光电编码器.ppt

1、编码器编码器1 1 认识编码器认识编码器（编码器在机器人控制中的应用）（编码器在机器人控制中的应用）编码器编码器伺服电机伺服电机伺服电机伺服电机编码器编码器伺服电机伺服电机伺服电机伺服电机编码器编码器编码器编码器编码器编码器播放播放2 2 编码器的测量对象编码器的测量对象编码器编码器 轴式轴式套式套式电信号电信号二进制编码二进制编码脉冲脉冲3 3 编码器测量直线位移的方式编码器测量直线位移的方式（1 1）编码器装在丝杠末端）编码器装在丝杠末端编码器编码器位置反馈位置反馈 x 通 过 测 量 滚通 过 测 量 滚珠丝杠的角位珠丝杠的角位移移 ，间接间接获得获得工作台的直线工作台的直线位移位移x，

2、构成，构成位位置半闭环置半闭环伺服伺服系统。系统。xt/360 （2 2）丝杠螺距）丝杠螺距编码器编码器螺母螺母丝杠丝杠螺距螺距x=？ 设设: :螺距螺距t=4mm，丝杠在丝杠在4 4s时间里转动时间里转动了了10圈，求圈，求: :丝杠的平丝杠的平均转速均转速n(r/min)及螺母及螺母移动了多少毫米？螺移动了多少毫米？螺母移动的平均速度母移动的平均速度v又又为多少？为多少？ 螺距螺距编码器编码器（3 3）编码器和伺服电动机同轴安装）编码器和伺服电动机同轴安装位置反馈位置反馈 xxt/360 （4 4）编码器和伺服电动机同轴安装）编码器和伺服电动机同轴安装编码器编码器工作台工作台丝杠丝杠伺服电

3、动机伺服电动机编码器编码器导轨导轨（5 5）编码器和伺服电动机同轴安装）编码器和伺服电动机同轴安装编码器编码器光电编码器伺服电动机 联轴器滚珠丝杠滑块光电编码器信号输出伺服电动机电源 （6 6）编码器两种安装方式比较）编码器两种安装方式比较编码器编码器 xx 编码器装在丝杠末端编码器装在丝杠末端与前端（和伺服电动机与前端（和伺服电动机同轴）在位置控制精度同轴）在位置控制精度上有什么区别？上有什么区别？4 4 绝对式测量（绝对式测量（ABS）（1 1）信号性质）信号性质编码器编码器0 0 0 0 0 0 0 0 1 22.5 0 0 1 0 45 1 1 1 1 337.5 输出输出n位二进制编

4、码，每一位二进制编码，每一个编码对应唯一的角度。个编码对应唯一的角度。 （2 2）接触式绝对码盘）接触式绝对码盘编码器编码器4个电刷个电刷 4 4位二进制码盘位二进制码盘 最小分辨角最小分辨角 3602n 当当n4， 3602422.5 导电为导电为“1”，非导电为，非导电为“0”（3 3）绝对式光电码盘）绝对式光电码盘编码器编码器LED光敏光敏元件元件5 5 增量式测量（增量式测量（INC）（1 1）信号性质）信号性质编码器编码器 输出信号为一串脉冲，每一输出信号为一串脉冲，每一个脉冲对应一个分辨角个脉冲对应一个分辨角 ，对，对脉冲进行计数脉冲进行计数N，就是对，就是对 的的累加，即，角位移

5、累加，即，角位移 N。 如：如： 0.352 ，脉冲，脉冲N1000，则：，则： 0.352 1000 352 （2 2）增量式光电编码器的结构）增量式光电编码器的结构编码器编码器码盘码盘光栏板光栏板LED零位标志零位标志（一转脉冲）（一转脉冲）光敏元件光敏元件 360条纹数条纹数 36010240.352 透光条纹透光条纹（3 3）辨向）辨向编码器编码器90 ABAB 光敏元件所产光敏元件所产生的信号生的信号A、B彼此相差彼此相差90 相相位，用于辨向。位，用于辨向。 当码盘正转时，当码盘正转时，A信号超前信号超前B信信号号90 ；当码盘；当码盘反转时，反转时，B信号信号超前超前A信号信号9

6、0 。（4 4）辨向信号）辨向信号编码器编码器ABABA 超前于超前于B 90，正向，正向A 滞后于滞后于B 90，反向，反向（5 5）倍频（细分）倍频（细分）编码器编码器 / /4细分前细分前4细分后细分后 在现有编码器的条件下，在现有编码器的条件下，通过细分技术能提高编码通过细分技术能提高编码器的分辨力。细分前，编器的分辨力。细分前，编码器的分辨力只有一个分码器的分辨力只有一个分辨角的大小。采用辨角的大小。采用4细分细分技术后，计数脉冲的频率技术后，计数脉冲的频率提高了提高了4倍，相当于将原倍，相当于将原编码器的分辨力提高了编码器的分辨力提高了3倍，测量分辨角是原来的倍，测量分辨角是原来的

7、1/4，提高了测量精度。，提高了测量精度。（6 6）零标志（一转脉冲）零标志（一转脉冲）编码器编码器 一转（360）CC 在码盘里圈，还有一条在码盘里圈，还有一条狭缝狭缝C，每转能产生一个脉，每转能产生一个脉冲，该脉冲信号又称冲，该脉冲信号又称“一一转信号转信号”或零标志脉冲，或零标志脉冲，作为测量的起始基准。作为测量的起始基准。（7 7）零标志在回参考点中的作用）零标志在回参考点中的作用编码器编码器Z 轴参考点轴参考点X 轴参考点轴参考点Y 轴参考点轴参考点回参考点方式回参考点方式SINUMERIK数控数控系统工作方式开关系统工作方式开关（8 8）回参考点减速开关）回参考点减速开关编码器编码

8、器限位开关限位开关参考点减速开关参考点减速开关滑块滑块（9 9）回参考点示意图）回参考点示意图编码器编码器减速寻找减速寻找零标志零标志零标志找到零标志找到参考点位置参考点位置速度速度慢速慢速快速快速行程行程碰到参考点减速开关碰到参考点减速开关播放播放6 6 编码器在数字测速中的应用编码器在数字测速中的应用（1 1）模拟测速和数字测速的比较）模拟测速和数字测速的比较编码器编码器MTGU测速发电机测速发电机nUnMPCn光电编码器光电编码器ffn（2 2）M法测速（适合于高转速场合）法测速（适合于高转速场合）编码器编码器 m1T 有一增量式光电编码器，其参数为有一增量式光电编码器，其参数为1024

9、p/r，在，在5s时间内测得时间内测得65536个脉冲，个脉冲，则转速（则转速（r/min) )为为 ： n = 60 65536 /（1024 5）=768 r/min 编码器每转产编码器每转产生生 N 个脉冲，在个脉冲，在T 时间段内有时间段内有 m1 个脉冲产生，则个脉冲产生，则转速（转速（r/min) )为为: : n = 60m1/（NT）（3 3）T法测速（适合于低转速场合）法测速（适合于低转速场合）编码器编码器 编码器编码器输出脉冲输出脉冲时钟脉冲时钟脉冲fc m2 编码器每转产生编码器每转产生 N 个脉冲，用已知个脉冲，用已知频率频率fc作为时钟，填作为时钟，填充到编码器输出的

10、充到编码器输出的两个相邻脉冲之间两个相邻脉冲之间的脉冲数为的脉冲数为m2，则，则转速转速( (r/min) )为：为： n = 60fc / （Nm2 ） 有一增量式光电编码器，其参数为有一增量式光电编码器，其参数为1024p/r，测得两个相邻脉冲之间的脉冲，测得两个相邻脉冲之间的脉冲数为数为3000，时钟频率，时钟频率fc为为1MHz ，则转，则转速（速（r/min) )为为 ：n = 60fc /（Nm2 ）=60106/（10243000）=19.53 r/min7 7 编码器在主轴控制中的应用编码器在主轴控制中的应用(1)(1)主轴编码器主轴编码器编码器编码器（2 2）主轴编码器用于）

11、主轴编码器用于C 轴控制轴控制编码器编码器主轴编码器主轴编码器回转刀盘回转刀盘自驱刀头自驱刀头CZn工件工件卡盘卡盘主轴主轴（3 3）主轴编码器用于螺纹车削）主轴编码器用于螺纹车削编码器编码器 车削螺纹时，为车削螺纹时，为保证每次切削的起保证每次切削的起刀 点 不 变 ， 防 止刀 点 不 变 ， 防 止“乱牙乱牙”，主轴编，主轴编码器通过对起刀点码器通过对起刀点到退刀点之间的脉到退刀点之间的脉冲进行计数来达到冲进行计数来达到车削螺纹的目的。车削螺纹的目的。播放播放起刀点起刀点退刀退刀点点小小 结结编码器编码器1. 编码器用来测量编码器用来测量角位移角位移。在数控机床直线进。在数控机床直线进给运动控制中，通过测量角位移给运动控制中，通过测量角位移间接间接测量出直测量出直线位移，表达式为线位移，表达式为 xt/360 。2. 绝对式编码器输出绝对式编码器输出二进制编码二进制编码，增量式编码，增量式编码器输出器输出脉冲脉冲。3. 增量式编码器输出信号要进行增量式编码器输出信号要进行辨向辨向、零标志零标志和和倍频倍频等处理。等处理。4. 编码器用于编码器用于数字测速数字测速，有，有M法法和和T法法等方式；等方式；在数控车床中用于在数控车床中用于C 轴轴控制和控制和螺纹切削螺纹切削。