德国kubler编码器8.5868.34B2.B112

kubler增量编码器的分辨率，倍频与细分技术

库伯勒增量编码器码盘是由很多光栅刻线组成的，有两个（或4个，以后讨论4个光眼的）光眼读取A/B信号的，刻线的密度决定了这个增量型编码器的分辨率，也就是可以分辨读取的*小变化角度值。代表增量编码器的分辨率的参数是PPR，也就是每转脉冲数，例如每圈刻线360线，A/B每圈各输出360个脉冲，分辨率参数就是360PPR。那么这个编码器可分辨的*小角度变化量是多少度呢？就是1度吗？

kubler增量编码器的A/B输出的波形一般有两种，一种是有陡直上升沿和陡直下降沿的方波信号，一种是缓慢上升与下降，波形类似正弦曲线的Sin/Cos曲线波形信号输出，A与B相差1/4T周期90度相位，如果A是类正弦Sin曲线，那B就是类余弦Cos曲线。

对于方波信号，A/B两相相差90度相（1/4T），这样，在0度相位角，90度，180度，270度相位角，这四个位置有上升沿和下降沿，这样，实际上在1/4T方波周期就可以有角度变化的判断，这样1/4的T周期就是*小测量步距，通过电路对于这些上升沿与下降沿的判断，可以4倍于PPR读取角度的变化，这就是方波的四倍频。这种判断，也可以用逻辑来做，0代表低，1代表高，A/B两相在一个周期内变化是00，01，11，10。这种判断不仅可以4倍频，还可以判断旋转方向。（即：二倍频信号是通过A相和B相的“异或”转换获得。四倍频信号是通过A信号和B信号的正跳沿及负跳沿获得。）

那么，方波信号的*小分辨角度=360度/（4xPPR）。

前面的问题：一个方波A/B输出360PPR的增量编码器，*小分辨角度=0.25度。

严格地讲，方波只能做4倍频，虽然有人用时差法可以分的更细，但那基本不是增量编码器推荐的，更高的分频要用增量脉冲信号是SIN/COS类正余弦的信号来做，后续电路可通过读取波形相位的变化，用模数转换电路来细分，5倍、10倍、20倍，甚至100倍以上，分好后再以方波波形输出（PPR）。分频的倍数实际是有限制的，首先，模数转换有时间响应问题，模数转换的速度与分辨的精确度是一对矛盾，不可能无限细分，分的过细，响应与精准度就有问题；其次，原编码器的刻线精度，输出的类正余弦信号本身一致性、波形度是有限的，分的过细，只会把原来码盘的误差暴露得更明显，而带来误差。细分做起来容易，但要做好却很难，其一方面取决于原始码盘的刻线精度与输出波形度，另一方面取决于细分电路的响应速度与分辨精准度。例如，德国的工业编码器，推荐的*佳细分是20倍，更高的细分是其推荐的精度更高的角度编码器，但旋转的速度是很低的。

一个增量编码器细分后输出A/B/Z方波的，还可以再次4倍频，但是请注意，细分对于编码器的旋转速度是有要求的，一般都较低。另外，如原始码盘的刻线精度不高、波形不，或细分电路本身的限制，细分也许会波形严重失真，大小步，丢步等，选用及使用时需注意。

前面的问题：一个正余弦A/B输出360PPR的增量编码器，*小分辨角度可能是0.01度（如果25倍分频，且原始码盘精度有保证）。

有些增量编码器，其原始刻线可以是2048线（2的11次方，11位），通过16倍（4位）细分，得到15位PPR，再次4倍频（2位），得到了17位（Bit）的分辨率，这就是有些日系编码器的17位高位数编码器的得来了，它一般就用“位，Bit”来表达分辨率了。这种日系的编码器在较快速度时，内部仍然要用未细分的低位信号来处理输出的，要不然响应就跟不上了，所以不要被它的“17位”迷惑了。

分辨率与精度的概念：编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，或直接称编码器工作时每圈输出的脉冲数，一般在每转分度5~25000线。而精度是指每个读数与标准位置的误差，两者不是一个概念，精度由码盘刻线、转轴同心度、材料的温度特性、电子读数的即时等各方面因数决定。

提高分辨率的意义：提高编码器的分辨率不是为提高精度，而是为了让运动过程更加平顺，尤其是在低速，另外降低无效功。

KUEBIER编码器一般分为增量型与型，它们存着大的区别：在增量编码器的情况下，位置是从零位标记开始计算的脉冲数量确定的，而型编码器的位置是由输出代码的读数确定的。

KUBLER编码器的机械安装使用:

型旋转编码器的机械安装有高速端安装、低速端安装、 辅助机械装置安装等多种形式。 高速端安装:安装于动力马达转轴端. (或齿轮连接)，此方法优点是分辨率高，由于多圈编码器有4096圈，马达转动圈数在此量程范围内，可充分用足量程而提高分辨率，缺点是运动物体通过减速齿轮后，来回程有齿轮间隙误差，一般用于单向高精度控制定位， 例如车轧 钢的辊缝控制。另外编码器直接安装于高速端，马达抖动须较小，不然易损坏编码器。

低速端安装:安装于减速齿轮后，如卷扬钢丝绳卷筒的轴端或后一节减。

德国KUBLER多圈编码器另一个优点是由于测量范围大，使用往往富裕较多， 这样在安装时不必要费劲找零点， 将某一中间位置作为起始点就可以了，大大简化了安装调试难度。纺织机械、灌溉机械、造纸印刷、水利闸门、机器人及机械手臂、港口起重机械、钢铁冶金设备、重型机械设备、精密测量设备、机床、食品机械。

绝对型旋转编码器的机械安装有高速端安装、低速端安装、

辅助机械装置安装等多种形式。

高速端安装:安装于动力马达转轴端(或齿轮连接)，此方法优点是分辨率高，由于多圈编码器有4096圈，马达转动圈数在此量程范围内，可充分用足量程而提高分辨率，缺点是运动物体通过减速齿轮后，来回程有齿轮间隙误差，一般用于单向高精度控制定位，例如轧钢的辊缝控制。另外编码器直接安装于高速端，马达抖动须较小，不然易损坏编码器。

低速端安装:安装于减速齿轮后，如卷扬钢丝绳卷筒的轴端或*后一节减速齿轮轴端，此方法已无齿轮来回程间隙，测量较直接，精度较高，此方法一般测量长距离定位，例如各种提升设备，送料小车定位等。

德国kubler编码器8.5868.34B2.B112