Genauigkeit der Interpolation.

Um die Position einer linearen Achse zu bestimmen, bewegt sich ein Encoder -Lesekopf entlang einer Skala und "Reads" -Anänderungen (für optische Encoder) oder Magnetfeld (für magnetische Typen). Während der Lesekopf diese Veränderungen registriert, erzeugt es Sinus- und Cosinus -Signale, die 90 Grad voneinander verschoben werden (als „Quadratursignale“ bezeichnet). Diese analogen Sinus- und Cosinus -Signale werden in digitale Signale umgewandelt, die dann - in einigen Fällen um den Faktor von 16.000 oder mehr - interpoliert werden, um die Auflösung zu erhöhen. Die Interpolation kann jedoch nur dann genau sein, wenn die ursprünglichen analogen Signale ohne Fehler sind. Jede Unvollkommenheit in den Sinus- und Cosinus-Signalen, die als subdivisionaler Fehler bezeichnet werden-verschlechtert die Qualität der Interpolation und verringert die Genauigkeit des Encoders.

Der Subdivisionsfehler ist zyklisch und tritt bei jedem Intervall der Skala oder der Scan-Tonhöhe (dh mit jeder Signalzeit) auf, sammelt sich jedoch nicht an und ist unabhängig von der Skala oder der Reiselänge. Die beiden Hauptursachen für SDE sind mechanische Ungenauigkeiten und Fehlausrichtung zwischen der Skala und dem Lesekopf, obwohl harmonische Störungen auch Verzerrungen in den Sinus- und Cosinus -Signalen verursachen können.

Verwenden eines Lissajous-Musters zur Bestimmung des Subdivisionsfehlers

Um den Subdivisionsfehler zu analysieren, wird die Größe des Sinuswellensignals im Laufe der Zeit in einem XY-Diagramm gegen die Größe des Kosinuswellensignals dargestellt. Dies schafft das, was als „Lissajous“ -Muster bezeichnet wird.

Wenn das Diagramm bei der 0,0 -Koordinate zentriert ist, wird das Diagramm einen perfekten Kreis bildet, wenn die Signale um genau 90 Grad verschoben werden und eine 1: 1 -Amplitude haben. Subdivisionsfehler können sich als Versatz des Mittelpunkts oder als Unterschiede in der Phase (Sinus- und Cosinusverschiebung nicht genau 90 Grad) oder Amplitude zwischen den Sinus- und Cosinussignalen manifestieren. Selbst in hochwertigen Encodern kann SDE 1 bis 2 Prozent der Signalperiode betragen, sodass die Signalverarbeitungselektronik häufig Verstärker-, Phasen- und Offset-Korrekturen umfasst, um Unterabteilungsfehler zu entgegenzuwirken.

Direkte Laufwerke erfordern High-Genauigkeits-Encoder

Die Genauigkeit der Encoder ist wichtig für die Positionierung von Anwendungen, die durch mechanisch gekoppelte Rotationsmotoren angetrieben werden. Genauigkeit ist jedoch besonders wichtig, wenn ein linearer Direktantriebsmotor verwendet wird. Der Unterschied liegt darin, wie die Geschwindigkeit kontrolliert wird.

In einer herkömmlichen Rotationsmotoranwendung liefert ein an den Motor angeschlossener Rotationscodierer Geschwindigkeitsinformationen, während der lineare Encoder Informationen zur Positionierung bietet. Bei direkten Antriebsanwendungen gibt es jedoch keinen Rotary -Encoder. Der lineare Encoder bietet Feedback für Geschwindigkeit und Position, wobei die Geschwindigkeitsinformationen aus der Position des Encoders abgeleitet werden. Der Unterabteilungsfehler-der die Fähigkeit des Encoders beeinträchtigt, die Position genau zu melden und daher Geschwindigkeitsinformationen abzuleiten-kann zu Geschwindigkeitsrippeln führen.

Darüber hinaus können Direktantriebssysteme mit hohen Kontrollschleifengewinnen betrieben werden, wodurch sie schnell reagieren können, um Fehler in Position oder Geschwindigkeit zu korrigieren. Mit zunehmender Frequenz des Fehlers kann der Controller nicht mit dem Fehler Schritt halten und der Motor zeichnet mehr Strom, um zu reagieren, was zu hörbarem Rauschen und übermäßigem Motorheizung führt.