指标编码规则（指标编码是什么意思）

理查德安斯洛和迈克尔杰克逊

本文介绍了编码器为闭环控制电机应用带来的好处，并探讨了光学和磁传感器的相对优点和缺点。介绍关键编码器指标并展示如何在机器人拾放应用中指定编码器性能级别。

来自编码器输出的信息

为应用程序指定编码器取决于它想要提供的信息类型：

在一般伺服驱动器和速度控制系统中，编码器的输出信号用于获取速度信息。通过测量控制回路采样周期内轴位置的变化来计算速度。

在伺服、机器人和离散控制系统中，编码器信号提供有关反馈环路中轴的位置的信息。

编码器还有助于电机换向，确保电机绕组中的电流与转子的旋转磁场（来自磁体或感应电机中的感应磁场）具有正确的相位关系。

关键编码器性能指标

了解关键性能指标对于正确编码器规格至关重要。这些包括：

分辨率：电机轴单次360 度旋转中唯一可识别的位置（代码）的数量。通常，最高分辨率编码器使用光学传感器，而中/高分辨率编码器使用磁传感器。旋转变压器（一种旋转变压器）或霍尔传感器适用于需要低到中分辨率的应用。高分辨率应用通常选择16-24位编码器，13-18位编码器提供中等分辨率，12位（或更低）编码器提供低分辨率。

重复性：衡量编码器返回相同命令位置的一致性的指标，是需要精确、重复运动的应用（例如机器人或拾放机）的关键性能指标。

绝对精度：单个旋转轴的实际位置与报告位置之间的差异。它类似于数据转换器的积分非线性（INL）。绝对精度在位置控制应用中至关重要。

差分精度：量化轴旋转时两个相邻代码之间报告的距离差异，是速度控制应用中的基本指标。

如何为拾放机器人指定编码器

拾放机器人是食品包装和半导体制造行业的常见特征。在此应用中，高精度和可重复性对于确保流程效率至关重要，而使用高性能电机编码器可以帮助实现这一目标。在图2中，电机通过精密减速齿轮箱驱动机械臂中的每个关节。关节角度使用安装有精密电机的轴角度编码器(m) 进行测量，有时还使用附加的臂编码器(j)。

图1 电机编码器（m）和关节编码器（j）与机器人延伸（L）的角度重复性

在这里，重复性是最关键的数据表性能指标，通常以亚毫米级别指定。了解重复性和机器人工作范围后，您可以使用以下公式计算旋转编码器规格：

由于多个关节影响机器人系统的整体范围，因此所选编码器必须表现出超过目标角度精度的性能。每个关节的重复性规格应按系数10（典型值）缩放，齿轮箱速比(G) 决定电机编码器的重复性。对于表1 中描述的示例机器人系统，关节编码器需要20 至22 位的重复性规范，而电机编码器需要14 至16 位的分辨率。

机器人系统机器人1 机器人2 假定齿轮比，100 重复精度规格0.05mm 0.01mm 延长长度，L1.30m 1.10m 编码器

重复性规格0.0022 0.0005/1010.00022（~20 位） 0.00005（~22 位） 0.02（~14 位） 0.005（~16 位） 1 每个编码器必须提供10 倍的精度才能实现整体系统精度，因为多个关节有助于总范围。

表1 指定拾放机器人的编码器

审稿编辑：郭婷