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多圈絕對值編碼器的使用意義

      我們知道,旋轉編碼器有增量型、絕對值型之分,一般絕對值型編碼器要比增量型的價格貴好多;而絕對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。

那么使用絕對值編碼器,尤其是選擇多圈絕對值編碼器的意義在哪里呢?

先來簡單回顧下有關這幾種編碼器的一些基本概念

      根據之前「編碼器的定義、用途和分類」一文所述,增量型與絕對值型編碼器的主要區別在于:增量型編碼器是在機械軸旋轉時,每旋轉經過一個固定的角度間隔,交替輸出一組脈沖編碼;絕對值型編碼器則始終是基于機械軸當前所在的角度,持續輸出其旋轉位置編碼。而單圈與多圈絕對值編碼器的區別,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位置測量。不過,這并不意味著在位置測量應用中就一定要使用絕對值編碼器,也不是說在進行長距離位置檢測時就必須使用多圈絕對值編碼器,事實上,對于很多傳動和運控設備應用來說,即使是使用增量型編碼器或者單圈絕對值編碼器,也一樣是可以實現所謂的多圈位置檢測和記錄功能的。

      這里就非常有必要先來討論一下編碼器的測量應用場景了。

運控和傳動設備中的定位測量應用,基本上可以分為距離測量和位置測量兩種類型。對于距離測量應用,從技術角度看,選用增量型和絕對型編碼器都是可以實現的,絕對值編碼器的優勢更多是體現在精度性能等方面,而增量型編碼器則顯得更加經濟、實用。而如果要實現對物體(的位置測量,就非常有必要考慮使用多圈絕對值型編碼器了。反饋編碼指的是編碼器在一個特定的旋轉周期范圍內不會出現重復的信號輸出增量型編碼器在旋轉時總是在重復著相同的脈沖編碼(例如:正交 A/B 相增量型編碼器的輸出,永遠都是 A/B 相 0/1 的編碼)。單圈絕對值編碼器,可以在機械軸旋轉一圈范圍內;而多圈絕對值編碼器則可以實現在其多圈旋轉范圍內不出現重復的位置信號輸出。無論是哪種絕對值編碼器,只要測量行程超出其圈數范圍,就一定會在旋轉過程中,以量程圈數為周期不斷輸出重復的位置編碼。因此,盡管都能夠完成長距離位置測量任務,但在選用不同類型編碼器時,設備應用體驗卻大不相同。使用增量型編碼器或者單圈絕對值編碼器,的確可以實現多圈位置檢測和記錄功能,但卻是需要依賴于設備系統的正常運行才能夠順利完成的:在使用增量型編碼器進行位置測量時,需要設備的信號輸入系統,基于編碼器側反饋的連續重復脈沖,進行位置計數;使用單圈絕對值型編碼器處理多圈位置應用時,同樣需要設備系統,在獲取反饋位置編碼的同時,對旋轉圈數進行累加計算;這樣一來,設備運行時各種可能發生的意外狀況,如:控制程序運行異常、系統與編碼器之間電氣連接的斷開、設備故障或斷電停機、信號線路干擾 ... 等,都將造成檢測運算中位置計數和圈數累加的錯誤或清零,從而相當于中斷了位置測量的進程。

      因此,一旦出現上述這些情況,就必須在系統恢復時,對編碼器所在的位置軸,進行原點校準的初始化操作,這無疑延長了設備的停機時間。而如果使用絕對值編碼器(包括單圈 / 多圈)進行位置測量,只要其目標量程(即測量行程)在編碼器圈數范圍內,設備系統就可以無需進行任何位置計數和圈數累加方面的算法處理,直接引用編碼器輸出的反饋數據。換句話說,位置測量將僅取決于編碼器的反饋輸出,而與電氣控制系統無關,無論出現上述哪種電氣系統方面的意外故障,都不會因中斷檢測運算進程,而影響位置測量結果。這將幫助用戶省去設備恢復運行時那些復雜的原點校準初始化操作,從而縮短設備的停機時間,提升產線的總體運營效率。

這種獨立、穩定的位置檢測性能,其實就是使用(多圈)絕對值編碼器的意義和價值所在。

用多圈絕對值編碼器,能夠避免因設備系統電氣原因(如斷電、信號開路...)而造成的位置測量進程的中斷,但如果編碼器與目標測量部件之間的機械連接發生了改變,同樣還是需要在設備安裝完成時或機械系統恢復正常連接后,進行必要的原點校準初始化操作的。

      有人可能會說,一支多圈絕對值編碼器的價格太昂貴了,是普通增量型編碼器的好多倍。

      可是話說回來,這所謂的“昂貴”,其實也就是多出了幾千塊的成本而已,并且還是一次性投入。而每次產線停機恢復過程中,因原點校準初始化操作而損失的設備產能,怎么也得以萬(甚至十萬)為單位計算了吧,而且,這可是要長期逐次累積的喲。

      如此看來,在(多圈)絕對值編碼器上的投資回報應該還是不錯的吧......

      編碼器實現絕對值位置反饋、尤其是多圈絕對值位置反饋的方式有很多種,我們會在后面的節目中,繼續和大家來談談幾種不同類型的絕對值編碼器之間的應用差別。

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