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机械(钟表)式多圈绝对编码器原理【转载】 点击:6753 | 回复:38



波恩

    
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发表于:2008-11-04 09:29:28
楼主

  传统的绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线,每道刻线依次以2线、4线、8线、16线。。。。。。编排,这样,在编码器的每一个位置,通过读取每道刻线的通、暗,获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码(格雷码),这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的,它不受停电、干扰的影响。
  绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的,它无需记忆,无需找参考点,而且不用一直计数,什么时候需要知道位置,什么时候就去读取它的位置。这样,编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。

单圈绝对值编码

多圈绝对值编码器 


  旋转单圈绝对值编码器,以转动中测量光电码盘各道刻线,以获取唯一的编码,当转动超过360度时,编码又回到原点,这样就不符合绝对编码唯一的原则,这样的编码只能用于旋转范围360度以内的测量,称为单圈绝对值编码器。
  如果要测量旋转超过360度范围,就要用到多圈绝对值编码器。
  编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理,当中心码盘旋转时,通过齿轮传动另一组码盘(或多组齿轮,多组码盘),在单圈编码的基础上再增加圈数的编码,以扩大编码器的测量范围,这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器,它同样是由机械位置确定编码,每个位置编码唯一不重复,而无需记忆。
  多圈编码器另一个优点是由于测量范围大,实际使用往往富裕较多, 这样在安装时不必要费劲找零点, 将某一中间位置作为起始点就可以了,而大大简化了安装调试难度。

【转载自:深圳市正负科技有限公司网页】




@Q

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发表于:2008-11-04 10:30:12
1楼
呵呵,上面的内容最早就是在中国工控网论坛(传感器)上的(2004年),波恩要转载,怎么绕道深圳去了。

@Q

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发表于:2008-11-04 10:53:45
2楼

绝对值多圈有电子增量计圈与机械绝对计圈等多种,(还有其他几圈方式,但不多见)。机械绝对计圈,无论是每圈位置是绝对的,而且圈数也是绝对值的,但是,这样的话,圈数就有个范围,例如现在较多的4096圈和65536圈两种。这样,就有人提出来,超过圈数还算不算绝对的?在一次加工中不超过圈数,或停电移动不超过1/2圈数,当然是绝对的。

 

电子增量计圈,通过电池记忆圈数,实际上是单圈绝对,多圈增量,好处是省掉了一组机械齿轮,经济、体积小且没有圈数限制,似乎也不错,但是他毕竟是多圈增量的,不能算真正意义上的绝对值,什么是真正意义上的绝对值?就是不依赖于前次历史的直接读数。它在停电后,由于电池低功耗的要求,移动的速度与范围其实是有限制的,另外加上电池的因数,可靠性方面还是要有疑问的。尤其是如果计圈的失误,反而无法找到原来的绝对位置。

 

事实上,很多人理解用绝对值,都是停电后移动的问题,却不了解德国人在运动控制中用机械真多圈绝对值的真正用意,由于真正的绝对值是不依赖于前次历史的直接读数,那么,在高速中,更本不用担心丢数据,在运动控制中,也不需要一直去跟读编码器的数值,再加上EnDat 等快速通讯,可以节省出大量的时间来完成其他的运算,从而来解决高速同步,多轴联动等问题。

@Q

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发表于:2008-11-04 11:04:46
3楼
另外,上面说到,机械多圈绝对值,其停电后可移动位置是1/2圈数,例如4096圈中的2048圈,而不是4096圈,因为停电后的移动是可能正转或反转,考虑到绝对值的唯一性,可移动位置是实际是2048圈。

波恩

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发表于:2008-11-04 11:24:59
4楼

原来是@Q的大做,真是舍近求远了,汗! 转载原因主要是看上了多圈编码器的这张示意图。

“什么是真正意义上的绝对值?就是不依赖于前次历史的直接读数”“在高速中,更本不用担心丢数据,在运动控制中,也不需要一直去跟读编码器的数值...”———顶!!!@Q不愧是编码器行业的技术专家和鼓吹手。

波恩

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发表于:2008-11-04 17:03:17
5楼
图中是Küebler公司多圈绝对编码器用于多圈计数的的钟表式齿轮组照片,3个齿轮,每个上面有5圈格雷码码道,共提供12位,即4096圈物理计数。
另外,展会上见过海德汉的多圈绝对编码器是6个齿轮,提高12位多圈计数;Avago的14位/12位多圈绝对编码器模块上的齿轮为7个或6个,每个齿轮有3位格雷码检测,可提供2位有效的多圈计数,另一位用于进位选通(关于这一点没完全弄明白)

xzy568

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发表于:2008-11-04 20:38:24
6楼
我觉日系使用增量型编码器,然后用电池进行断电后的供电是一个不错的方法,多圈位数几乎没有限制,成本低,虽然可靠性低一些. 机械式绝对编码器具有断电后,不需要电池供电的优点,但是成本高,而且由于是机械式的,存在齿轮损坏的可能.

波恩

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发表于:2008-11-08 11:51:17
7楼

在安全问题上,成本的支出最终肯定是划算的。

欧系的这些齿轮无疑列外都是号称航空材料,耐用度三四十年的。

CGP888

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发表于:2008-11-08 22:42:10
8楼
怎样测量光电码盘各道刻线,以获取唯一的编码?

CGP888

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发表于:2008-11-08 23:12:51
9楼
波恩先生:我用万用表卡变频驱动系统的零线和三相电源线,其万用表的读出值是该驱动系统的漏电流吗?麻烦您了,

波恩

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发表于:2008-11-09 11:13:53
10楼

刻线所表示的码型本身就是唯一的,通过光电方法检测出来就是了。

关于漏电流有安规标准可以指导您如何测试,与此话题相去甚远。

说不清楚

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发表于:2008-11-11 13:57:01
11楼

真是高手论剑,光芒四溅.

CGP888

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发表于:2008-11-11 19:40:56
12楼
波恩先生:帖子中的图片放大后仍然看不清楚,尤其标注

CGP888

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发表于:2008-11-11 20:21:01
13楼
波恩先生:帖子中的图片看不清楚啊

波恩

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发表于:2008-11-12 09:01:00
14楼
原图既是如此  !

@Q

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发表于:2008-11-12 14:29:39
15楼

我也给一张图:

上海精浦机电GEMPLE的绝对值真多圈编码器用的齿轮组

该齿轮组目前为国外厂商提供,和波恩介绍的一样,据称10年以上没有问题。
另外要说明的是,由于编码器内部用光电或电磁的非接触原理工作,其实齿轮组几乎没有负载,这一点与变速箱齿轮带负载磨损是不同的,故寿命应该较长。
尽管齿轮组是用进口的,但我们上海精浦机电的绝对值真多圈编码器是完全自主产品,有四项自主专利,其中有两项实用新型已获批准,另外两项发明专利正在受理公告期中,并经上海市级相关单位查询,“达到和接近国际先进水平”。

波恩

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发表于:2008-11-13 19:38:58
16楼

to“@Q”:精浦的多圈绝对式编码器3级齿轮组也是提供12位计数吗?是光电结构的吗?

@Q

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发表于:2008-11-13 20:03:00
17楼
是的,是光电的齿轮组码盘,12位4096圈。该绝对值齿轮组真多圈编码器已经在风力发电、动臂吊车,大跨径天车同步等新技术领域发挥作用,已被上海专家组认定为上海市高新技术成果转换项目。

CGP888

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发表于:2008-11-13 22:55:20
18楼

:@Q先生:您给详细解释一下这句话“编码器内部用光电或电磁的非接触原理工作”好吗?

另外,顶楼上那张图需要多少 光电检测元件 ?

CGP888

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19楼
是不是需要12组阿?

CGP888

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20楼

:@Q先生:您给详细解释一下这句话“编码器内部用光电或电磁的非接触原理工作”好吗?

另外,顶楼上那张图需要多少 光电检测元件 ?


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