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光栅尺增量式和绝对式的区别
来源: | 作者:森乾量仪 | 发布时间: 38天前 | 541 次浏览 | 分享到:

概述:

          增量式与绝对式光栅尺,虽同为光栅测量原理,但在实际应用中却各具特色。增量式光栅尺通过测量光栅条纹的相对变化来得出移动距离,输出的是相对位置信息,需依赖前次测量值进行计算,故更适用于相对位置精度要求不高的场合,如机床数控反馈。而绝对式光栅尺则能直接输出物体的绝对位置信息,无需额外计算,精度高,是精密工具测量的理想选择。然而,绝对式光栅尺成本较高,结构复杂,对工作环境要求较高。反之,增量式光栅尺结构简单,成本低,但可能因计算而产生误差,且无法直接获取实际位置。因此,在选择时,需根据具体应用场景的精度要求、成本预算及工作环境来综合考虑。


         光栅尺是用于测量位移的装置,增量式和绝对式是两种不同的工作方式。那它们的区别主要是在位置信息的获取方式上。增量式光栅尺应该是通过计算脉冲数来测量位移的,每次启动时需要回零,因为它只记录相对移动量,而绝对式光栅尺每个位置都有唯一的编码,不需要回零就能知道当前位置。工作原理。增量式可能由光栅尺和读数头组成,通过光栅的明暗变化产生脉冲信号。而绝对式使用更复杂的编码方式,比如二进制或格雷码,每个位置对应独特的编码。


           优缺点方面,增量式的优点可能是结构简单、成本低,但缺点是需要每次回零,抗干扰能力差。绝对式则相反,成本高但无需回零,数据更可靠。应用场景的话,增量式适用于精度要求不高的场合,比如普通机床,而绝对式用于高精度或需要断电记忆的设备,比如数控机床或机器人。


一、增量式光栅尺

  1. 工作原理

    • 通过光栅尺上的周期性刻线(明暗交替)与读数头的相对移动产生脉冲信号。

    • 输出信号通常为相位差90°的A、B两路正交脉冲(用于判断方向)和一个Z相零位脉冲(用于复位参考点)。

    • 位移量通过累计脉冲数量计算,每次断电后需重新回零(归零)以确定初始位置。

  2. 结构特点

    • 结构简单,主要由光栅尺和读数头组成。

    • 刻线密度高(常见分辨率达微米级),但无绝对位置编码。

  3. 优点

    • 成本较低,适合预算有限的场景。

    • 安装和维护相对简单。

    • 高分辨率下仍能保持较高测量精度。

  4. 缺点

    • 断电后位置丢失,重启需重新回零。

    • 抗干扰能力较弱(脉冲丢失或干扰会导致累积误差)。

    • 无法直接获取绝对位置,依赖初始参考点。

  5. 典型应用

    • 普通机床、3D打印机、低端自动化设备等对成本敏感的场景。


二、绝对式光栅尺

  1. 工作原理

    • 每个位置对应唯一的绝对编码(如二进制码、格雷码),直接通过编码读取绝对位置信息。

    • 无需回零操作,通电后即可获取当前位置。

    • 支持单圈或多圈编码(多圈型可记录旋转圈数)。

  2. 结构特点

    • 光栅尺上刻有复杂的位置编码,读数头内置解码芯片。

    • 信号输出形式多样(如SSI、Profibus、EtherCAT等总线协议)。

  3. 优点

    • 断电后位置不丢失,开机即用。

    • 抗干扰能力强(直接读取数字信号,无累积误差)。

    • 适用于复杂环境和高可靠性要求的场景。

  4. 缺点

    • 成本较高,编码技术复杂。

    • 安装调试难度较大(需匹配编码协议)。

    • 分辨率受编码位数限制(高分辨率需更复杂设计)。

  5. 典型应用

    • 高端数控机床、航空航天设备、机器人关节、半导体制造等对可靠性和精度要求极高的领域。


三、关键对比

对比项增量式光栅尺绝对式光栅尺
位置获取需回零,计算脉冲累计位移直接读取绝对编码,无需回零
抗干扰能力弱(易受脉冲丢失影响)强(数字信号直接传输)
断电记忆位置丢失,需重新回零位置永久存储,无需初始化
成本高(编码技术复杂)
适用场景低成本、简单环境高可靠性、复杂环境

四、选择建议

  • 选增量式:预算有限、无需断电记忆、对实时性要求不高的场景。

  • 选绝对式:高精度、多轴协同、频繁启停或需长期稳定运行的复杂系统。

通过理解两者的差异,可根据具体需求(如成本、环境、精度)选择合适的光栅尺类型。



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