絕對編碼器是如何定義的

旋轉(zhuǎn)編碼器是工業(yè)中重要的機(jī)械位置角度、長度、速度反饋并參與控制的傳感器，旋轉(zhuǎn)編碼器分增量值編碼器、絕對值編碼器、絕對值多圈編碼器。

從外部接收的設(shè)備上講（如伺服控制器、PLC），增量值是指一種相對的位置信息的變化，從A點(diǎn)變化到B點(diǎn)的信號的增加與減少的計(jì)算，也稱為“相對值”，它需要后續(xù)設(shè)備的不間斷的計(jì)數(shù)，由于每次的數(shù)據(jù)并不是獨(dú)立的，而是依賴于前面的讀數(shù)，對于前面數(shù)據(jù)受停電與干擾所產(chǎn)生的誤差無法判斷，從而造成誤差累計(jì)；而“絕對式工作模式”是指在設(shè)備初始化后，確定一個(gè)原點(diǎn)，以后所有的位置信息是與這個(gè)“原點(diǎn)”的絕對位置，它無需后續(xù)設(shè)備的不間斷的計(jì)數(shù)，而是直接讀取當(dāng)前位置值，對于停電與干擾所可能產(chǎn)生的誤差，由于每次讀數(shù)都是獨(dú)立不受前面的影響，從而不會(huì)造成誤差累計(jì)，這種稱為接收設(shè)備的“絕對式”工作模式。

而對于絕對值編碼器的內(nèi)部的“絕對值”的定義，是指編碼器內(nèi)部的所有位置值，在編碼器生產(chǎn)出廠后，其量程內(nèi)所有的位置已經(jīng)“絕對”地確定在編碼器內(nèi)，在初始化原點(diǎn)后，每一個(gè)位置獨(dú)立并具有唯一性，它的內(nèi)部及外部每一次數(shù)據(jù)刷新讀取，都不依賴于前次的數(shù)據(jù)讀取，無論是編碼器內(nèi)部還是編碼器外部，都不應(yīng)存在“計(jì)數(shù)”與前次讀數(shù)的累加計(jì)算，因?yàn)檫@樣的數(shù)據(jù)就不是“獨(dú)立”“唯一”“量程內(nèi)所有位置已經(jīng)預(yù)先絕對確立”了，也就不符合“絕對”這個(gè)詞的含義了。

所以，真正的絕對編碼器的定義，是指量程內(nèi)所有位置的預(yù)先與原點(diǎn)位置的絕對對應(yīng)，其不依賴于內(nèi)部及外部的計(jì)數(shù)累加而獨(dú)立、唯一的絕對編碼。

關(guān)于“絕對式”編碼器的概念的“故意混淆”與認(rèn)識的誤區(qū)

關(guān)于絕對值編碼器，很多人的認(rèn)識還是停留在“停電”的位置保存這個(gè)概念，這個(gè)是片面而有局限性的，“絕對值”編碼器不僅僅是停電的問題，對于接收設(shè)備，真正的“絕對值”的意義在于其數(shù)據(jù)刷新與讀取無論在編碼器內(nèi)部還是外部，每一個(gè)位置的獨(dú)立性、唯一性、不依賴于前次讀數(shù)的“絕對編碼”，對于這個(gè)“絕對”的定義市場上還是模糊不清的，為此有些商家就會(huì)對于此概念的“故意混淆”：

混淆一：將接收設(shè)備的“絕對式工作模式”與絕對值編碼器的“絕對式”的混淆。接收設(shè)備的“絕對式”是指接收設(shè)備的無需不間斷計(jì)數(shù)累加，所有位置對于設(shè)備原點(diǎn)的“絕對”工作模式，事實(shí)上這種模式通過增量編碼器+自身的計(jì)數(shù)累加裝置+電池記憶，一樣可以提供給設(shè)備“絕對式”的位置信息，它與絕對值編碼器的“絕對編碼”完全不是一個(gè)概念，它存在計(jì)數(shù)的誤差及累加誤差的可能性、計(jì)數(shù)裝置供電故障可能性、高速時(shí)計(jì)數(shù)無法響應(yīng)等可能性。

混淆二：將絕對值單圈編碼器+內(nèi)部及外部的計(jì)數(shù)累加裝置與真正意義的絕對值真多圈編碼器的混淆。絕對值單圈+計(jì)圈計(jì)數(shù)裝置，它在360度以內(nèi)是絕對值的，但是超過360度以后，它的位置就不是“獨(dú)立”“唯一”了，它是依靠內(nèi)部或外部的計(jì)數(shù)來判斷多少圈內(nèi)的單圈絕對位置信息的，這種內(nèi)部或外部的“計(jì)數(shù)裝置”，與增量編碼器+計(jì)數(shù)裝置+電池記憶的性質(zhì)是一樣的，任何計(jì)數(shù)上的誤差，或者計(jì)數(shù)裝置工作時(shí)電源的瞬間故障，都會(huì)造成誤差而累計(jì)而無法判斷，造成欺騙性假絕對化信息。而真正的絕對值多圈編碼器，除了360度內(nèi)的位置都是絕對唯一的以外，在超過360度后繼續(xù)有齒輪機(jī)械帶動(dòng)的絕對值碼盤，仍然提供“獨(dú)立”“唯一”、不依賴于前次數(shù)據(jù)刷新讀取累加的絕對編碼。實(shí)際上從“絕對”這個(gè)定義上講，前面的那種單圈絕對+計(jì)數(shù)累加裝置的“假多圈絕對值編碼器”，它就不能再叫“絕對值多圈編碼器”了，盡管在360度以內(nèi)是絕對的，但是超過360度的工作量程，就不再是“絕對值編碼”了。

關(guān)于為什么要強(qiáng)調(diào)絕對值編碼器的“絕對”概念的定義，其意義在于：

第一， 可以為每個(gè)軸位置提供一個(gè)絕對的碼值。特別是在位置控制中，絕對值編碼器無需計(jì)數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)直接的內(nèi)部高速讀數(shù)與外部輸出，此為絕對值編碼器的“高速”及“經(jīng)濟(jì)”的特征，其可減輕了后續(xù)接收設(shè)備控制器的計(jì)算任務(wù)，并且降低了其他附加的輸入部件的成本。 例如在多軸并行工作的工業(yè)機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)高速多軸的并行同步工作。以及各種需要多軸同步的控制領(lǐng)域。

第二， 無需計(jì)數(shù)的絕對值編碼器在電源啟動(dòng)后或者內(nèi)部及外部電源故障，不需要參考驅(qū)動(dòng)，在電源正常后即可獲得當(dāng)前的準(zhǔn)確位置。而在各種工業(yè)電氣環(huán)境下的復(fù)雜干擾情況下（例如變頻器與電機(jī)的干擾），由于絕對值編碼器其原始的位置信息是絕對的，而不會(huì)受干擾的影響。上述特征，決定了這種編碼器的安全可靠性特征，可使用在具有安全要求的場合，例如風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)、港口機(jī)械同步于定位、起重機(jī)械、建筑機(jī)械（塔吊）、電梯、工程機(jī)械、鋼鐵冶金、石油化工、水利電力、醫(yī)療設(shè)備雷達(dá)火炮回轉(zhuǎn)裝置、太陽能跟蹤回轉(zhuǎn)裝置等，以及重工業(yè)、核工業(yè)、汽車制造等領(lǐng)域的大型工業(yè)機(jī)器人。

第三， 在今天，快速可靠的數(shù)字化的數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)是絕對值編碼器的核心要素之一，工業(yè)用的標(biāo)準(zhǔn)的Canopen、Profibus-DP現(xiàn)場總線，Profinet、Eerthnet工業(yè)以太網(wǎng)，Endat2.2、Hiperface、Biss、專用高速含CRC數(shù)據(jù)安全的RS485等伺服與機(jī)器人專用高速數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，原來用“脈沖”方式發(fā)送信息的增量值編碼器是無法實(shí)現(xiàn)的。此為絕對值編碼器的高速總線式特征。

第四， 絕對值編碼器高位數(shù)的分辨率特征，由于無需內(nèi)部與外部的計(jì)數(shù)而直接輸出數(shù)字信號，所以不再受讀取“脈沖”及“累加”而在高速中響應(yīng)速度跟不上的困惑，先進(jìn)的數(shù)字與模擬技術(shù)的混合，絕對值編碼器已經(jīng)能夠做到高位數(shù)分辨率，例如德國絕對值編碼器的單圈的25位（360度內(nèi)2的25次方分割），這種高分辨率可滿足于伺服電機(jī)與機(jī)器人高速精確定位及最小步距抖動(dòng)。例如在加速度、加加速度等高位次位置導(dǎo)數(shù)的精確計(jì)算（運(yùn)動(dòng)剛性），機(jī)器人手臂前端的最小晃動(dòng)準(zhǔn)確定位等。

綜合上述的對于絕對值編碼器“絕對”的定義，在具有高速、安全性等特征的應(yīng)用場合要求下，一定不能使用那種有混淆意義的“絕對編碼器”或“假絕對值多圈編碼器”，而必須用真正意義上的絕對值編碼器或絕對值真多圈編碼器，及任何不依賴于計(jì)數(shù)的（無論內(nèi)部還是外部，有電池?zé)o電池的），所有的位置獨(dú)立、唯一、絕對，以確保數(shù)據(jù)的絕對可靠與高速準(zhǔn)確性。
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