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購(gòu)物車
一般而言，設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人時(shí)會(huì)使用兩種編碼器：光學(xué)與磁性編碼器,。那么什么是編碼器呢,？
編碼器（encoder）是將信號(hào)（如比特流）或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制,、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備,。編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào),，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺,。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種,；按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類,。
增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖,，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小,。絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān),，而與測(cè)量的中間過程無關(guān),。
一、編碼器的分類
根據(jù)檢測(cè)原理,，編碼器可分為光學(xué)式,、磁式、感應(yīng)式和電容式,，根據(jù)其刻度方法及信號(hào)輸出形式,，可分為增量式、絕對(duì)式以及混合式三種,。
1,、 增量式編碼器：
增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相,；A,、B兩組脈沖相位差90度，從而可方便的判斷出旋轉(zhuǎn)方向,，而Z相為每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖,，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。它的優(yōu)點(diǎn)是原理構(gòu)造簡(jiǎn)單,，機(jī)械平均壽命可在幾萬小時(shí)以上,，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高,，適合于長(zhǎng)距離傳輸,。其缺點(diǎn)是無法輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的絕對(duì)位置信息。
2,、 絕對(duì)式編碼器：
絕對(duì)式編碼器是直接輸出數(shù)字的傳感器,，在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼盤，每條道上有透光和不透光的扇形區(qū)相間組成,，相鄰碼道的扇區(qū)樹木是雙倍關(guān)系,，碼盤上的碼道數(shù)是它的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，在碼盤的一側(cè)是光源,，另一側(cè)對(duì)應(yīng)每一碼道有一光敏元件,，當(dāng)碼盤處于不同位置時(shí)，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的電平信號(hào)，形成二進(jìn)制數(shù),。這種編碼器的特點(diǎn)是不要計(jì)數(shù)器,，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀書一個(gè)固定的與位置相對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼。顯然,，碼道必須N條碼道,。目前國(guó)內(nèi)已有16位的絕對(duì)編碼器產(chǎn)品。
3,、混合式絕對(duì)編碼器：
混合式絕對(duì)編碼器,，它輸出兩組信息，一組信息用于檢測(cè)磁極位置,，帶有絕對(duì)信息功能,；另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息。
二,、光電編碼器的應(yīng)用
增量型編碼器與絕對(duì)型編碼器區(qū)別
1,、角度測(cè)量
汽車駕駛模擬器，對(duì)方向盤旋轉(zhuǎn)角度的測(cè)量選用光電編碼器作為傳感器,。重力測(cè)量?jī)x,，采用光電編碼器，把他的轉(zhuǎn)軸與重力測(cè)量?jī)x中補(bǔ)償旋鈕軸相連,，扭轉(zhuǎn)角度儀,，利用編碼器測(cè)量扭轉(zhuǎn)角度變化，如扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)機(jī),、漁竿扭轉(zhuǎn)釣性測(cè)試等,。擺錘沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)，利用編碼器計(jì)算沖擊是擺角變化,。
2,、長(zhǎng)度測(cè)量
計(jì)米器，利用滾輪周長(zhǎng)來測(cè)量物體的長(zhǎng)度和距離,。
拉線位移傳感器,，利用收卷輪周長(zhǎng)計(jì)量物體長(zhǎng)度距離。
聯(lián)軸直測(cè),，與驅(qū)動(dòng)直線位移的動(dòng)力裝置的主軸聯(lián)軸,，通過輸出脈沖數(shù)計(jì)量。
介質(zhì)檢測(cè),，在直齒條、轉(zhuǎn)動(dòng)鏈條的鏈輪,、同步帶輪等來傳遞直線位移信息,。
3、速度測(cè)量
線速度,，通過跟儀表連接,，測(cè)量生產(chǎn)線的線速度
角速度,，通過編碼器測(cè)量電機(jī)、轉(zhuǎn)軸等的速度測(cè)量
4,、位置測(cè)量
機(jī)床方面,，記憶機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，如鉆床等
自動(dòng)化控制方面,，控制在牧歌位置進(jìn)行指定動(dòng)作,。如電梯、提升機(jī)等
5,、同步控制
通過角速度或線速度,，對(duì)傳動(dòng)環(huán)節(jié)進(jìn)行同步控制，以達(dá)到張力控制
三,、增量型編碼器（旋轉(zhuǎn)型）
1,、工作原理：
由一個(gè)中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通,、暗的刻線,，有光電發(fā)射和接收器件讀取，獲得四組正弦波信號(hào)組合成A,、B,、C、D,，每個(gè)正弦波相差90度相位差（相對(duì)于一個(gè)周波為360度）,，將C、D信號(hào)反向,，疊加在A,、B兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào),；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位,。
由于A、B兩相相差90度,，可通過比較A相在前還是B相在前,，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過零位脈沖,，可獲得編碼器的零位參考位,。
編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬,、塑料,，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定性好，精度高,，金屬碼盤直接以通和不通刻線,，不易碎，但由于金屬有一定的厚度,，精度就有限制,，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個(gè)數(shù)量級(jí)，塑料碼盤是經(jīng)濟(jì)型的,，其成本低,，但精度、熱穩(wěn)定性,、壽命均要差一些,。
分辨率—編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度,、或直接稱多少線,，一般在每轉(zhuǎn)分度5~10000線。
2,、信號(hào)輸出：
信號(hào)輸出有正弦波（電流或電壓）,，方波（TTL、HTL）,，集電極開路（PNP,、NPN），推拉式多種形式,，其中TTL為長(zhǎng)線差分驅(qū)動(dòng)（對(duì)稱A,，A-;B，B-;Z,，Z-）,，HTL也稱推拉式、推挽式輸出,，編碼器的信號(hào)接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼器對(duì)應(yīng),。
信號(hào)連接—編碼器的脈沖信號(hào)一般連接計(jì)數(shù)器、PLC,、計(jì)算機(jī),，PLC和計(jì)算機(jī)連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分，開關(guān)頻率有低有高,。
如單相聯(lián)接,，用于單方向計(jì)數(shù)，單方向測(cè)速,。
A.B兩相聯(lián)接,，用于正反向計(jì)數(shù),、判斷正反向和測(cè)速,。
A,、B、Z三相聯(lián)接,，用于帶參考位修正的位置測(cè)量,。
A、A-,，B,、B-，Z,、Z-連接,，由于帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)的連接，電流對(duì)于電纜貢獻(xiàn)的電磁場(chǎng)為0,，衰減最小,，抗干擾最佳，可傳輸較遠(yuǎn)的距離,。
對(duì)于TTL的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器,，信號(hào)傳輸距離可達(dá)150米。
對(duì)于HTL的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器,，信號(hào)傳輸距離可達(dá)300米,。
3、增量式編碼器的問題：
增量型編碼器存在零點(diǎn)累計(jì)誤差,，抗干擾較差,，接收設(shè)備的停機(jī)需斷電記憶，開機(jī)應(yīng)找零或參考位等問題,，這些問題如選用絕對(duì)型編碼器可以解決,。
增量型編碼器的一般應(yīng)用：
測(cè)速，測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向,，測(cè)移動(dòng)角度,、距離（相對(duì)）。
四,、絕對(duì)型編碼器（旋轉(zhuǎn)型）
絕對(duì)編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線,，每道刻線依次以2線、4線,、8線,、16 線……編排，這樣,，在編碼器的每一個(gè)位置,，通過讀取每道刻線的通,、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進(jìn)制編碼（格雷碼）,，這就稱為n位絕對(duì)編碼器,。這樣的編碼器是由光電碼盤的機(jī)械位置決定的，它不受停電,、干擾的影響,。
絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置是唯一的，它無需記憶,，無需找參考點(diǎn),，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置,，什么時(shí)候就去讀取它的位置,。這樣，編碼器的抗干擾特性,、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了,。
五、單圈絕對(duì)值編碼器與多圈絕對(duì)值編碼器
旋轉(zhuǎn)單圈絕對(duì)值編碼器,，以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光電碼盤各道刻線,，以獲取唯一的編碼，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過360度時(shí),，編碼又回到原點(diǎn),，這樣就不符合絕對(duì)編碼唯一的原則，這樣的編碼只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測(cè)量,，稱為單圈絕對(duì)值編碼器,。
如果要測(cè)量旋轉(zhuǎn)超過360度范圍，就要用到多圈絕對(duì)值編碼器,。
編碼器生產(chǎn)廠家運(yùn)用鐘表齒輪機(jī)械的原理,，當(dāng)中心碼盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過齒輪傳動(dòng)另一組碼盤（或多組齒輪,，多組碼盤）,，在單圈編碼的基礎(chǔ)上再增加圈數(shù)的編碼，以擴(kuò)大編碼器的測(cè)量范圍,，這樣的絕對(duì)編碼器就稱為多圈式絕對(duì)編碼器,，它同樣是由機(jī)械位置確定編碼，每個(gè)位置編碼唯一不重復(fù),，而無需記憶,。
多圈編碼器另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于測(cè)量范圍大，實(shí)際使用往往富裕較多,， 這樣在安裝時(shí)不必要費(fèi)勁找零點(diǎn),， 將某一中間位置作為起始點(diǎn)就可以了,，而大大簡(jiǎn)化了安裝調(diào)試難度。（來源：機(jī)器人在線）
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