了這個增量型編碼器的分辨率，也就是可以分辨讀取的最小變化角度值。代表增量編碼器的分辨率的參數(shù)是PPR，也就是每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，例如每圈刻線360線，A/B每圈各輸出360個脈沖，分辨率參數(shù)就是360PPR。那么這個編碼器可分辨的最小角度變化量是多少度呢？就是1度嗎？

kubler增量編碼器的A/B輸出的波形一般有兩種，一種是有陡直上升沿和陡直下降沿的方波信號，一種是緩慢上升與下降，波形類似正弦曲線的Sin/Cos曲線波形信號輸出，A與B相差1/4T周期90度相位，如果A是類正弦Sin曲線，那B就是類余弦Cos曲線。

對于方波信號，A/B兩相相差90度相（1/4T），這樣，在0度相位角，90度，180度，270度相位角，這四個位置有上升沿和下降沿，這樣，實(shí)際上在1/4T方波周期就可以有角度變化的判斷，這樣1/4的T周期就是最小測量步距，通過電路對于這些上升沿與下降沿的判斷，可以4倍于PPR讀取角度的變化，這就是方波的四倍頻。這種判斷，也可以用邏輯來做，0代表低，1代表高，A/B兩相在一個周期內(nèi)變化是00，01，11，10。這種判斷不僅可以4倍頻，還可以判斷旋轉(zhuǎn)方向。（即：二倍頻信號是通過A相和B相的“異或"轉(zhuǎn)換獲得。四倍頻信號是通過A信號和B信號的正跳沿及負(fù)跳沿獲得。）

那么，方波信號的最小分辨角度=360度/（4xPPR）。

前面的問題：一個方波A/B輸出360PPR的增量編碼器，最小分辨角度=0.25度。

嚴(yán)格地講，方波最高只能做4倍頻，雖然有人用時差法可以分的更細(xì)，但那基本不是增量編碼器推薦的，更高的分頻要用增量脈沖信號是SIN/COS類正余弦的信號來做，后續(xù)電路可通過讀取波形相位的變化，用模數(shù)轉(zhuǎn)換電路來細(xì)分，5倍、10倍、20倍，甚至100倍以上，分好后再以方波波形輸出（PPR）。分頻的倍數(shù)實(shí)際是有限制的，首先，模數(shù)轉(zhuǎn)換有時間響應(yīng)問題，模數(shù)轉(zhuǎn)換的速度與分辨的精確度是一對矛盾，不可能無限細(xì)分，分的過細(xì)，響應(yīng)與精準(zhǔn)度就有問題；其次，原編碼器的刻線精度，輸出的類正余弦信號本身一致性、波形度是有限的，分的過細(xì)，只會把原來碼盤的誤差暴露得更明顯，而帶來誤差。細(xì)分做起來容易，但要做好卻很難，其一方面取決于原始碼盤的刻線精度與輸出波形度，另一方面取決于細(xì)分電路的響應(yīng)速度與分辨精準(zhǔn)度。例如，德國的工業(yè)編碼器，推薦的最佳細(xì)分是20倍，更高的細(xì)分是其推薦的精度更高的角度編碼器，但旋轉(zhuǎn)的速度是很低的。

一個增量編碼器細(xì)分后輸出A/B/Z方波的，還可以再次4倍頻，但是請注意，細(xì)分對于編碼器的旋轉(zhuǎn)速度是有要求的，一般都較低。另外，如原始碼盤的刻線精度不高、波形不，或細(xì)分電路本身的限制，細(xì)分也許會波形嚴(yán)重失真，大小步，丟步等，選用及使用時需注意。

前面的問題：一個正余弦A/B輸出360PPR的增量編碼器，最小分辨角度可能是0.01度（如果25倍分頻，且原始碼盤精度有保證）。

有些增量編碼器，其原始刻線可以是2048線（2的11次方，11位），通過16倍（4位）細(xì)分，得到15位PPR，再次4倍頻（2位），得到了17位（Bit）的分辨率，這就是有些日系編碼器的17位高位數(shù)編碼器的得來了，它一般就用“位，Bit"來表達(dá)分辨率了。這種日系的編碼器在較快速度時，內(nèi)部仍然要用未細(xì)分的低位信號來處理輸出的，要不然響應(yīng)就跟不上了，所以不要被它的“17位"迷惑了。

分辨率與精度的概念：編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，或直接稱編碼器工作時每圈輸出的脈沖數(shù)，一般在每轉(zhuǎn)分度5~25000線。而精度是指每個讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)位置的最大誤差，兩者不是一個概念，精度由碼盤刻線、轉(zhuǎn)軸同心度、材料的溫度特性、電子讀數(shù)的即時等各方面因數(shù)決定。

提高分辨率的意義：提高編碼器的分辨率不是為提高精度，而是為了讓運(yùn)動過程更加平順，尤其是在低速，另外降低無效功。

KUEBIER編碼器一般分為增量型與型，它們存著大的區(qū)別：在增量編碼器的情況下，位置是從零位標(biāo)記開始計算的脈沖數(shù)量確定的，而型編碼器的位置是由輸出代碼的讀數(shù)確定的。

KUBLER編碼器的機(jī)械安裝使用:

型旋轉(zhuǎn)編碼器的機(jī)械安裝有高速端安裝、低速端安裝、 輔助機(jī)械裝置安裝等多種形式。 高速端安裝:安裝于動力馬達(dá)轉(zhuǎn)軸端. (或齒輪連接)，此方法優(yōu)點(diǎn)是分辨率高，由于多圈編碼器有4096圈，馬達(dá)轉(zhuǎn)動圈數(shù)在此量程范圍內(nèi)，可充分用足量程而提高分辨率，缺點(diǎn)是運(yùn)動物體通過減速齒輪后，來回程有齒輪間隙誤差，一般用于單向高精度控制定位， 例如車軋 鋼的輥縫控制。另外編碼器直接安裝于高速端，馬達(dá)抖動須較小，不然易損壞編碼器。

低速端安裝:安裝于減速齒輪后，如卷揚(yáng)鋼絲繩卷筒的軸端或后一節(jié)減。

德國KUBLER多圈編碼器另一個優(yōu)點(diǎn)是由于測量范圍大，使用往往富裕較多， 這樣在安裝時不必要費(fèi)勁找零點(diǎn)， 將某一中間位置作為起始點(diǎn)就可以了，大大簡化了安裝調(diào)試難度。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、精密測量設(shè)備、機(jī)床、食品機(jī)械。

絕對型旋轉(zhuǎn)編碼器的機(jī)械安裝有高速端安裝、低速端安裝、

輔助機(jī)械裝置安裝等多種形式。

高速端安裝:安裝于動力馬達(dá)轉(zhuǎn)軸端(或齒輪連接)，此方法優(yōu)點(diǎn)是分辨率高，由于多圈編碼器有4096圈，馬達(dá)轉(zhuǎn)動圈數(shù)在此量程范圍內(nèi)，可充分用足量程而提高分辨率，缺點(diǎn)是運(yùn)動物體通過減速齒輪后，來回程有齒輪間隙誤差，一般用于單向高精度控制定位，例如軋鋼的輥縫控制。另外編碼器直接安裝于高速端，馬達(dá)抖動須較小，不然易損壞編碼器。

低速端安裝:安裝于減速齒輪后，如卷揚(yáng)鋼絲繩卷筒的軸端或最后一節(jié)減速齒輪軸端，此方法已無齒輪來回程間隙，測量較直接，精度較高，此方法一般測量長距離定位，例如各種提升設(shè)備，送料小車定位等。

德國kubler編碼器8.5868.34B2.B112