補間の精度。

直線軸の位置を決定するために、エンコーダの読み取りヘッドはスケールに沿って移動し、光（光学式エンコーダの場合）または磁場（磁気式エンコーダの場合）の変化を「読み取り」ます。読み取りヘッドがこれらの変化を記録すると、互いに90度シフトした正弦信号と余弦信号（「直交信号」と呼ばれる）が生成されます。これらのアナログ正弦信号と余弦信号はデジタル信号に変換され、その後、分解能を高めるために（場合によっては16,000倍以上の係数で）補間されます。ただし、補間の精度は、元のアナログ信号にエラーがない場合にのみ得られます。正弦信号と余弦信号の不完全性（サブディビジョナルエラーと呼ばれる）は、補間の品質を低下させ、エンコーダの精度を低下させます。

サブディビジョナルエラーは周期的であり、スケールまたはスキャンピッチの各間隔（つまり信号周期）ごとに発生しますが、累積することはなく、スケールや移動距離とは無関係です。SDEの主な原因は、機械的な不正確さとスケールと読み取りヘッドの位置ずれの2つですが、高調波による外乱も正弦信号と余弦信号の歪みを引き起こす可能性があります。

リサージュパターンを使用してサブディビジョンエラーを決定する

サブディビジョナルエラーを分析するには、正弦波信号の振幅を余弦波信号の振幅に対してXYグラフ上にプロットし、時間経過とともに変化させます。これにより、「リサージュ」パターンと呼ばれるパターンが作成されます。

プロットの中心を0,0座標とし、信号の位相が正確に90度シフトし、振幅が1:1の場合、プロットは完全な円を形成します。サブディビジョナルエラーは、中心点のオフセット、またはサイン信号とコサイン信号間の位相差（サイン信号とコサイン信号の位相シフトが正確に90度ではない）や振幅の差として現れることがあります。高品質のエンコーダであっても、SDEは信号周期の1～2%になる可能性があるため、信号処理エレクトロニクスでは、サブディビジョナルエラーに対処するためにゲイン、位相、オフセットの補正が組み込まれていることがよくあります。

ダイレクトドライブには高精度のエンコーダが必要

エンコーダの精度は、機械的に連結された回転モーターで駆動される位置決めアプリケーションにとって重要ですが、特にダイレクトドライブリニアモーターを使用する場合は精度が極めて重要になります。違いは速度制御方法にあります。

従来の回転モーターアプリケーションでは、モーターに取り付けられたロータリーエンコーダが速度情報を提供し、リニアエンコーダが位置情報を提供します。しかし、ダイレクトドライブアプリケーションではロータリーエンコーダは不要です。リニアエンコーダは速度と位置の両方のフィードバックを提供し、速度情報はエンコーダの位置から得られます。サブディビジョナルエラーは、エンコーダの位置を正確に報告し、ひいては速度情報を得る能力を低下させ、速度リップルにつながる可能性があります。

さらに、ダイレクトドライブシステムは高い制御ループゲインで動作させることができるため、位置や速度の誤差を迅速に修正できます。しかし、誤差の頻度が高くなると、コントローラは誤差に対応できなくなり、モーターはそれに応答しようとしてより多くの電流を消費し、結果として可聴ノイズやモーターの過熱が発生します。