圓光柵編碼器安裝與對準(zhǔn)

劉帥

(北京慧摩森電子系統(tǒng)技術(shù)有限公司，北京 100083)

1 圓光柵編碼器誤差分析

圓光柵編碼器具有高分辨率、高精度、結(jié)構(gòu)簡單和響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，使其在高精度分度盤、精密轉(zhuǎn)臺等精密測量領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。圓光柵編碼器主要有兩部分組成：光柵碼盤和讀數(shù)頭，讀數(shù)頭和安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的光柵碼盤相對移動，讀數(shù)頭將光學(xué)信號轉(zhuǎn)為電信號輸出，傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)采集使用。偏心誤差對于測量精度影響非常大，過大的偏心可能導(dǎo)致編碼器在整圈內(nèi)信號輸出不連續(xù)。

在旋轉(zhuǎn)過程中，旋轉(zhuǎn)軸的跳動會對編碼器的測量產(chǎn)生影響，降低系統(tǒng)精度。因此正確的軸承選擇是集成過程中非常重要的一部分。對于高精度應(yīng)用，推薦使用符合國際電氣制造業(yè)協(xié)會（NEMA）7級或者更好的軸承。空氣軸承近年來得到了廣泛的應(yīng)用，空氣軸承旋轉(zhuǎn)跳動精度比機(jī)械軸承更好。

光柵碼盤是在玻璃基片上刻畫出等間距的一圈光柵，相鄰光柵的間距在制作過程中就存在一定的誤差，目前常用的光柵柵距為20 μm，正負(fù)0.12 μm的誤差認(rèn)為是比較好的誤差等級，如圖1所示，R為光學(xué)半徑，C為柵距誤差即條紋誤差，θ代表柵距誤差帶來的角度誤差，S為θ對應(yīng)的圓弧，假設(shè)C≈S，θ=S/R。對于直徑越小的光柵碼盤，此項(xiàng)誤差帶來的影響越大。

因此，旋轉(zhuǎn)編碼器的測量精度主要取決于光柵尺的規(guī)格、條紋誤差和偏心誤差。

圖1 條紋誤差

2 偏心誤差對圓光柵旋轉(zhuǎn)精度的影響

圓光柵的旋轉(zhuǎn)精度主要分兩個(gè)部分：長行程誤差和短行程誤差，如圖2所示；……