编码器要实现高精度为什么高分辨率是必要条件?
时间:2025-09-25 12:20:31 浏览次数:
1、量化误差的理论下限
编码器的输出是数字化的,它需要将连续的位置信号“分割”成一个个离散的步长。这个步长就是 360° / 分辨率 (对于旋转编码器)。
低分辨率编码器:步长很大。例如,一个1000线的编码器,每转被分成1000步,每个步长对应0.36°。当轴停在一个位置时,编码器只能告诉你它在哪个0.36°的区间内。实际的真实位置与区间中心的最大可能偏差就是 ±0.18°。这个 ±0.18° 就是固有的“量化误差”,无法消除。
高分辨率编码器:步长很小。例如,一个通过插倍技术达到1,000,000计数的编码器,每转被分成100万步,每个步长对应0.00036°。其固有的量化误差就缩小到了 ±0.00018°。
因此,高分辨率直接降低了系统固有的、无法避免的量化误差,从而提高了精度的理论天花板。
2、对误差源的“稀释”作用
编码器在实际工作中会存在各种误差,例如轴的偏心、码盘刻划误差、信号的正交性不理想等。这些误差在一个周期(例如一圈360°)内是固定的。
假设码盘有一个1°的周期性误差。
在1000线的编码器上,这1°的误差相对于0.36°的步长来说非常显著,会严重扭曲输出信号。
在1,000,000线的编码器上,这1°的误差被“分摊”到了成千上万个高分辨率步长上。相对于0.00036°的步长,其影响被大大“稀释”了,系统更容易通过后续的补偿算法来修正它。
3、实现更高性能控制的关键
在高精度伺服控制系统(如机器人、数控机床)中,控制系统需要极其平滑和连续的位置反馈来计算速度和加速度。
低分辨率反馈:位置信号是“阶梯状”的,速度计算是通过差分得到的,结果就是速度波动很大(速度抖动),导致电机转矩波动,产生噪音和振动,影响平稳性和最终加工精度。
高分辨率反馈:位置信号非常“平滑”,近乎连续。计算出的速度更加真实、平滑,这使得控制器能够实现更精细的力矩控制,减少振动,提高系统的动态响应性能和稳定性,最终实现更高的运动精度。
高分辨率为实现高精度提供了可能性和基础,它设定了精度的上限。而要真正实现高精度,还需要保证编码器本身的质量、安装精度以及信号处理电路的性能,以确保高分辨率的能力能够被准确无误地发挥出来。 没有高分辨率,高精度就是空中楼阁;有了高分辨率,再通过优良的设计和制造来保证精度,才能造出真正高性能的编码器。更多有关于编码器的相关技术问题可以持续关注我们的网站或者来电咨询,中山柏帝机电GUBOA编码器工程师竭诚为您服务。
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