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游标编码:两条周期怎样确定绝对位置
从相邻周期的相位差理解游标与Nonius,区分判区能力、细分位数和实际精度。
更新于 2026.10.24
一条每圈重复很多次的正弦轨道,能把小范围运动看得很细,却不知道当前处于哪一个周期。游标编码再加一条不同周期的轨道,用两路相位之间的关系确定区间,再由细轨给出区间内位置。它解决的是重复图案的歧义,不是凭空提高每条轨道的精度。
相邻周期给出一个直观例子
用归一化机械角u表示一圈。假设两条轨道分别有十六和十五个周期,理想相位为a=wrap01(16u)和b=wrap01(15u),其中wrap01(x)=x−floor(x)。两相位之差再按一圈取模,就能恢复u的粗位置。这个例子依赖两轨方向、相位零点与对应关系都已确定,不能直接当通用解码程序。
粗位置接近某个区间边界时,噪声或轨道误差会把判区推到另一侧。后果不只是少一个最低有效位,而可能跳过一个细周期。因此要核对判区裕量,而不是只看输出字长。周期组合改变后,唯一范围与误差放大关系也会改变。
芯片需要完整的多轨信号链
iC-Haus iC-MN提供两轨或三轨Nonius计算及多通道采样,是公开的插值与解算器件例子。它不是自带码盘的完整编码器;光电或磁阻前端、信号幅值、安装与轨道图形仍是系统的一部分。标出的高位数不等于同位数机械精度。
多轨测量还要关注时间一致性。运动时若两路相位来自不同时间,即使各自读数正确,也会形成错误的相位组合。同步采样、状态检查和上电有效性因此与分辨率同样重要。
验证要故意接近歧义边界
用独立参考遍历整圈,观察上电、正反转、低速微动和不同气隙下有无整周期跳变。保留各轨原始相位,而不只存最终角度。游标通常给出某一有限范围内的绝对位置;断电后能否保留机械多圈,必须另查结构与计数方案。
互质不等于差相位只转一圈
自设两轨7与4周期,完整相位组合一圈内唯一,但差相位为,在u=0、1/3、2/3相同。因此“互质即可直接用相位差当机械角”是反例;8与6则连完整组合也每半圈重复。以上只讨论理想相位且零点方向已确定,实际还要量判区裕量。iC-MN原厂页给出多轨Nonius解算器件入口。沿绝对位置范围和唯一性推导核对后,再定义减速器的断电移动测试。