為什么市場上有如此多的不同角度編碼器？為什么使用不同的掃描和測量方式茅苏？設(shè)計(jì)工程師應(yīng)選擇哪一種解決方案笆低？海德漢的演示裝置通過選用四種不同角度編碼器，明確地回答這些問題乳栈。

演示裝置十分簡單：四個(gè)不同的角度編碼器安裝在ETEL的TMB+力矩電機(jī)上：

a.     海德漢RCN 8311絕對式角度編碼器是一款典型的封閉式角度編碼器影啸，用于精密機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和擺動(dòng)銑頭

b.     海德漢ECA 4410絕對式角度編碼器是一款典型的鋼鼓模塊型角度編碼器，用于精密機(jī)床的大直徑軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和擺動(dòng)銑頭组伤。

c.      海德漢ECM 2410絕對式磁柵編碼器是一款耐污性能優(yōu)異的模塊型角度編碼器

d.     AMO的WMxA 1010編碼器是一款典型的鋼帶版絕對式感應(yīng)編碼器羡财，用于對緊湊型、抗污性能要求高并需要靈活安裝的應(yīng)用遗秩。

演示裝置的剖面圖顯示不同角度編碼器的位置伐怀。

演示裝置采用海德漢TNC 640數(shù)控系統(tǒng)，仿真各角度編碼器的定位運(yùn)動(dòng)绎狭，分析信號(hào)質(zhì)量對動(dòng)態(tài)性能的影響和測量原理對精度的影響细溅。演示裝置還能顯示智能地使用整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)提高工藝可靠性的潛力，整個(gè)系統(tǒng)包括電機(jī)儡嘶、角度編碼器和傳感器連接盒喇聊。

信號(hào)質(zhì)量：決定表面質(zhì)量的重要因素

在直驅(qū)電機(jī)中，編碼器的信號(hào)質(zhì)量直接關(guān)系到電流噪音的大小蹦狂，因此顯著影響動(dòng)態(tài)性能潛力和增加電機(jī)的功率損失誓篱。噪音是細(xì)分誤差的負(fù)效應(yīng)，影響運(yùn)動(dòng)軸的動(dòng)態(tài)性能潛力凯楔。細(xì)分誤差導(dǎo)致位置值快速變化和速度計(jì)算誤差燕鸽。反過來又進(jìn)一步加大電流噪音。為避免驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不穩(wěn)定啼辣，只能減小控制環(huán)增益啊研，降低動(dòng)態(tài)性能，才能抵消噪音的加大鸥拧。

噪音還影響電機(jī)的溫度特性党远。噪音低可降低功率損失，進(jìn)而降低電機(jī)溫度，相反蒸败，噪音大圾恐，增加電機(jī)功率消耗，因此顯著增加電機(jī)溫度雅沽。

電機(jī)的溫度特性：左圖為溫度分布圖擂椎，由該圖可見位置控制環(huán)采用光學(xué)掃描角度編碼器時(shí)的電機(jī)溫度較低。非光學(xué)掃描的角度編碼器導(dǎo)致溫度較高蚜症，如右圖所示融卿。

在比較不同編碼器中，明顯可見溫度特性的不同慎接。光學(xué)編碼器噪音小且保持穩(wěn)定油蒙，而磁柵和感應(yīng)式編碼器的噪音較大，非均勻噪音較大药妄，使用低通濾波器后噪音也依然較大保地。因此，光學(xué)編碼器是電機(jī)達(dá)到高性能和達(dá)到高表面質(zhì)量的理想選擇刀昼。

演示裝置中不同角度編碼器的噪音比較嗓奢。

實(shí)際位置與理論位置

根據(jù)ISO 230-2標(biāo)準(zhǔn)，測量回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位精度浑厚，以此評估回轉(zhuǎn)工作臺(tái)實(shí)際位置與理論位置間的相符程度股耽。為此，將回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行五次順時(shí)針和五次逆時(shí)針回轉(zhuǎn)瞻颂，每圈測量十二個(gè)點(diǎn)，相鄰測量點(diǎn)間相距30°郑象。

評估編碼器的主要指標(biāo)是參數(shù)A贡这，即定位運(yùn)動(dòng)的雙向精度，參數(shù)M厂榛，也即平均雙向定位偏差的范圍盖矫。參數(shù)A相當(dāng)于角度編碼器的系統(tǒng)精度和參數(shù)M相當(dāng)于分度精度，這兩個(gè)參數(shù)都考慮應(yīng)用誤差击奶。

雙向定位精度和平均雙向定位偏差范圍：RCN和ECA光學(xué)角度編碼器的實(shí)際位置與理想位置之間的偏差明顯小于磁柵（ECM）和感應(yīng)式（WMxA）角度編碼器的偏差辈双。

要在指定的最高運(yùn)動(dòng)速度下評估可達(dá)到的輪廓精度，海德漢的精度指標(biāo)不僅包括ISO 230-2標(biāo)準(zhǔn)要求柜砾，還包括動(dòng)態(tài)定位精度（由字母D表示）湃望。根據(jù)ISO 230-2標(biāo)準(zhǔn)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)五圈芬莫，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)五圈笼万，再次進(jìn)行測量。但是這次众被，用5 kHz的連續(xù)掃描頻率和20 rpm的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行測量简些。

用可達(dá)到的輪廓精度測量動(dòng)態(tài)位置精度蛉增，從中可見WMxA感應(yīng)式角度編碼器的偏差較大。這種偏差的原因在于感應(yīng)掃描方式導(dǎo)致精度隨轉(zhuǎn)速而變化篱撩。相反践寄，RCN和ECA光學(xué)編碼器與其完全不同，在理論位置與實(shí)際位置之間幾乎沒有偏差缓鞠。ECM磁柵編碼器沒有嚴(yán)重偏差檩渐，性能居中。

動(dòng)態(tài)定位精度是可達(dá)到的輪廓精度參數(shù)之一粥割，感應(yīng)式角度編碼器的偏差較大凌红。

偏差較大的原因在于感應(yīng)掃描方式本身，其精度與轉(zhuǎn)速相關(guān)突妇，順時(shí)針與逆時(shí)針測量之間存在嚴(yán)重跳躍硬纤。

智能電機(jī)保護(hù)，提高加工過程可靠性

力矩電機(jī)赃磨，例如演示裝置中使用的ETEL電機(jī)筝家，不僅結(jié)構(gòu)緊湊而且性能卓越。但是邻辉，在部分加工條件下溪王，如果繞組中的電流不對稱分布，溫度可能過高值骇，導(dǎo)致一組繞組的溫度突然升高莹菱。將位于應(yīng)用附近的溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)數(shù)字化，并將溫度數(shù)據(jù)提供給數(shù)控系統(tǒng)吱瘩，智能地保護(hù)電機(jī)道伟，提高過程可靠性。特別是溫度信息可用性的改善有效提高加工過程可靠性和工作效率使碾。

海德漢EIB 5200傳感器連接盒監(jiān)測電機(jī)的全部三組繞組蜜徽，提供溫度數(shù)據(jù)并使其立即使用。連接盒位于電機(jī)附近票摇，處在角度編碼器與機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)之間拘鞋。如果已經(jīng)確定和保存了電機(jī)的溫度模型，例如ETEL力矩電機(jī)共悼，這款傳感器連接盒可以快速發(fā)現(xiàn)溫度的突然上升驶闰，因此能避免電機(jī)繞組損壞和保護(hù)電機(jī)，避免過熱钙瘫。

在加工過程中容书，海德漢EIB 5200傳感器連接盒智能地保護(hù)電機(jī)。電纜連接簡潔和電機(jī)系統(tǒng)的附加數(shù)據(jù)立即可用。

選擇正確的編碼器和智能地使用在加工過程中可用的不同數(shù)據(jù)關(guān)系到加工過程的可靠性藤棕、穩(wěn)定性和精度自拖。確定不同型號(hào)編碼器所特有的工作特性能幫助設(shè)計(jì)工程師和開發(fā)人員選擇正確的角度編碼器，滿足應(yīng)用要求朴树。最后宏查，選擇正確編碼器不僅關(guān)系到動(dòng)態(tài)性能和精度，設(shè)計(jì)工程師和開發(fā)人員也必須考慮相關(guān)因素榨惭，例如轉(zhuǎn)軸直徑和安裝方式骡拐，當(dāng)然也必須考慮經(jīng)濟(jì)性。

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