为什么选择使用绝对值编码器？

为什么选择使用绝对值编码器？

我们知道旋转编码器分为增量编码器和绝对值编码器。一般来说，绝对值编码器比增量编码器昂贵得多；绝对值编码器分为单圈和多圈两种。其中，多匝式也比单匝式昂贵得多。


那么使用绝对值编码器，尤其是选择多圈绝对值编码器的意义在哪里呢？

先来简单回顾下有关这几种编码器的一些基本概念。


根据之前「编码器的定义、用途和分类」一文所述，增量型与绝对值型编码器的主要区别在于：

增量型编码器是在机械轴旋转时，每旋转经过一个固定的角度间隔，交替输出一组脉冲编码；

绝对值型编码器则始终是基于机械轴当前所在的角度，持续输出其旋转位置编码。


而单圈与多圈绝对值编码器的区别，仅仅是在角度位置编码输出量程上的不同而已，前者的量程只有一圈，而后者可以做到多圈旋转位置测量。

不过，这并不意味着在位置测量应用中就一定要使用绝对值编码器，也不是说在进行长距离位置检测时就必须使用多圈绝对值编码器。


事实上，对于很多传动和运控设备应用来说，即使是使用增量型编码器或者单圈绝对值编码器，也一样是可以实现所谓的多圈位置检测和记录功能的。

这里就非常有必要先来讨论一下编码器的测量应用场景了。


运控和传动设备中的定位测量应用，基本上可以分为距离测量和位置测量两种类型。

对于距离测量应用，从技术角度看，选用增量型和绝对型编码器都是可以实现的，绝对值编码器的优势更多是体现在精度性能等方面，而增量型编码器则显得更加经济、实用。


如上图所示，若没有特殊要求，在测量物料进给距离时，就没有必要采用绝对值反馈，充其量为了提升测量精度，可以使用单圈绝对值编码器。


而如果要实现对物体（如上图中的 AXIS 0 切刀）的位置测量，就非常有必要考虑使用多圈绝对值型编码器了，因为这将涉及到反馈编码唯一性的问题。

反馈编码的唯一性，指的是编码器在一个特定的旋转周期范围内不会出现重复的信号输出，每个角度的位置编码都是独一无二的。


增量型编码器在旋转时总是在重复着相同的脉冲编码（例如：正交 A/B 相增量型编码器的输出，永远都是 A/B 相 0/1 的编码），所以其信号输出是不具备唯一性的，


单圈绝对值编码器，可以在机械轴旋转一圈范围内，做到位置信号输出的唯一性；


而多圈绝对值编码器则可以实现在其多圈旋转范围内不出现重复的位置信号输出。

无论是哪种绝对值编码器，只要测量行程超出其圈数范围，就一定会在旋转过程中，以量程圈数为周期不断输出重复的位置编码。


因此，尽管都能够完成长距离位置测量任务，但在选用不同类型编码器时，设备应用体验却大不相同。


使用增量型编码器或者单圈绝对值编码器，的确可以实现多圈位置检测和记录功能，但却是需要依赖于设备系统的正常运行才能够顺利完成的：

在使用增量型编码器进行位置测量时，需要设备的信号输入系统，基于编码器侧反馈的连续重复脉冲，进行位置计数；

当使用单圈绝对值型编码器处理多圈位置应用时，同样需要设备系统，在获取反馈位置编码的同时，对旋转圈数进行累加计算；


这样一来，设备运行时各种可能发生的意外状况，如：控制程序运行异常、系统与编码器之间电气连接的断开、设备故障或断电停机、信号线路干扰 ... 等，都将造成检测运算中位置计数和圈数累加的错误或清零，从而相当于中断了位置测量的进程。


因此，一旦出现上述这些情况，就必须在系统恢复时，对编码器所在的位置轴，进行原点校准的初始化操作，这无疑延长了设备的停机时间。


而如果使用绝对值编码器（包括单圈 / 多圈）进行位置测量，只要其目标量程（即测量行程）在编码器圈数范围内，设备系统就可以无需进行任何位置计数和圈数累加方面的算法处理，直接引用编码器输出的反馈数据。


换句话说，位置测量将仅取决于编码器的反馈输出，而与电气控制系统无关，无论出现上述哪种电气系统方面的意外故障，都不会因中断检测运算进程，而影响最终位置测量结果。这将帮助用户省去设备恢复运行时那些复杂的原点校准初始化操作，从而缩短设备的停机时间，提升产线的总体运营效率。

这种独立、稳定的位置检测性能，其实就是使用（多圈）绝对值编码器的意义和价值所在。


使用多圈绝对值编码器，能够避免因设备系统电气原因（如断电、信号开路...）而造成的位置测量进程的中断，但如果编码器与目标测量部件之间的机械连接发生了改变，同样还是需要在设备安装完成时或机械系统恢复正常连接后，进行必要的原点校准初始化操作的。


有人可能会说，一支多圈绝对值编码器的价格太昂贵了，是普通增量型编码器的好多倍。

可是话说回来，这所谓的“昂贵”，其实也就是多出了几千块的成本而已，并且还是一次性投入。而每次产线停机恢复过程中，因原点校准初始化操作而损失的设备产能，怎么也得以万（甚至十万）为单位计算了吧，而且，这可是要长期逐次累积的哟。

如此看来，在（多圈）绝对值编码器上的投资回报应该还是不错的吧......

编码器有很多方法来实现绝对值位置反馈，最显著的是多圈绝对值位置反馈。在后面的程序中，我们将继续与您讨论几种不同类型的绝对值编码器之间的应用差异。