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光柵尺增量式和絕對式的區(qū)別
來源: | 作者:森乾量儀 | 發(fā)布時間: 75天前 | 1021 次瀏覽 | 分享到:

概述:

          增量式與絕對式光柵尺,雖同為光柵測量原理,但在實際應(yīng)用中卻各具特色。增量式光柵尺通過測量光柵條紋的相對變化來得出移動距離,輸出的是相對位置信息,需依賴前次測量值進(jìn)行計算,故更適用于相對位置精度要求不高的場合,如機(jī)床數(shù)控反饋。而絕對式光柵尺則能直接輸出物體的絕對位置信息,無需額外計算,精度高,是精密工具測量的理想選擇。然而,絕對式光柵尺成本較高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對工作環(huán)境要求較高。反之,增量式光柵尺結(jié)構(gòu)簡單,成本低,但可能因計算而產(chǎn)生誤差,且無法直接獲取實際位置。因此,在選擇時,需根據(jù)具體應(yīng)用場景的精度要求、成本預(yù)算及工作環(huán)境來綜合考慮。


         光柵尺是用于測量位移的裝置,增量式和絕對式是兩種不同的工作方式。那它們的區(qū)別主要是在位置信息的獲取方式上。增量式光柵尺應(yīng)該是通過計算脈沖數(shù)來測量位移的,每次啟動時需要回零,因為它只記錄相對移動量,而絕對式光柵尺每個位置都有唯一的編碼,不需要回零就能知道當(dāng)前位置。工作原理。增量式可能由光柵尺和讀數(shù)頭組成,通過光柵的明暗變化產(chǎn)生脈沖信號。而絕對式使用更復(fù)雜的編碼方式,比如二進(jìn)制或格雷碼,每個位置對應(yīng)獨特的編碼。


           優(yōu)缺點方面,增量式的優(yōu)點可能是結(jié)構(gòu)簡單、成本低,但缺點是需要每次回零,抗干擾能力差。絕對式則相反,成本高但無需回零,數(shù)據(jù)更可靠。應(yīng)用場景的話,增量式適用于精度要求不高的場合,比如普通機(jī)床,而絕對式用于高精度或需要斷電記憶的設(shè)備,比如數(shù)控機(jī)床或機(jī)器人。


一、增量式光柵尺

  1. 工作原理

    • 通過光柵尺上的周期性刻線(明暗交替)與讀數(shù)頭的相對移動產(chǎn)生脈沖信號。

    • 輸出信號通常為相位差90°的A、B兩路正交脈沖(用于判斷方向)和一個Z相零位脈沖(用于復(fù)位參考點)。

    • 位移量通過累計脈沖數(shù)量計算,每次斷電后需重新回零(歸零)以確定初始位置。

  2. 結(jié)構(gòu)特點

    • 結(jié)構(gòu)簡單,主要由光柵尺和讀數(shù)頭組成。

    • 刻線密度高(常見分辨率達(dá)微米級),但無絕對位置編碼。

  3. 優(yōu)點

    • 成本較低,適合預(yù)算有限的場景。

    • 安裝和維護(hù)相對簡單。

    • 高分辨率下仍能保持較高測量精度。

  4. 缺點

    • 斷電后位置丟失,重啟需重新回零。

    • 抗干擾能力較弱(脈沖丟失或干擾會導(dǎo)致累積誤差)。

    • 無法直接獲取絕對位置,依賴初始參考點。

  5. 典型應(yīng)用

    • 普通機(jī)床、3D打印機(jī)、低端自動化設(shè)備等對成本敏感的場景。


二、絕對式光柵尺

  1. 工作原理

    • 每個位置對應(yīng)唯一的絕對編碼(如二進(jìn)制碼、格雷碼),直接通過編碼讀取絕對位置信息。

    • 無需回零操作,通電后即可獲取當(dāng)前位置。

    • 支持單圈或多圈編碼(多圈型可記錄旋轉(zhuǎn)圈數(shù))。

  2. 結(jié)構(gòu)特點

    • 光柵尺上刻有復(fù)雜的位置編碼,讀數(shù)頭內(nèi)置解碼芯片。

    • 信號輸出形式多樣(如SSI、Profibus、EtherCAT等總線協(xié)議)。

  3. 優(yōu)點

    • 斷電后位置不丟失,開機(jī)即用。

    • 抗干擾能力強(qiáng)(直接讀取數(shù)字信號,無累積誤差)。

    • 適用于復(fù)雜環(huán)境和高可靠性要求的場景。

  4. 缺點

    • 成本較高,編碼技術(shù)復(fù)雜。

    • 安裝調(diào)試難度較大(需匹配編碼協(xié)議)。

    • 分辨率受編碼位數(shù)限制(高分辨率需更復(fù)雜設(shè)計)。

  5. 典型應(yīng)用

    • 高端數(shù)控機(jī)床、航空航天設(shè)備、機(jī)器人關(guān)節(jié)、半導(dǎo)體制造等對可靠性和精度要求極高的領(lǐng)域。


三、關(guān)鍵對比

對比項增量式光柵尺絕對式光柵尺
位置獲取需回零,計算脈沖累計位移直接讀取絕對編碼,無需回零
抗干擾能力弱(易受脈沖丟失影響)強(qiáng)(數(shù)字信號直接傳輸)
斷電記憶位置丟失,需重新回零位置永久存儲,無需初始化
成本高(編碼技術(shù)復(fù)雜)
適用場景低成本、簡單環(huán)境高可靠性、復(fù)雜環(huán)境

四、選擇建議

  • 選增量式:預(yù)算有限、無需斷電記憶、對實時性要求不高的場景。

  • 選絕對式:高精度、多軸協(xié)同、頻繁啟?;蛐栝L期穩(wěn)定運(yùn)行的復(fù)雜系統(tǒng)。

通過理解兩者的差異,可根據(jù)具體需求(如成本、環(huán)境、精度)選擇合適的光柵尺類型。



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