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编码器分辨率、精度和重复精度:有何区别?

2019年7月28日

分辨率

分辨率是编码器能够检测到的最小运动度量。根据编码器类型不同,测量方式也不相同:

对于直线编码器,分辨率是一个测量步距的长度。它通常以µm为单位,计算方式为极距(单位为µm)除以细分系数。在印刷应用中,它通常表示为DPI(每英寸点数)。

旋转编码器的分辨率可表示为角秒、弧分、度、百分度或弧度。对于绝对式旋转编码器,分辨率是一转内的测量段或测量单位的数值,例如一个13位分辨率的绝对式旋转编码器即表示每完整旋转360°有213 = 8192个步距。增量式旋转编码器以PPR(每转脉冲数)和CPR(每转计数)定义分辨率。PPR表示从一个上升沿到下一个上升沿的信号脉冲,而CPR标记了两个通道的上升沿和下降沿。以电子形式将PPR乘以4可得到CPR。


图示:一个CPR和一个PPR。


分辨率可以归属不同类别,大致表示如下:

  • 对于直线编码器:
    • 高分辨率:低于100 nm
    • 中分辨率:200 nm -10 µm
    • 低分辨率:高于50 µm
  • 对于旋转编码器:
    • 高分辨率:高于18位
    • 中分辨率:13位 -17位
    • 低分辨率:低于12位

所选编码器的分辨率应等于或优于应用要求的分辨率。



精度

精度是输出值与真实值之间接近程度的度量。它是实际位置与编码器报告位置之间的差异,或简言之,测量的最大误差。

编码器精度是栅尺精度和读数头所致误差的组合。对于旋转编码器,通常表示为角秒或度。对于直线编码器,表示精度的最常用单位是每单位栅尺长度的µm数值 (µm/m)。注意,高分辨率并不自动代表具有高精度。

带有安装误差

移除安装误差





重复精度

重复精度是在同一个实际位置取得的不同测量值之间的最大差异。

单向重复精度是以相同方向和相同条件运动时,采集的多次测量结果中相同实际位置的不同报告位置之间的差异。电子噪声、温度变化和元器件老化均会导致编码器随时间推移报告相同位置的不同数值。重复精度通常不会明确指出,但会包括在精度规格中。根据一般经验法则,对于特定的编码器,重复精度通常比其精度优约5-10倍(即小约5-10倍)。

双向重复精度是以相反方向和相同条件运动时,采集的多次测量结果中相同实际位置的不同报告位置之间的差异。

一个系统的重复精度可能非常高,但仍可能不够精确。精度和重复精度之间的区别如图6所示。良好的重复精度并不一定表示同时具有良好的精度;对于许多应用而言,重复精度是最重要的编码器参数之一,例如控制机械手的重复性运动。

精度和重复精度之间的差异。

精度和重复精度之间的差异。

Posted in: Encoder knowledge