編碼器——實現(xiàn)高精度運動控制的必備設備
編碼器的定義與作用編碼器是指通過數(shù)碼編碼形式對物理量進行測量并輸出的一種裝置。在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中，編碼器常常被用來測量轉角、線性位移以及運動速度等參數(shù)，然后將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C或plc中實現(xiàn)高精度的運動控制。
編碼器的分類通常根據(jù)編碼器的轉動軸是絕對還是增量等因素進行分類，主要包括光電編碼器、磁編碼器、光學編碼器、電容編碼器等。其中，光電編碼器是使用最普遍的一種類型。
編碼器的工作原理光電編碼器是通過光電效應將相對轉子與固定柱之間的運動量轉換為數(shù)字信號，進而確定其位置和速度。光電編碼器由信號盤、光電轉換器、放大器和數(shù)字接口組成，信號盤固定于定子上，而光電轉換器、放大器和數(shù)字接口則集成在同一芯片中，用于轉化和處理信號。當旋轉的時候，信號盤上的模式對光電轉換器產生光電效應，產生信號，并經(jīng)過信號放大器處理輸出。
編碼器的應用領域編碼器廣泛應用于機床、銑床、工業(yè)機器人、數(shù)控加工中心、印刷機、包裝機、機床傳動等各種自動控制領域。在這些行業(yè)中，編碼器不僅用于測量角度、線性位移和速度等物理量，還可用來監(jiān)測機器人和工控系統(tǒng)的位置、速度和方向等信息。
編碼器的優(yōu)點和不足高分辨率、穩(wěn)定性好、可重復性好、適應性強、很少有磨損和故障、價格適中。
由于光電編碼器的比較原理至少需要兩個對脈沖信號進行匹配，所以其精度受到了環(huán)境噪聲、光照強度、光盤的距離等因素的影響，容易受到顫動或震動干擾。
如何選擇合適的編碼器選擇編碼器應首先考慮應用環(huán)境的惡劣程度，然后再考慮需要達到的精度和分辨率，如是否需要絕對編碼器、高旋轉速度、大型齒輪系統(tǒng)等。另外，還需要考慮編碼器安裝的位置和電纜的長度等因素。選擇適當?shù)木幋a器可以提高系統(tǒng)的可靠性并為系統(tǒng)的高精度運動控制帶來便利。
如何使用和維護編碼器使用編碼器時，要注意保持良好的機械結構和最佳安裝位置，避免受到外部噪聲的影響。此外，使用前需要檢測信號電纜是否正常。平時編碼器需要定期清洗，并檢查導線的接頭是否松動，防止長時間受到污染和震動而引起失靈。
編碼器廠家推薦如今市面上出現(xiàn)了不少編碼器產品，比較知名的品牌有：歐姆龍、奧圖碼（automata）、banner、bei、博世力士樂（boschrexroth）、科勒芬格（heidenhain）、porsche、siemens等。其中，歐姆龍和siemens是兩個市場份額較大的品牌，質量和性價比很高。
編碼器未來發(fā)展方向隨著制造行業(yè)的不斷發(fā)展，編碼器也會逐漸趨向于“小型化、集成化、智能化”。未來，人們尤其看好微型編碼器的發(fā)展，因為微型編碼器具有音速及以上的傳感器頻率，不僅易于安裝，而且在實現(xiàn)高速度位置反饋控制和角度精度方面有著明顯的優(yōu)勢。
編碼器的應用案例各種工業(yè)設備和機器人都需要運動控制系統(tǒng)的支持，而編碼器對于實現(xiàn)高精度運動控制起到了至關重要的作用。比如，機器人要完成高精度制作零件、以及執(zhí)行組裝、分揀等多種任務，就需要編碼器進行位置檢測、軌跡檢測等操作。又如，在醫(yī)療器械領域中，編碼器也常常被用來測量各種運動狀態(tài)和角度位置，比如手術機器人或機械臂。