ID317393-05 海德汉编码器ID：317393-05

海德汉编码器

海德汉编码器ID：317393-05
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海德汉编码器ID：317393-05
长度计海德汉的增量式长度计能在一个长的测量范围内提供很高的精度。
这些坚固耐用的长度计根据不同的应用有不同的产品类型。
他们在度量行业有广泛的应用，多点测量站、测试设备检测和位置测量装置
长度测量
封闭式光栅尺能有效防尘、防切屑和防飞溅的切削液，是用于机床的理想选择。
敞开式光栅尺与读数头和光栅尺或钢带间没有机械接触。这些光栅尺的典型应
用包括：测量机、比较仪和其它长度计量精密设备以及生产和测量设备，例如用在半导体工业中。
增量式光栅尺决定当前位置的方式是由原点开始数测量步距或细分电路的计数信号数量。
海德汉的增量式光栅尺带有参考点，开机时必须执行参考点回零，操作非常简单、快捷。
式光栅尺无需执行参考点回零操作就能直接提供当前位置值。光栅尺的位置
值通过EnDat接口或其它串行接口传输。
1、 脉冲编码器概念
脉冲编码器是一种光学式位置检测元件，编码盘直接装在电机的旋转轴上，以测出轴的旋转角度位
置和速度变化，其输出信号为电脉冲。
这种检测方式的特点是：非接触式的，无摩擦和磨损，驱动力矩小，响应速度快。缺点是抗污染能力
差，容易损坏。按其编码化方式，可分为增量式和值式。
1）增量式编码器
增量式编码器工作原理
增量式编码器工作原理如上图 a 所示。在图中，E 为等节距的辐射状透光窄缝圆盘，"Q1、"Q2 为光源，
Da、Db、Dc 为光电元件（光敏二极管或光电池），Da 与 Db 错开 90 度相位角安装。当圆盘旋转一个节
距时，在光源照射下，光电元件 Da，Db 上得到图 b( 所示的光电波形输出，A，B 信号为具有 90 度相
位差的正弦波，这组信号经放大器放大与整形，得到图 c) 的输出方波，A 相比 B 相导前 90 度，其电压
幅值为 5V。设 A 相导前 B 相时为正方向旋转，则 B 相导前 A 相时即为负方向旋转，利用 A 相与 B 相的
相位关系可以判别编码器的旋转方向，C 相产生的脉冲为基准脉冲，又称零点脉冲，它是轴旋转一周在
固定位置上产生一个脉冲，在数控车床上切削螺纹时，可将它作为车刀进刀点和退刀点的信号使用，
以保证切削的螺纹不会乱扣。在加工中心上可作为主轴准停信号，以保证主轴和刀库间的可*换刀。AB
相脉冲信号经频率———电压变换后，得到与转轴转速成比例的电压信号，便可测得速度值及位移量。
2）值式编码器
值式编码器是通过读取编码盘上的图案来表示数值的。下图所示的为葛莱编码盘，图中空白的部
分透光，用“0”表示；涂黑的部分不透光，用“1”表示。此码盘共有四环，由里向外每一环配置的光电变
换器对应 2 的 3 次方，2 的 2 次方，2 的 1 次方，2 的 0 次方。图中的码盘共分为 16 份，要提高检测精
度，可多分葛莱编码盘
3）增量式编码器和值式编码器比较
在实际应用中，通过比较，发现增量式结构简单，成本低；但其移距是由测量信号计数读出的，基
点特别重要，每次开机或因故停机后，都要重回参考点；并且排除故障后不能再找到事故前的正确位
置，而且由于干扰易产生计数误差。这种增量式编码器多用于精度要求不是很高的经济型数控机床。
而值式的结构复杂，成本高；但其坐标值直接从码盘中读出，不会有累积误差；编码器本身具有
机械式存储功能（需要外加电池），即使因停电或其它原因造成坐标值清除，通电后，仍可找到原
坐标位置。这种编码器多用于精度和速度要求较高的数控机床，特别是控制轴数多达四、五个的加工
中心机床上。
2、全闭环位置检测装置
还有一种全闭环控制方式，可获得比半闭环更高的位移精度。这种进给伺服系统的位置检测装置安
装在进给系统末端的执行部件上，实测它的位置或位移量，而安装在驱动电机端部的编码器则作为测
速元件，构成速度环。位置检测装置多选用光栅尺，位置信号的检出是由光栅读数头完成，标尺光栅
（长光栅）和指示光栅（短光栅）分别安装在机床的移动部件及固定部件上，两者相互平行，它们之
间保持 0.05 或 0.1 的间隙。当标尺光栅沿指示光栅连续移动时，光电元件所感应的光电流变化规律近
似正弦波形，将此正弦信号经放大、整形、微分线路处理后，转换为数字脉冲信号。标尺光栅移动一
个栅距产生一个计数脉冲，用计数器来计算脉冲数，则可测得机床工作台的位移量。采用倍频的方法
可提高光栅的分辨精度。光栅尺的特点是测量精度高，而且精度可以长期保持；但对工作环境的要求
较高，并且测量装置要和工作台等长，不便于在大型数控机床上使用。光栅尺多用于高精度的中、小
型数控机床上。因全闭环控制系统将机械传动机构包含在系统之内，机械传动机构的固有频率、阻尼、
间隙等将成为系统不稳定的因素，所以全闭环系统在设计及调试上较困难，不及半闭环应用的广泛，
这里不再细说了。