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Encoder resolution, accuracy and repeatability: What's the difference?

14. September 2020

Auflösung

Die Auflösung ist die kleinste von einem Messsystem erfasste Bewegung. Sie wird je nach Art des Messsystems auf unterschiedliche Weise gemessen:

Im Fall eines Wegmesssystems entspricht die Auflösung der Länge eines Messschritts. Sie wird normalerweise in µm angegeben und als Polteilung (in µm) dividiert durch den Interpolationsfaktor berechnet. In Anwendungen der Druckindustrie wird sie üblicherweise in DPI (Dots per Inch, Punkte pro Zoll) angegeben.

Die Auflösung eines Winkelmesssystems kann in Winkelsekunden, Winkelminuten, Grad, Gradienten oder Radianten angegeben werden. Bei einem absoluten Winkelmesssystem entspricht die Auflösung der Anzahl der Messschritte oder -einheiten in einer Umdrehung, d. h. eine 13 Bit Auflösung eines absoluten Winkelmesssystems bedeutet, dass 213 = 8192 Messschritte innerhalb einer vollen 360° Drehung gemessen werden. Bei einem inkrementellen Winkelmesssystem wird die Auflösung in PPR (Pulses per Revolution, Impulse pro Umdrehung) und CPR (Counts per Revolution, Impulse (oder Positionen) pro Umdrehung) angegeben. PPR bezeichnet einen Signalimpuls von einer steigenden Flanke zur nächsten, während CPR steigende und fallende Flanken auf beiden Kanälen berücksichtigt. Die Impulse (oder Positionen) pro Umdrehung (CPR) werden elektronisch vervierfacht.


Darstellung der Impulse (oder Positionen) pro Umdrehung auf beiden Kanälen und der Impulse pro Umdrehung an steigenden Flanken.


Die Auflösung kann in verschiedene Kategorien eingestuft werden, die sich in etwa darstellen wie folgt:

  • Für lineare Wegmesssysteme:
    • Hohe Auflösung: unter 100 nm
    • Mittlere Auflösung: 200 nm – 10 µm
    • Niedrige Auflösung: über 50 µm
  • Für Winkelmesssysteme:
    • Hohe Auflösung: über 18 Bit
    • Mittlere Auflösung: 13 Bit – 17 Bit 17 Bit
    • Niedrige Auflösung: unter 12 Bit

Das ausgewählte Messsystem sollte eine Auflösung haben, die mindestens so gut wie der von der Anwendung benötigte Wert oder besser ist.



Genauigkeit

Die Genauigkeit gibt an, wie nah eine Messposition dem tatsächlichen Wert entspricht. Sie entspricht der Abweichung zwischen der tatsächlichen Position und der vom Messsystem bestimmten Position, oder, kurz gesagt, dem maximalen Fehler unserer Messungen insgesamt.

Die Genauigkeit eines Messsystems setzt sich zusammen aus der Genauigkeit der Maßverkörperung und den Fehlern, die durch den Lesekopf verursacht werden. Bei Winkelmesssystemen wird sie üblicherweise in Winkelsekunden oder Grad angegeben. Die Genauigkeit von Wegmesssystemen wird im Allgemeinen in µm pro Längeneinheit der Maßverkörperung (µm/m) ausgedrückt. Bitte beachten Sie, dass eine höhere Auflösung nicht automatisch zu einer höheren Genauigkeit führt.

Mit Montagefehler

Montagefehler wurde beseitigt





Wiederholgenauigkeit

Die Wiederholgenauigkeit ist die maximale Differenz zwischen verschiedenen Messungen, die an derselben tatsächlichen Position aufgenommen wurden.

Die unidirektionale Wiederholgenauigkeit ist die Differenz in der erfassten Position desselben physischen Punktes aus mehreren Messungen, die beim Verfahren in dieselbe Richtung und unter gleichen Bedingungen aufgenommen wurden. Elektronisches Rauschen, Temperaturdrift und Komponentenalterung können dazu führen, dass das Messsystem im Laufe der Zeit unterschiedliche Werte für dieselbe Position ausgibt. Häufig wird die Wiederholgenauigkeit nicht ausdrücklich angegeben, sie ist aber Bestandteil der Genauigkeitsspezifikation. Als Faustregel gilt, dass die Wiederholgenauigkeit üblicherweise 5–10 Mal besser (kleiner) ist als die Genauigkeit eines spezifizierten Messsystems.

Die bidirektionale Wiederholgenauigkeit ist die Differenz in der erfassten Position desselben physischen Punktes aus mehreren Messungen, die beim Verfahren in die entgegengesetzte Richtung und unter gleichen Bedingungen aufgenommen wurden.

Ein System kann sehr wiederholgenau, aber trotzdem nicht genau genug sein. Abbildung 6 zeigt den Unterschied zwischen Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit. Obgleich eine gute Wiederholgenauigkeit nicht gleichzeitig gute Genauigkeit bedeutet, ist die Wiederholgenauigkeit bei vielen Anwendungen der wichtigste Parameter eines Messsystems, beispielsweise, um die wiederholte Bewegung einer Roboterhand zu steuern.

Unterschied zwischen Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit.

Unterschied zwischen Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit.

Posted in: Encoder knowledge