在智能制造的世界里,精密运动控制是一切高精尖设备的基石。无论是半导体光刻机的纳米级平台,还是五轴数控机床的高速旋转主轴,背后都离不开一双洞察毫厘的“工业之眼”——编码器。
那么编码器是如何运转的?编码器分类?怎样选择适配自己的应用的编码器?本文将详细为您介绍编码器原理与分类。
01、编码器的基本原理
编码器是一种机电设备,可将信息从一种格式或代码转换为另一种格式或代码。它能够测量直线, 旋转或圆孤运动位移,并转换为电信号,为控制系统提供精确的位置、速度和运动方向的信息反馈。作为运动控制系统的“眼睛”,编码器使得设备能够实时感知自身运动状态,从而实现精准控制和自动化操作。
雷尼绍是全球领先的编码器系统供应商,提供种类齐全的用于位置和运动控制的非接触式编码器。擅长设计和制造光栅和激光尺系统,并通过其关联公司 RLS 设计和制造磁编码器系统。
02、编码器的核心功能
位置反馈:将机械位移(如电机轴的旋转角度、平台的直线移动距离)转换为数字信号或脉冲信号,告诉控制系统“当前在哪里”。
速度测量:通过计算单位时间内位置变化的脉冲数,实时监测运动速度。
方向判断:通过双通道信号相位差(如A/B相)区分顺时针或逆时针旋转、前进或后退。
03、编码器分类及产品选型指南
一.按工作原理分类
▶ 增量式编码器

● 工作原理:输出与位移对应的周期脉冲信号(通常有A、B两相和Z零位信号)。通过计数脉冲数量来测量位移的相对变化,无法直接获得绝对位置
● 关键特点:适合高速运动控制,断电需要寻找零点位置
● 关键用途用途:广泛用于各种运动控制应用,例如工厂自动化、坐标测量机和半导体制造设备
● 雷尼绍产品推荐:
增量式光栅:
ATOM™ 增量式光栅
ATOM DX™增量式光栅系列
QUANTiC™ 增量式光栅
TONiC™ 增量式光栅
VIONiC™ 增量式光栅
▶ 绝对式编码器

● 工作原理:每个位置都有一个独一无二的二进制编码。即使断电再上电,也能立即读取当前绝对位置,无需回零
● 关键特点:适合精准定位,断电上电依旧知道当前位置
● 关键用途:非常适合在反复接通断开电源的情况下仍需要保留位置信息的机器
● 雷尼绍产品推荐:
绝对式编码器:
RESOLUTE™ 绝对式光栅
EVOLUTE™ 绝对式光栅
磁编码器:请访问 RLS 网站
二.按检测物理量分类
▶ 旋转编码器

● 工作原理:用于检测旋转运动的角度、位置和速度。这是最常见的编码器类型
● 关键特点:单圈固定分辨率用于旋转位置精准控制
● 雷尼绍产品推荐:
● 磁编码器:请访问 RLS 网站
● 光栅:
RESOLUTE 光栅系列
ATOM 系列光栅
▶ 直线编码器

● 工作原理:通常由一个主尺(上面刻有光栅或磁栅)和一个读数头组成
● 关键特点:用于直线全闭环反馈,精准反馈直线运动位置误差
● 雷尼绍推荐产品产品:
雷尼绍直线光栅
● 磁编码器:请访问 RLS 网站
▶ 圆弧编码器

● 工作原理:圆弧编码器通过将轴的旋转角度这个机械量,转换为电信号(如脉冲、数字代码、模拟电压)
● 关键特点:通过光、磁或电容原理,将旋转角度实时、高精度地转换为电信号,实现位置与速度的精确测量
● 雷尼绍推荐产品:
雷尼绍圆弧光栅系列
三.按信号检测原理分类
▶ 光电编码器

● 工作原理:通过发光二极管(LED)照射光栅盘,由光敏元件接收透射或反射的光信号,产生脉冲或编码
● 关键特点:高精度,适用于精准位置反馈应用
● 雷尼绍产品推荐:
● 光栅:
ATOM 增量式光栅
QUANTiC 增量式光栅
TONiC 增量式光栅
VIONiC 增量式光栅
▶ 激光尺

● 工作原理:属于光电编码器一种特殊实现形式,利用激光的相干性,测量参考光与测量光干涉后强相位的变化
● 雷尼绍产品推荐:雷尼绍激光尺系列
▶ 磁编码器

● 工作原理:通过磁敏元件(如霍尔传感器、磁阻传感器)读取磁性码盘的磁极变化
● 关键特点:抗污染性强,抗震性强,适用于恶劣环境场合
● 雷尼绍产品推荐:
● 磁编码器:请访问RLS网站
▶ 电感式编码器

● 工作原理:利用电磁感应原理来检测旋转位置或角度的设备,它通常由一个发射线圈、接收线圈和一个随旋转运动的目标(如转子)组成
● 关键特点:精度高,抗污染性强,抗震性强,适用于恶劣环境场合
● 雷尼绍产品推荐:即将上线,敬请期待
编码器选型,差之毫厘谬以千里。如果您正在为以下问题困扰:
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文章来源:雷尼绍Renishaw
图片来源:雷尼绍Renishaw
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责任编辑:朱晓裔
审 核 人:李峥
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