kubler增量編碼器是一種用于測量旋轉(zhuǎn)軸角位移、轉(zhuǎn)速和方向的傳感器,廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、伺服系統(tǒng)、電梯、印刷機(jī)械等領(lǐng)域。其核心功能是將機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電脈沖信號,通過計(jì)數(shù)脈沖數(shù)量和分析相位關(guān)系,實(shí)現(xiàn)對位置和速度的精確反饋。
增量編碼器主要由光源(如LED)、碼盤(光柵盤)和光電檢測元件組成。碼盤上刻有等間距的透光與不透光條紋,當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí),光線透過碼盤形成明暗交替的光信號,被光電元件接收后轉(zhuǎn)化為兩路正交方波輸出信號——通常稱為A相和B相。A、B兩相信號相位差90°,通過判斷哪一相信號超前,即可確定旋轉(zhuǎn)方向;而脈沖總數(shù)則對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)角度(分辨率由每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)P/R決定,常見有100 P/R至5000 P/R甚至更高)。部分增量編碼器還提供Z相(索引脈沖),每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)基準(zhǔn)脈沖,用于定位參考零點(diǎn)。
1、位置測量與定位控制
核心功能:通過輸出脈沖信號的累計(jì)數(shù)量,精確計(jì)算運(yùn)動(dòng)部件的位移量。
應(yīng)用場景:
數(shù)控機(jī)床:在加工過程中,增量編碼器實(shí)時(shí)反饋刀具或工作臺的位移,確保加工精度(如銑床的進(jìn)給控制)。
機(jī)器人關(guān)節(jié):測量關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度,實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器的精確定位(如六軸機(jī)器人的軌跡規(guī)劃)。
電梯控制:監(jiān)測電梯轎廂的樓層位置,配合限位開關(guān)實(shí)現(xiàn)平層停車。
技術(shù)特點(diǎn):
分辨率高(如每轉(zhuǎn)1000脈沖),可實(shí)現(xiàn)微米級定位;
需配合初始位置參考點(diǎn)(如原點(diǎn)開關(guān))確定絕對位置。
2、速度測量與反饋控制
核心功能:通過單位時(shí)間內(nèi)輸出的脈沖頻率,計(jì)算運(yùn)動(dòng)部件的瞬時(shí)速度。
應(yīng)用場景:
電機(jī)調(diào)速:在變頻器或伺服驅(qū)動(dòng)器中,增量編碼器反饋電機(jī)轉(zhuǎn)速,形成閉環(huán)控制(如PID調(diào)節(jié)),實(shí)現(xiàn)恒速運(yùn)行或變速跟蹤。
輸送帶監(jiān)控:檢測生產(chǎn)線輸送帶的運(yùn)行速度,確保物料同步傳輸(如包裝機(jī)械中的瓶罐定位)。
風(fēng)力發(fā)電:測量風(fēng)機(jī)葉片或發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,優(yōu)化功率輸出并防止超速保護(hù)。
技術(shù)特點(diǎn):
響應(yīng)速度快(毫秒級),適合動(dòng)態(tài)速度調(diào)節(jié);
可結(jié)合濾波算法消除脈沖抖動(dòng),提高測量穩(wěn)定性。
3、方向識別與運(yùn)動(dòng)邏輯控制
核心功能:通過輸出脈沖的相位差(A/B相信號)判斷運(yùn)動(dòng)方向。
應(yīng)用場景:
步進(jìn)電機(jī)控制:根據(jù)方向信號決定電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)(如3D打印機(jī)的噴頭移動(dòng))。
自動(dòng)化倉儲:在堆垛機(jī)或AGV小車中,編碼器反饋貨叉的伸縮方向,避免碰撞或錯(cuò)位。
紡織機(jī)械:控制紗線卷繞方向,確保織物紋理均勻(如劍桿織機(jī)的經(jīng)軸控制)。
技術(shù)特點(diǎn):
A/B相信號相位差為90°,正轉(zhuǎn)時(shí)A相超前B相,反轉(zhuǎn)時(shí)滯后;
需配合硬件或軟件解碼電路實(shí)現(xiàn)方向判斷。
4、多軸同步與運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)
核心功能:在多軸系統(tǒng)中,通過多個(gè)編碼器的反饋信號實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)同步或比例控制。
應(yīng)用場景:
多軸數(shù)控機(jī)床:確保X/Y/Z軸同步運(yùn)動(dòng),避免加工誤差(如鏜床的主軸與進(jìn)給軸聯(lián)動(dòng))。
印刷機(jī)械:控制印版滾筒與壓印滾筒的轉(zhuǎn)速同步,防止重影或套色偏差。
舞臺燈光:協(xié)調(diào)多個(gè)燈具的旋轉(zhuǎn)角度,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜燈光效果(如追光燈的跟蹤控制)。
技術(shù)特點(diǎn):
需通過總線(如CAN、EtherCAT)或?qū)S每刂破鲗?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信;
可結(jié)合電子齒輪g能實(shí)現(xiàn)非整數(shù)倍速比控制。
5、故障診斷與安全保護(hù)
核心功能:通過監(jiān)測脈沖信號的異常(如丟脈沖、頻率突變)檢測設(shè)備故障。
應(yīng)用場景:
電梯安全:編碼器信號中斷或異常時(shí)觸發(fā)緊急制動(dòng),防止轎廂墜落。
風(fēng)電變槳系統(tǒng):監(jiān)測葉片轉(zhuǎn)速突變,及時(shí)調(diào)整槳距角防止飛車。
數(shù)控機(jī)床:檢測主軸或進(jìn)給軸的振動(dòng)或過載,避免刀具損壞。
技術(shù)特點(diǎn):
可設(shè)置脈沖計(jì)數(shù)閾值或頻率范圍,超限s報(bào)警;
需配合冗余設(shè)計(jì)(如雙編碼器)提高可靠性。
