Linear encoder
A linear encoder is a sensor, transducer or readhead paired with a scale that encodes position. The sensor reads the scale in order to convert the encoded position into an analog or digital signal, which can then be decoded into position by a digital readout (DRO) or motion controller.
The encoder can be either incremental orabsolute. Motion can be determined by change in position over time. Linear encoder technologies include optical, magnetic, inductive, capacitive and eddy current. Optical technologies include shadow, self imaging and interferometric. Linear encoders are used in metrology instruments, motion systems and high precision machining tools ranging from digital calipers and coordinate measuring machines to stages, CNC Mills, manufacturing gantry tables and semiconductor steppers.
Optical
Optical linear encoders dominate the high resolution market and may employ shuttering/Moiré, diffraction or holographicprinciples. Optical encoders are the most accurate of the standard styles of encoders, and the most commonly used in industrial automation applications. When specifying an optical encoder, it’s important that the encoder has extra protection built in to prevent contamination from dust, vibration and other conditions common to industrial environments. Typical incremental scale periods vary from hundreds down to sub-micrometre and following interpolation can provide resolutions as fine as a nanometre.
Magnetic
Magnetic linear encoders employ either active (magnetized) or passive (variable reluctance) scales and position may be sensed using sense-coils,Hall effect or magnetoresistive readheads. With coarser scale periods than optical encoders (typically a few hundred micrometers to several millimeters) resolutions in the order of a micrometer are the norm.
Capacitive
Capacitive linear encoders work by sensing the capacitance between a reader and scale. Typical applications are digital calipers. One of the disadvantage is the sensitivity to uneven dirt, which can locally change the relative permittivity.
Inductive
Inductive technology is robust to contaminants, allowing calipers and other measurement tools that are coolant-proof. A well known application of the inductive measuring principle is the Inductosyn.
Eddy current
US Patent 3820110, "Eddy current type digital encoder and position reference", gives an example of this type of encoder, which uses a scale coded with high and low permeability, non-magnetic materials, which is detected and decoded by monitoring changes in inductance of an AC circuit that includes an inductive coil sensor. Maxon makes an example (rotary encoder) product (the MILE encoder).
Without scales
Optical image sensor
The sensors are based on an image correlation method. The Sensor takes subsequent pictures from the surface being measured and compares the images for displacement. Resolutions down to 1 nm are possible.
Applications
There are two main areas of application for linear encoders:
Measurement
Measurement application include coordinate-measuring machines (CMM), laser scanners, calipers, gear measurement,tension testers,and digital read outs (DROs).
Motion systems
Servo controlled motion systems employ linear encoder so as to provide accurate, high-speed movement. Typical applications include robotics, machine tools, pick-and-place PCB assembly equipment; semiconductors handling and test equipment, wire bonders, printers and digital presses.
Output signal formats
Incremental signals
Linear encoders can have analog or digital outputs.
Analog
The industry standard, analog output for linear encoders is sine and cosine quadrature signals. These are usually transmitteddifferentially so as to improve noise immunity. An early industry standard was 12 µA peak-peak current signals but more recently this has been replaced with 1V peak to peak voltage signals. Compared to digital transmission, the analog signals' lower bandwidth helps to minimise emc emissions.
Quadrature sine/cosine signals can be monitored easily by using an oscilloscope in XY mode to display a circular Lissajous Figure. Highest accuracy signals are obtained if the Lissajous Figure is circular (no gain or phase error) and perfectly centred. Modern encoder systems employ circuitry to trim these error mechanisms automatically. The overall accuracy of the linear encoder is a combination of the scale accuracy and errors introduced by the readhead. Scale contributions to the error budget include linearity and slope (scaling factor error). Readhead error mechanisms are usually described as cyclic erroror sub-divisional error (SDE) as they repeat every scale period. The largest contributor to readhead inaccuracy is signal offset, followed by signal imbalance (ellipticity) and phase error (the quadrature signals not being exactly 90° apart). Overall signal size does not affect encoder accuracy, however, signal-to-noise and jitter performance may degrade with smaller signals. Automatic signal compensation mechanisms can includeautomatic offset compensation (AOC), automatic balance compensation (ABC) and automatic gain control (AGC). Phase is more difficult to compensate dynamically and is usually applied as one time compensation during installation or calibration. Other forms of inaccuracy include signal distortion (frequently harmonic distortion of the sine/cosine signals).
Digital
Many linear encoders interpolate the analogue sine/cosine signals in order to sub-divide the scale period, providing a higher measurement resolution. The output of the interpolation process is quadrature squarewaves – the distance between edges of the two channels being the resolution of the encoder. The reference mark or index pulse will also be processed digitally and will be a pulse, usually one to four units-of-resolution wide.
The major advantage of encoders with built-in interpolation and digital signal transmission is improved noise immunity. However, the high frequency, fast edge speed signals may produce more emc emissions.
Incremental encoders with built-in digital processing make it possible to transmit position to any subsequent electronics such as a position counter.
เป็น Linear Encoder เข้ารหัสโดยตรงเป็นเซ็นเซอร์ transducer หรือริดเฮดจับคู่กับระดับที่เข้ารหัสตำแหน่ง เซนเซอร์อ่านค่าในการแปลงการเข้ารหัสตำแหน่งเป็นอะนาล็อกหรือสัญญาณแบบดิจิตอล ซึ่งสามารถตีความได้เข้าสู่ตำแหน่งโดยการอ่านข้อมูลดิจิตอล ( dro ) หรือควบคุมการเคลื่อนไหว .
เข้ารหัสสามารถให้เพิ่ม orabsolute .เคลื่อนไหวได้โดยการเปลี่ยนตำแหน่งตลอดเวลา เทคโนโลยีเข้ารหัสโดยตรงรวมแสง , แม่เหล็ก , อุปนัย , capacitive และ Eddy ปัจจุบัน รวมถึงเทคโนโลยีแสงเงา , ภาพตนเองและ Interferometric . ตัวที่ใช้ในเครื่องมือมาตรวิทยาเชิงเส้น ,เคลื่อนไหวระบบและความแม่นยำสูงเครื่องมือเครื่องจักรตั้งแต่เครื่องวัดเส้นผ่าศูนย์กลางดิจิตอลและประสานงานการวัดเครื่อง CNC มิลล์ , ขั้นตอน , การผลิตตาราง Gantry และเซมิคอนดักเตอร์แสงผู้เต้นรำ .
แสงเชิงเส้นเข้ารหัสครองตลาดในความละเอียดสูงและอาจจ้าง shuttering / มัวร์และการเลี้ยวเบน หรือ holographicprinciples .encoders แสงจะถูกต้องที่สุดของลักษณะมาตรฐานของตัว และใช้กันมากในอุตสาหกรรมอัตโนมัติ เมื่อระบุตัวเข้ารหัสแสง มันสำคัญมากที่จะมีการสร้างขึ้นในแบบพิเศษ เพื่อป้องกันการปนเปื้อนจากละออง การสั่นสะเทือน และเงื่อนไขอื่น ๆทั่วไปในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมเพิ่มขนาดช่วงปกติแตกต่างจากร้อยลงมาซบไมโครเมตรและต่อไปนี้การแก้ไขสามารถให้ความละเอียดเป็นดีเป็นทิพยอำนาจ
แม่เหล็กเส้นแม่เหล็กตัวจ้างให้ทำงาน ( แม่เหล็ก ) หรือเรื่อยๆ ( ตัวแปรไม่เต็มใจ ) ระดับและตำแหน่ง อาจจะใช้ความรู้สึกสัมผัส ขดลวด Hall Effect หรือ magnetoresistive readheads .ด้วยระยะเวลากว่าแสงตัวแบบหยาบ ( โดยปกติไม่กี่ร้อยไมโครเมตรหลายมิลลิเมตร ) ความละเอียดในการสั่งซื้อของไมโครมิเตอร์เป็น norm .
แบบ capacitive ตัวเชิงเส้นการทำงาน โดยความจุระหว่างเครื่องอ่านแบบสัมผัส . ใช้งานทั่วไปมีเครื่องวัดเส้นผ่าศูนย์กลางดิจิตอล หนึ่งในข้อเสียคือความไวไม่เท่ากัน สิ่งสกปรกซึ่งสามารถเปลี่ยนที่ป้อนภายในญาติ
แบบอุปนัย ( เทคโนโลยีเพื่อการปนเปื้อนให้เครื่องมือและเครื่องมือวัดอื่น ๆที่มีหลักฐานการทำความเย็น รู้จักประยุกต์ใช้หลักการอุปนัยวัดเป็น inductosyn .
เรายืดอายุสิทธิบัตร 3820110 " กระแสวนประเภทดิจิตอลเข้ารหัสและตำแหน่งอ้างอิง " ให้ตัวอย่างของเครื่องชนิดนี้ซึ่งใช้รหัสที่มีขนาดสูงและการซึมผ่านต่ำ , วัสดุแม่เหล็กที่ตรวจพบและถอดรหัสโดยการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงในการเหนี่ยวนำของ AC วงจรที่มีเซนเซอร์ขดลวดอุปนัย MAXON ทำให้ตัวอย่าง ( โรตารี Encoder ) ผลิตภัณฑ์ ( ไมล์ Encoder )
ไม่มีเกล็ดภาพ Optical Sensor เซ็นเซอร์ตามภาพ ) วิธีเซ็นเซอร์ที่ใช้รูปภาพที่ตามมาจากพื้นผิวที่ถูกวัดและเปรียบเทียบภาพการกระจัด ความละเอียดลงไป 1 nm จะเป็นไปได้
มีการใช้งานเป็นสองพื้นที่หลักของการเข้ารหัสเชิงเส้น :
รวมโปรแกรมการวัดการวัดพิกัดวัดเครื่องจักร ( CMM ) , เลเซอร์สแกนเนอร์ , เครื่องมือวัดทดสอบ , เกียร์ , ความตึงเครียดและดิจิตอลอ่านลึกหนาบาง (
dros )ระบบเซอร์โวควบคุมการเคลื่อนไหวเคลื่อนไหว
ระบบจ้างเข้ารหัสโดยตรงเพื่อให้ถูกต้อง เคลื่อนไหวด้วยความเร็วสูง ใช้งานทั่วไปรวมถึงเครื่องมือเครื่องจักรและอุปกรณ์ , หุ่นยนต์ , รับประกอบ PCB สถานที่ ; ระบบการจัดการและอุปกรณ์การทดสอบลวด bonders เครื่องพิมพ์และเครื่องดิจิตอล รูปแบบสัญญาณสัญญาณ
ตัวเพิ่มขึ้นเชิงเส้นสามารถมีอนาล็อกเอาท์พุทแบบอนาล็อกหรือดิจิตอล .
อุตสาหกรรมมาตรฐานอนาล็อกสัญญาณเข้ารหัสเชิงเส้นเป็นไซน์และโคไซน์พื้นที่สัญญาณ เหล่านี้มักจะ transmitteddifferentially เพื่อปรับปรุงภูมิคุ้มกันเสียง . อุตสาหกรรมแรกมาตรฐาน 12 µสูงสุดสูงสุดในปัจจุบัน สัญญาณ แต่เมื่อเร็ว ๆนี้ได้ถูกแทนที่ด้วย 1V ยอดสูงสุดสัญญาณแรงดัน เมื่อเทียบกับการส่งผ่านดิจิตอลอนาล็อกสัญญาณแบนด์วิดธ์ต่ำช่วยลดการปล่อยก๊าซ EMC
พื้นที่ไซน์ / โคไซน์สัญญาณสามารถตรวจสอบได้อย่างง่ายดายด้วยการใช้ออสซิลโลสโคปในโหมด XY เพื่อแสดง lissajous วงกลมในรูป สัญญาณความแม่นยำสูงได้ ถ้ารูป lissajous เป็นวงกลม ( ไม่เข้าหรือความผิดพลาดเฟส ) และแบบกึ่งกลางระบบการเข้ารหัสที่ทันสมัยใช้วงจรตัดกลไกข้อผิดพลาดเหล่านี้โดยอัตโนมัติ ความถูกต้องโดยรวมของการเข้ารหัสเชิงเส้นคือการรวมกันของระดับความถูกต้องและข้อผิดพลาดที่แนะนำโดยริดเฮด . ขนาดบริจาคงบประมาณรวมถึงข้อผิดพลาดและความชัน ( ปรับปัจจัยข้อผิดพลาด )กลไกการเกิดข้อผิดพลาดริดเฮดมักจะอธิบายเป็นแบบ erroror ย่อยแผนกผิดพลาด ( sde ) เช่นที่พวกเขาทำซ้ำทุกระดับ ระยะเวลา ผู้สนับสนุนที่ใหญ่ที่สุดที่จะริดเฮดความไม่ถูกต้องก็คือชดเชยสัญญาณ รองลงมา คือ ความไม่สมดุลของสัญญาณ ( ellipticity ) และความผิดพลาดเฟส ( พื้นที่สัญญาณไม่ตรง 90 องศากัน ) ขนาดโดยรวมจะไม่มีผลต่อสัญญาณตัวเข้ารหัสความถูกต้อง อย่างไรก็ตามและการแสดงสัญญาณขัดข้องอาจทำให้สัญญาณขนาดเล็ก กลไกการชดเชยสัญญาณอัตโนมัติสามารถ includeautomatic ชดเชยค่าเสียหาย ( AOC ) ชดเชยสมดุลอัตโนมัติ ( ABC ) และการควบคุมอัตโนมัติได้ ( ฮา ) ขั้นตอนที่ยากที่จะชดเชยแบบไดนามิกและมักจะใช้เป็นหนึ่งเวลา ค่าตอบแทนในการติดตั้งหรือปรับแต่งรูปแบบอื่น ๆไม่รวมการบิดเบือนสัญญาณฮาร์มอนิกบ่อย ความเพี้ยนของสัญญาณไซน์โคไซน์ / )
ตัวสอดแทรกเชิงเส้นแบบหลายไซน์ โคไซน์ / อนาล็อกสัญญาณเพื่อย่อยแบ่งระดับการวัดระยะเวลา ให้ความละเอียดสูงผลผลิตของกระบวนการการแก้ไข คือ พื้นที่ squarewaves ) ระยะห่างระหว่างขอบของทั้งสองช่องทางมีความละเอียดของตัวเข้ารหัส ชีพจรเครื่องหมายอ้างอิงหรือดัชนีจะยังสามารถประมวลผลแบบดิจิทัล และจะชีพจรโดยปกติหนึ่งถึงสี่หน่วยของความละเอียดกว้าง .
ประโยชน์หลักของการเข้ารหัสด้วยการส่งสัญญาณดิจิตอลในตัวและมีภูมิคุ้มกันเสียงที่ดีขึ้น อย่างไรก็ตาม ความถี่สูง สัญญาณความเร็ว EDGE เร็วอาจผลิตก๊าซ EMC .
ตัวที่เพิ่มขึ้นกับการประมวลผลดิจิตอลในตัวทำให้มันเป็นไปได้ที่จะส่งตำแหน่งใดตามมาอิเล็กทรอนิกส์เช่นตำแหน่งเคาน์เตอร์ .
การแปล กรุณารอสักครู่..