当前位置: 首页 > >

对于传感器的分辨率与精度的理解可以拿千分尺为例分辨

对于传感器的分辨率与精度的理解,可以拿千分尺为例,分辨率代表千分尺最多 可以读到小数点后几位,但精度还与尺子的加工精度,测量方法有关系。 同样的, 在旋转编码器的使用中, 分辨率与精度是完全不同的两个概念。 编 码器的分辨率,是指编码器可读取并输出的最小角度变化,对应的参数有:每转 刻线数(line) 、每转脉冲数(PPR) 、最小步距(Step) 、位(Bit)等。 编码器的精度, 是指编码器输出的信号数据对测量的真实角度的准确度,对 应的参数是角分(′) 、角秒(″) 。 分辨率:线(line) ,就是编码器的码盘的 光学刻线,如果编码器是直接方波输出的,它就是每转脉冲数(PPR)了(图1), 但如果是正余弦(sin/cos)信号输出的,是可以通过信号模拟量变化电子细分, 获得更多的方波脉冲 PPR 输出(图2) ,编码器的方波输出有 A 相与 B 相,A 相与 B 相差1/4个脉冲周期,通过上升沿与下降沿的判断,就可以获得1/4脉冲周期的 变化步距(4倍频) ,这就是最小测量步距(Step)了,所以,严格地讲,最小测 量步距就是编码器的分辨率。例如,德国海德汉的 ROD426的3600线编码器,方 波输出,就是3600ppr,脉冲周期0.1度,通过 A 相 B 相4倍频后,可获得0.025 度的测量步距;而其海德汉提供的精度参数为18角秒(0.005度) 。 分辨率数值 大于精度数值。 如果是德国海德汉的 ROD486的3600线的正余弦信号输出,可进行25倍的电 子细分,获得90000的脉冲(ppr) ,0.004度的脉冲周期,通过 A/B 相的四倍频, 可获得0.001度最小测量步距的分辨率,而海德汉提供的原始编码器的精度还是 18角秒(0.005度) ,(不含细分误差) 。 分辨率数值小于精度数值。 在以通讯数据输出型的编码器或绝对值编码器,其输出的分辨率是以多少 “位”来表达,即2的幂次方的圆周分割度。所以,旋转编码器的分辨率可以用 “线line",每转脉冲数PPR,或“步距Step”分别来表述。用线来 表述, 可能还可以再细分的, 而有一些“17位”的编码器, 实际是针对步距的, 已经细分好了的。 一个36旋转编码器的精度,以角分、角秒为单位,与分辨 率有一点关系,又不是全部,例如仍以德国海德汉的 ROD400系列为例,其5000 线以下的 ,海 德汉提 供的刻线 精度 为刻线 宽度的 1/20 (与 分辨 率相关) , 6000-10000线的,精度为12角秒(与分辨率无关) 。而海德汉的 RON 系列角度编 码器,同样的是9000线—36000线,其 RON200系列的精度是2.5~5角秒,RON700 系列的是2角秒,RON800系列的是1角秒,RON900系列的是0.4角秒,都不由分辨 率决定。实际上,影响编码器精度的有以下4个部分: A:光学部分 B:机械部分 C:电气部分 D:使用中的安装与传输接收部分,使用后的精度下降,机械部分自身的偏差。 A 编码器光学部分对精度的影响: 光学码盘—主要的是母板精度、每转刻线数、刻线精度、刻线宽度一致性、边缘 精整性等。 光发射源—光的平行与一致性、光衰减。 光接收单元—读取夹角、读取响应。 光学系统使用后的影响—污染,衰减。

例如光学码盘,首先是母板的刻线精度,海德汉的母板是全世界公认第一的,据说 其是在地下几十米双悬浮工作室内加 工的, 对于外界各种因素的影响减小到最小,甚至要考虑到海浪的次声波和远处 汽车引擎的振动,为此,很多编码 器厂家甚至向海德汉购买母板。其次,加工的过程,光学成像的时间,温度,物 理化学的变化,污染等,都会影响 到码盘刻线的宽度和边缘性。所以,即使是一样的码盘刻线数,各家能做到的精 度也是不同的。 B 编码器机械部分对精度的影响: 轴的加工精度与安装精度。 轴承的精度与结构精度。 码盘安装的同心度,光学组建安装的精度。 安装定位点与轴的同心度。 例如,就轴承的结构而言,单轴承支撑结构的轴承偏差无法消除,而且经使用后 偏差会更大,而双轴承结构或多 支承结构,可有效降低单个轴承的偏差。 C 编码器电气部分对精度的影响: 电源的稳定精度—对光发射源与接收单元的影响。 读取响应与电气处理电路带来的误差; 电气噪音影响,取决于编码器电气系统的抗干扰能力; 例如,如果电子细分,也会带来的误差,按照德国海德汉提供的介绍,海德汉编 码器的细分电气误差与正余弦曲 线的误差约在原始刻线宽度的1%左右。 D 编码器使用中带来的精度影响: 安装时与测量转轴连接的同心度; 输出电缆的抗干扰与信号延迟(较长距离或较快频率下) ; 接收设备的响应与接收设备内部处理可能的误差。 编码器高速旋转时的动态响应偏差。 最常见的就是我们自己使用安装的方法与安装结果带来的偏差。 00线的编码器, 分辨率也完全有可能优于一个“17位”的已经细分好的编码 器。太多做控制的对于编码器 分辨率与精度的理解还是有偏差的 ,明明是精度的问题,却拿着一个高分辨的编 码器就以为可以了,明明是个定位 的问题,可从一开始就是分辨率,速度环的选择与设计,到最终的结果,却要一个 位置环的精度的结果。 在这里,也希望各位网友的参与讨论。






友情链接: 经济学资料 医学资料 管理学 大学文学资料 大学哲学