kubler增量編碼器是一種用于測量旋轉軸角位移、轉速和方向的傳感器,廣泛應用于工業自動化、數控機床、機器人、伺服系統、電梯、印刷機械等領域。其核心功能是將機械運動轉換為電脈沖信號,通過計數脈沖數量和分析相位關系,實現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,當軸旋轉時,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,即可確定旋轉方向;而脈沖總數則對應于旋轉角度(分辨率由每轉脈沖數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),每轉輸出一個基準脈沖,用于定位參考零點。
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數量,精確計算運動部件的位移量。
應用場景:
數控機床:在加工過程中,增量編碼器實時反饋刀具或工作臺的位移,確保加工精度(如銑床的進給控制)。
機器人關節:測量關節旋轉角度,實現末端執行器的精確定位(如六軸機器人的軌跡規劃)。
電梯控制:監測電梯轎廂的樓層位置,配合限位開關實現平層停車。
技術特點:
分辨率高(如每轉1000脈沖),可實現微米級定位;
需配合初始位置參考點(如原點開關)確定絕對位置。
2、速度測量與反饋控制
核心功能:通過單位時間內輸出的脈沖頻率,計算運動部件的瞬時速度。
應用場景:
電機調速:在變頻器或伺服驅動器中,增量編碼器反饋電機轉速,形成閉環控制(如PID調節),實現恒速運行或變速跟蹤。
輸送帶監控:檢測生產線輸送帶的運行速度,確保物料同步傳輸(如包裝機械中的瓶罐定位)。
風力發電:測量風機葉片或發電機的轉速,優化功率輸出并防止超速保護。
技術特點:
響應速度快(毫秒級),適合動態速度調節;
可結合濾波算法消除脈沖抖動,提高測量穩定性。
3、方向識別與運動邏輯控制
核心功能:通過輸出脈沖的相位差(A/B相信號)判斷運動方向。
應用場景:
步進電機控制:根據方向信號決定電機正轉或反轉,實現雙向運動(如3D打印機的噴頭移動)。
自動化倉儲:在堆垛機或AGV小車中,編碼器反饋貨叉的伸縮方向,避免碰撞或錯位。
紡織機械:控制紗線卷繞方向,確保織物紋理均勻(如劍桿織機的經軸控制)。
技術特點:
A/B相信號相位差為90°,正轉時A相超前B相,反轉時滯后;
需配合硬件或軟件解碼電路實現方向判斷。
4、多軸同步與運動協調
核心功能:在多軸系統中,通過多個編碼器的反饋信號實現運動同步或比例控制。
應用場景:
多軸數控機床:確保X/Y/Z軸同步運動,避免加工誤差(如鏜床的主軸與進給軸聯動)。
印刷機械:控制印版滾筒與壓印滾筒的轉速同步,防止重影或套色偏差。
舞臺燈光:協調多個燈具的旋轉角度,實現復雜燈光效果(如追光燈的跟蹤控制)。
技術特點:
需通過總線(如CAN、EtherCAT)或專用控制器實現數據通信;
可結合電子齒輪g能實現非整數倍速比控制。
5、故障診斷與安全保護
核心功能:通過監測脈沖信號的異常(如丟脈沖、頻率突變)檢測設備故障。
應用場景:
電梯安全:編碼器信號中斷或異常時觸發緊急制動,防止轎廂墜落。
風電變槳系統:監測葉片轉速突變,及時調整槳距角防止飛車。
數控機床:檢測主軸或進給軸的振動或過載,避免刀具損壞。
技術特點:
可設置脈沖計數閾值或頻率范圍,超限s報警;
需配合冗余設計(如雙編碼器)提高可靠性。
