Подразделение по поводу размерной ошибки в линейных энкодерах является повторяющейся ошибкой. Это происходит, когда проблемы меняют сигналы синуса и косинуса из головы чтения энкодера. Эта ошибка появляется снова и снова с каждым сигнальным периодом. Это не ухудшается, когда вы двигаетесь дальше. Подразделенная ошибка остается очень малой, в диапазоне нанометра. Даже крошечные изменения важны. Производители помещают подразделения значений ошибок в таблицах данных. Это поможет вам увидеть, насколько это может изменить вашу точность. Вам нужна низкая подразделенная ошибка для хорошей точности на жестких работах.
Ключевые выводы
Подразделения по подразделениям-это небольшая ошибка, которая повторяется в линейных кодерах. Это влияет на то, насколько точным является измерение, но оно не ухудшается, поскольку вы измеряете дальше. Чистые и сбалансированные синусоидальные и косинусные сигналы очень важны. Они помогают снизить погрешность подразделения и сделать вашу систему более точной. Установка вещей правильного пути тоже важна. Вам нужно осторожно выровнять вещи, контролировать температуру и остановить вибрации. Это помогает сделать суб-размерную ошибку намного меньше. Некоторые кодеры имеют электронные фиксации и специальные механические детали. Они могут исправить ошибки сигнала и дать более подробные измерения. Вы должны часто тестировать с такими инструментами, как Lissajous Patterns. Много калибровки также сохраняет низкую ошибку подразделения и гарантирует, что ваша система работает хорошо.
Линейные энкодеры Основы
Генерация сигнала
Линейные кодеры похожи на правителей, которые используют свет для измерения. У них есть масштаб с шаблоном, который повторяется. Голова чтения светит на шкале. Он смотрит на свет, который возвращается или проходит. Это делает два сигнала, называемых синусными и косинусными волнами. Эти волны находятся в квадратуре, поэтому они на расстоянии 90 градусов друг от друга. Проверка головки чтения сигналов из большой области. Это помогает сократить шум и сохранять сигналы устойчивыми. Пыль или тепловые изменения не испортят сигналы.
Большинство линейных кодеров используют оптические способы работы. Они используют дифракционные режимы для разделения света на части. Свет ± 1 заказ делает чистый синус и косинус. Эти сигналы показывают точное место. Свет ± 2 порядка помогает найти ошибки движения, например, высоту или рыскание. Некоторые кодеры используют узоры муара или другие уловки со светом. Эти способы помогают сохранить сигналы чистыми. Более чистые сигналы означают меньшую ошибку интерполяции и лучшие детали.
Процесс интерполяции
Аналоговые сигналы синуса и косинуса еще не являются цифровыми. Энкодер должен разделить каждый сигнальный период на крошечные шаги. Это называется интерполяцией. Это позволяет вам получить гораздо больше деталей, чем масштабные линии.
Интерполяция проверяет форму синуса и косинусных волн. Если сигналы идеальны, ошибка интерполяции очень мала. Но у настоящих сигналов могут быть проблемы. Размер может измениться, фаза может сдвинуться, или форма может быть неправильной. Эти проблемы допускают ошибку интерполяции. Ошибка повторяет каждый сигнальный период. Это ограничивает лучшие детали, которыми вы можете доверять.
Ошибка интерполяции может ухудшиться, когда вы идете быстрее. Это происходит потому, что сигналы меняют форму на высокой скорости. Вторая гармоника в сигнале часто вызывает большую часть ошибки. Встряхивание или изменения на световой дорожке могут усугубить его. Вы можете попытаться исправить эти ошибки, но это сложно. Лучший способ - иметь чистые сигналы и хороший дизайн.
Совет: всегда смотрите на таблицу данных Encoder для ошибки и детализации интерполяции. Более низкая ошибка и более высокие детали означают лучшие результаты для вашей работы.
Подразделение причина причина
Погрешная ошибка может исходить из многих мест внутри линейного энкодера. Вы должны знать эти причины, чтобы ваша система хорошо работала. Погрешная ошибка является одной из трех основных ошибок в точности линейного энкодера. Два других - ошибка наклона и ошибка линейности. Каждая причина может изменить, насколько вы доверяете позиции и показаниям скорости.
Недостатки сигнала
Недостаточные недостатки-самая большая причина для подразделения по ошибке. Эти проблемы возникают, когда сигналы синуса и косинуса не выглядят правильно. Сигналы могут иметь:
Смещение (центр волны движется вверх или вниз)
Дисбаланс (одна волна больше другой)
Фазовая ошибка (волны не 90 градусов друг от друга)
Гармоническое искажение (волны не гладкие)
Эти проблемы делают сигналы нелинейными. Когда вы разделяете сигнал на небольшие шаги, ошибки повторяют каждый период. Этот повторяющийся шаблон называется погрешной ошибкой. Даже если сигнал является сильным, фазовые ошибки и искажения все равно могут повредить точности. Некоторые энкодеры используют специальные чипы или программное обеспечение для исправления смещения и дисбаланса. Вы обычно исправляете ошибку фазы во время настройки. Если вам нужна лучшая точность, вы должны сохранить эти проблемы с сигналом очень маленькими.
Примечание. Плохие сигналы вызывают повторяющиеся ошибки, которые ограничивают, насколько близко вы можете измерить положение. Всегда проверяйте чистые, сбалансированные сигналы при настройке.
Проблемы масштаба и выравнивания
Проблемы со шкалой и тем, как вы его поместите на место, также вызывают размерную ошибку. Шкала имеет крошечные линии или узоры. Если эти строки не идеальны, вы получаете ошибки. Общие проблемы включают:
Различный рабочий цикл (изменение ширины линии)
Масштабные изгибы во время монтажа
Шкала растет или удерживается от температуры
Шкала изгибается от разных температур
Различные материалы в кодере растут с разными скоростями
Эти проблемы меняют пространство между линиями. Когда пространство меняется, сигналы от головы чтения не соответствуют реальной позиции. Температура может растянуть или уменьшить шкалу, что усугубляет ошибку. Вы не всегда можете исправить эти ошибки с помощью коррекции сигнала. Вам нужно внимательно установить шкалу и контролировать температуру для достижения наилучших результатов.
Вот быстрый список основных причин из недавних исследований:
Высокочастотная подраздельная ошибка повторяется в каждом шкале.
Ошибки в создании решетки.
Масштаб изгибается от монтажа.
Изменения температуры и различия.
Механическое встряхивание и удары.
Чтение головы и оптика
Голова для чтения и ее оптика также важны для подразделения. Оптика должна четко видеть шаблон масштаба. Если у оптики есть проблемы, вы получаете ошибки. Проблемы могут возникнуть от:
Пыль или царапины на оптике
Голова и масштаб не выстроены
Голова чтения наклоняется или поворачивается
Плохой оптический дизайн
Если голова наклоняется или движется, путь света меняется. Это изменение усугубляет сигналы и увеличивает погребальную ошибку. Встряхивание или удары также могут переместить голову, вызывая случайные ошибки. Хороший дизайн и тщательная настройка помогают сохранить оптику чистой и выстроенной в очередь. Некоторые кодеры используют специальные покрытия или обложки для защиты оптики.
Компонент ошибки | Описание | Ключевые характеристики |
Ошибка наклона | Самая большая ошибка, которая добавляет, может быть исправлена контроллером | Складывается по путешествиям; влияет на полную точность |
Ошибка линейности | Диапазон ошибок, которая не складывается после исправления ошибки наклона | Измерено в микрометрах на метр; не складываться |
Подразделенная ошибка | Повторение ошибки каждый период масштаба, вызванный сигналами и механическими проблемами | Ограничивает, насколько близко вы можете измерить; не складываться |
Вы должны следить за всеми этими причинами, если вы хотите, чтобы ваш линейный энкодер был максимально точным. Ошибка подразделения может ограничить вашу систему, даже если другие ошибки невелики. Зная эти причины, вы можете попытаться сделать их меньше и получить лучшие результаты.
Измерение подразделения по ошибке
Lissajous Patterns
Вы можете проверить суб-дивизионную ошибку, наблюдая за сигналами синуса и косинуса. Эти сигналы поступают от чтения, когда она движется по шкале. Чтобы найти ошибки, вы рисуете один сигнал на оси X, а другой на оси Y. Это создает форму, называемую лиссаджовым рисунком. Если сигналы идеальны, рисунок - это круг в центре. Это означает, что нет никакой подразделения. Если круг выглядит сжимаемым, перемещенным или скрученным, что -то не так. Такие проблемы, как несоответствие амплитуды, фазовый сдвиг или смещение, изменяют шаблон. Вы можете быстро обнаружить эти проблемы, поэтому этот метод помогает быстро исправить ошибки.
Совет: узоры Lissajous помогут вам найти проблемы с сигналами, прежде чем они испортят ваши измерения.
Ученые и инженеры используют этот метод в лабораториях и фабриках. Они также используют гармонический анализ, чтобы найти дополнительные волны в сигнале. Гармоники третьего порядка часто появляются, когда в масштабе или оптике проблемы. Глядя на эти шаблоны, вы можете узнать и снизить погрешность подразделения.
Величина ошибок и единицы
Вам нужно знать, насколько велика подраздельная ошибка. Большинство людей используют нанометры (NM), чтобы показать размер этой ошибки в линейных энкодерах. Для вращающихся кодеров они используют степени. В лучших энкодерах ошибка составляет от 1 до 2 процентов от периода сигнала. Это небольшое число очень важно для высокой работы.
Подразделение по поводу размерной ошибки повторяет каждый сигнальный период.
Размер ошибки ограничивает наименьший шаг, которым вы можете доверять.
Большие ошибки затрудняют получение одинаковых результатов каждый раз.
Вот таблица важных стандартов и источников для измерения и снижения погрешности подразделения:
Источник/Стандарт/Техника | Описание | Период времени | Неопределенность или улучшение измерения |
Внутренние отчеты NIST (Nistir 4757, Nistir 5615 D. Swyt) | Разговор о проблемах с жесткими допусками и сборками для измерения и сокращения SDE | Современный | Ключевые ссылки на SDE в области точной инженерии |
Стандарт ISO для эталонной температуры (ISO, 1975) | Дает стандартные условия для измерений размера | С 1975 года | Основа для устойчивых условий измерения |
Система интерферометра NIST Line | Интерферометрическая система для стандартов длины | Начался в 1965 году, использовался и после 1971 года | Неопределенность упала с 0,25 мкм (1960) до 0,08 мкм (2000) в 1 М шкале |
Калибровка точных GAGE Blocks с помощью NBS/NIST | Сначала использовали механические контактные компараторы, затем интерферометрические способы | 1901 по сейчас | Неопределенность стала лучше с 0,75 мкм (до 1917 года) до 0,008 мкм (сейчас) в масштабе 1 мм |
Диаграмма показывает, что неопределенность измерений со временем сильно снизилась. Этот прогресс помогает вам получить лучшие результаты от ваших кодеров. Когда вы измеряете и управляете ошибкой подразделения, вы убедитесь, что ваша система дает вам наилучшую точность.
Влияние на приложения
Точность позиционирования
Погрешная ошибка может затруднить управление положением. Это большая проблема в заданиях, которая нуждается в высокой точности, таких как машины с ЧПУ или роботами. Когда сигналы энкодера имеют небольшие ошибки, ошибки появляются снова и снова в каждом периоде сигнала. Эти ошибки не складываются на длинные движения, но они все еще влияют на ваши результаты.
Вы хотите, чтобы высокое разрешение было очень небольшими изменениями в положении. Подразделенная ошибка затрудняет доверие к самым крошечным шагам. Если вы используете систему прямого диска, вам нужна лучшая точность. Даже крошечная ошибка может сделать машину остановиться не в том месте. Это может вызвать плохие детали или тратить время.
Вот некоторые вещи, которые вы можете заметить:
Машина останавливается слишком рано или слишком поздно.
Система управления не может сохранить точное место.
Измеренное положение прыгает на несколько нанометров.
Совет: Всегда смотрите на таблицу DataShing DataShing Encoder для подразделения. Более низкие числа означают лучшую точность и более высокое разрешение.
Скорость пульсация
Подразделенная ошибка не только влияет на положение. Это также меняет, насколько гладко движется ваша машина. Когда вы используете энкодер для проверки скорости, система управления наблюдает, как быстро меняется положение. Если позиция прыгает, скорость считывания тоже прыгает. Это называется Ripple Velocity.
Вы можете услышать или почувствовать это как гудя или дрожа. Мотор может использовать больше мощности и нагреться. На более высоких скоростях эти ряды случаются чаще. Система управления может не реагировать достаточно быстро, поэтому машина может встряхивать или шуметь.
Вот таблица, которая показывает, что вы можете увидеть:
Эффект | Что вы замечаете | Почему это происходит |
Ошибка положения | Останавливается не в том месте | Подразделенная ошибка в сигналах |
Скорость пульсация | Гудение или вибрация | Скорость чтения прыгает |
Более высокий ток двигателя | Мотор становится горячим | Система управления работает усерднее |
Вы можете сделать эти проблемы меньше, выбирая кодеры с низкой подразделенной ошибкой. Это помогает вам получить лучшую точность и более плавное движение. Высокое разрешение и чистые сигналы дают вам наилучшие результаты.
Уменьшение суб-дивизионной ошибки
Методы компенсации
Существуют разные способы сделать подразделение по ошибке меньше в линейных энкодерах. Лучший способ использует электронную компенсацию. Этот метод находит ошибки в сигналах и исправляет их. Он работает, ища нежелательные дополнительные волны в синусоидальных и косинусных сигналах. Затем система убирает эти ошибки из чтения позиции. Вам не нужно менять какие -либо части. Вы получаете более точные и устойчивые результаты, даже если вещи вокруг изменения кодера.
Новое исследование показывает, что модель оптимизации роя частиц (PSO) работает очень хорошо. Эта модель использует интеллектуальный поиск для поиска и исправления таких проблем, как смещение постоянного тока, ошибка амплитуды, квадратурная ошибка и гармонические ошибки. Это может исправить как простые, так и сложные дополнительные волновые проблемы. В тестах этот метод сделал как движущиеся, так и все еще ошибки намного меньше. Анализ Фурье показал, что он также избавился от многих плохих дополнительных волн. Вы получаете лучшие исправления в реальном времени и более точные результаты. Таким образом работает лучше, чем старые цифровые или программные исправления.
Механический дизайн тоже помогает. Некоторые кодеры используют специальные решения вместе. Эти решения делают систему менее вероятной, что имеют растущие ошибки. Если вы используете оптические энкодеры открытого типа, монтажные ошибки могут вызвать большие проблемы. Специальные решетки помогают сохранить фазу более устойчивой. Вы получаете меньше ошибок монтажа и лучшие измерения.
Вы также можете использовать гармоническое подавление. Этот метод нацелен на дополнительные волны в сигнале. Удалив их, вы получаете более чистые синусоидальные и косинусные сигналы. Чистые сигналы означают меньше суб-дивизионной ошибки и лучшие детали.
Совет: всегда проверяйте, имеет ли ваш энкодер электронную компенсацию или специальные механические функции. Эти варианты помогут вам получить подробную информацию о ваших потребностях работы.
Лучшие практики установки
То, как вы вкладываете в свой кодер, очень важно. Хорошая установка может действительно помочь снизить погрешность подразделения. Вы должны поместить устройство обратной связи рядом с тем, где происходит работа. Эта установка сокращает ошибки, такие как рулон, шаг и рыскания. Используйте лазерные инструменты, чтобы выстроить все правильно. Вы также можете использовать другие инструменты для еще лучшей настройки.
Держите область под контролем вашего энкодера. Используйте щиты и воздушный поток, чтобы не допустить пыли и сохранить температуру устойчивой. Подушки или воздушные пузырьки помогают прекратить дрожать. Устойчивая температура и маленькое встряхивание помогают вашему энкодеру работать лучше всего.
Подумайте о материалах, которые вы используете. Не смешивайте материалы, которые растут с разными скоростями. Например, не зажигайте материалы с низким содержанием CTE, такие как Invar на алюминий. Это может сделать изгиб или растяжение масштаба, что вызывает больше ошибок.
Держите свои сигналы в чистоте. Используйте emi и RFI -щиты, чтобы блокировать электрический шум. Проверьте свои провода и соединения. Используйте такие инструменты, как осциллографы, чтобы посмотреть на сигналы. Убедитесь, что они сильны и сбалансированы.
Калибровка очень важна. Измерьте небольшие ошибки по шкале в разных местах. Используйте пробелы каждые 50 микрон. Это помогает вам найти и исправить крошечные ошибки. Некоторые компании используют специальные машины для проверки всего энкодера при стабильной температуре. Эти машины дают вам проход или провал и качественную бумагу.
ПРИМЕЧАНИЕ. Регулярные проверки и тесты помогают поддерживать низкую ошибку подразделения. Используйте хорошие инструменты, чтобы наблюдать за прочностью сигнала и выравнивания. Эти инструменты показывают вам Lissajous сюжеты и другие полезные графики.
Вот контрольный список для лучшей установки:
Поместите устройство обратной связи близко к работе.
Используйте лазерные инструменты для настройки.
Температура управления и встряхивание.
Используйте щиты EMI/RFI.
Выберите материалы, которые растут одинаково.
Тестовые сигналы с хорошими инструментами.
Часто калибруйте.
Используйте элементы управления, чтобы поддерживать стабильную температуру и влажность.
Проверка под нагрузкой.
Убедитесь, что ваш энкодер работает с вашей системой управления.
Шаг установки | Почему это важно | Что вы получаете |
Закрыть устройство обратной связи | Сокращает ошибки вне осевой | Лучшая точность |
Лазерное выравнивание | Убедитесь, что настройка точная | Меньше ошибок |
Вибрационная изоляция | Перестает дрожать и шум | Устойчивые чтения |
EMI/RFI Shiething | Сохраняет сигналы чистыми | Достоверные данные |
Выбор материала | Останавливает тепловое несоответствие | Меньше изгиба |
Регулярная калибровка | Находит и исправляет небольшие ошибки | Устойчивая производительность |
Снижение погрешности подразделения очень важно для систем высокого разрешения и прямого привода. Эти системы нуждаются в очень небольших ошибках, чтобы работать хорошо. Когда вы делаете погрешные ошибки меньше, вы получаете лучшие показания положения в крошечных масштабах. Вы также получаете детали, которые обещает ваш энкодер. Новые технологии, такие как оптические энкодеры Verapath, могут получить единоличную ошибку ниже 20 нм RMS. Это дает вам точность, необходимую для жесткой работы.
Помните: каждый шаг, который вы делаете для более низкой подразделения по ошибке, помогает вам получить наилучшие детали и производительность системы.
Вы играете ключевую роль в поддержании низкой ошибки подразделения для наилучшей точности в ваших системах движения.
Чтобы справиться с этим, вы можете:
Используйте прочные конструкции и материалы, которые сопротивляются тепло и встряхиванию.
Примените интеллектуальные системы управления и датчики, чтобы следить за изменениями.
Проверьте всю систему перед использованием.
Следуйте надежным стандартам для проверки ошибок.
Продолжайте учиться и улучшать свой процесс.
Оставаясь на поддержку этих шагов, помогает вам достичь максимальной производительности в каждом проекте.
Часто задаваемые вопросы
Какова основная причина погрешности подразделения?
Обычно вы видите погрешность, когда синусные и косинусные сигналы от вашего энкодера не идеальны. Такие проблемы, как дисбаланс сигнала, фазовый сдвиг или искажение, делают эту ошибку повторять каждый период сигнала.
Как вы можете проверить наличие погрешности подразделения в своем кодере?
Вы можете использовать схему лиссаджоуса. Постройте синусный сигнал на одной оси и косинус с другой. Если вы видите идеальный круг, ваши сигналы хороши. Любое искажение означает, что у вас есть погребальная ошибка.
Ужигает ли суб-размерные ошибки на больших расстояниях?
Нет, это не так. Ошибка подразделения повторяется с каждым сигнальным периодом. Он остается маленьким и не складывается, когда вы двигаетесь дальше. Вы можете поверить, что он не будет расти со временем.
Почему вы должны заботиться о подразделении по ошибке в высокой работе?
Ошибка подразделения ограничивает, насколько близко вы можете измерить положение или скорость. Если вам нужна максимальная точность в таких работах, как обработка ЧПУ или робототехника, вам необходимо сохранить эту ошибку как можно меньше.
