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光柵編碼器如何影響音圈電機精度?

發布者:長春三峰光電儀器制造有限公司2020-10-09

光柵編碼器如何影響音圈電機精度?

我們知道音圈電機因為結構簡單,線圈動子質量輕,成功地應用在很多需要高精密定位的直線運動與擺動運動場合;音圈電機平臺模組采用合適的定位反饋及感應裝置,其定位精度可以輕易達到10um,加速度可達300G,配置合適結構工藝及位置反饋可實現納米定位精度要求;


直線位置反饋很重要的裝置是直線光柵尺,她是用于測量直線軸的移動位置。由于直接測量機械位置,因此能夠最準確的反應音圈電機平臺模組的實際位置。

對于機床控制而言光柵尺能夠:

消除滾珠絲杠的反向間隙;

消除絲桿、導軌由于溫度變化所帶來的位置誤差;(大型)

消除滾珠絲杠的螺距誤差所帶來的位置誤差;

對于機床控制而言,光柵尺常常應用于以下場合:

1、高精密機床:提高加工精度,提升產品的品質;

2、大型機床,如:大型龍門、臥加、鏜銑床等;

使用光柵尺能夠減小由于過長的傳動鏈帶來的傳動誤差,同時減

小溫度變化帶來的形變誤差;

3、采用直驅技術的新型電機:無鐵芯直線電機,有鐵芯直線電機,圓柱音圈電機,弧形音圈電機等等。

對于經常使用的光柵尺,我們通常關注以下技術規格:

1、光柵尺的結構:鋼帶、玻璃;

2、光柵尺的信號類型:串行信號、方波信號、正弦波信號(1-Vpp);

3、光柵尺的分辨率;

4、光柵尺的信號周期、倍頻;

光柵尺按照結構分類:

1、鋼帶結構。

鋼帶結構適用于長距離移動距離,

2、玻璃結構。

玻璃結構由于熱穩定性好,因此適用于高精度光柵尺;但是測量距

離不會太長。

另外,超高精度的測量還可能會使用陶瓷基體的光柵尺。

光柵尺按照測量方法分類:

①增量式光柵尺、②絕對式光柵尺、③距離碼式光柵尺。

其中:

· 增量式光柵尺測量位置信息是通過以當前位置進行增量計算得到的。

· 絕對式光柵尺的位置信息是記錄在光柵尺上一條絕對位置編碼線上。

· 距離碼式光柵尺不需要外部電源,通過檢測到固定算法確定的參考點

來確定零點坐標。

光柵尺信號主要包括3種:串行信號、正弦波信號與方波信號;

1、串行信號:串行信號是指符合FANUC傳輸協議的信號。

采用該信號的光柵尺傳輸信號為串行數據。故可靠性與穩定性比較高。

2、正弦波信號:也稱為1-Vpp信號。A06B-6061-C201 可擴展

信號通常為2相相位差為90°電子角的信號。

2.1、柵距。

如下圖,光柵尺輸出的是電信號,柵距是指光柵尺上實際的物理刻線,每經過一個柵距,光柵尺輸出的電信號便變化一個周期。

例如:柵距為20um時,當移動距離為20um時,光柵尺便輸出兩路相位差為90°的360°變化的正弦波波形。

2.2、信號周期。

隨著測量技術的發展,現在可以在光柵尺讀數頭上,采用倍頻電路對每一個柵格信號產生的正弦波進行倍頻處理。

依此,可以細化光柵尺的信號輸出周期。經過讀數頭倍頻之后的信號會比原來的柵格信號密化很多倍,密化后的信號長度稱為信號周期。

2.5 例:常見的光柵尺規格表

3、方波信號:又稱為TTL接口輸出信號。A02B-0303-C205 可擴展

系統接收的方波信號為2路方波信號A和B,和其反相信號A和B。

其中,兩路信號的相位差為90°。

區別:

1、通常,通過對光柵傳感器輸出的正弦信號(一個周期是一個柵距)

進行插補和數字化處理后,得到相位相差90°的方波 。

2、方波信號的處理,根據其信號特征,最多可對其進行4倍頻處理。

正弦波則可以在信號不衰減,且無干擾的情況下,理論上進行無窮

倍數的倍頻處理。

3、正弦波信號較方波信號更容易受到干擾。

音圈電機平臺模組光柵尺的選擇:

在用戶選擇光柵尺的時候,需要考慮如下原則:

1,最小指令單位(系統)與光柵尺的測量步距應一致;

2,在1點中,若需要保證實際機床的定位精度達到系統的最小指令單位,則推薦使用光柵尺的測量步距為最小指令單位的1/10的型號;

3,在進行超慢速移動中,(尤其是在磨床使用中)例如F0.1mm/min,為了維持速度的穩定,光柵尺的選擇更為關鍵。其測量步距通常選擇應在0.01um左右。

4,驅動器接受的型號類型;比如美國copley驅動器,可以接受增量式A/B差分數字信號,選擇faor TA系列,對于音圈電機平臺模組運行穩定性還是精度可靠性都是非常好的保障;

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