智能光学编码器加速工业4.0自动化和机器人领域的创新

时间： 2022-10-20 来源：TT Electronics官网

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工业4.0始于采用智能传感技术的智能工厂，其中数字化的智能平台可以实现一流的制造过程。数据驱动的制造依赖于智能传感器，它能够以最小的停机时间、最大的效率和可持续的吞吐量实现制造过程和预测性维护。这种精确的控制、数据采集和处理水平由新一代高度集成、多功能的智能光学传感器来保证。

光学传感器是工业自动化和机器人应用的感觉神经系统的关键部分。智能光学传感器是为了应对现代生活方式的变化而开发的，这些变化强调移动性、功耗效率以延长电池寿命、环境光对全日阳光的免疫力、检测不同物体表面反射率的可编程性、温度补偿和老化。下一代传感器更进一步，提供了突破性的功能，通过降低工程成本和精力来加快上市时间。以TT Electronics公司的FlexSense 光电编码器传感器为例，这款下一代设备不仅能够以检测运动和位置作为其主要功能，而且还能监控其环境，诊断潜在系统故障的早期迹象。通过“一刀切”的解决方案降低产品组合复杂性，提高制造吞吐量和成本效率。

大多数编码器检测旋转或线性运动信息，然后反馈到计算机中，用于测量和控制速度或位置。主要应用是电机控制、速度和方向反馈、机器人技术和数控CNC机床。传统的编码器系统使用传感器，这些传感器有固定的元件阵列，设计用于特定的码轮配置。

相比之下，FlexSense等优化传感器上的高分辨率像素阵列是用户可编程的，可以在几秒钟内快速定制不同尺寸的码轮半径（从10到40mm）和每转多次脉冲。这种优化的编码器包括2个正交轨道，可以编程为具有模拟或数字输出和1个索引轨道。它与每英寸高达1200行的码盘分辨率兼容，或在15毫米光学半径下的4096PPR，与片上四轨插值（2x，4x，8x）和（功率2至2048）分区兼容。本振频率高达400kHz的四轨输出特性，模拟输出的总谐波失真小于1.0%，模拟输出在40mW/cm²时瞬态噪声小于或等于信号幅度的1.0%，数字输出的角位置精度±部分在100K，或在1500PPR时约为12角秒。它采用单电源3.3V±10%运行。所有这些特性集成在一个紧凑的32引脚5mm×5mm×0.65mm光学QFN表面贴装封装中，其环境工作温度范围宽至-40~+125℃。

光电编码器的三个主要性能特点是：分辨率、精度和可重复性。

分辨率是由待测位置数量决定的字节比特数。如果一个系统需要在25cm以上以0.01mm的增量测量丝杠的行程，那么就需要一个分辨率为25000字的编码器。工业编码器可以提供超过16，384个字（16位）的直接读数。

精度是指输出信号相对于轴位置的精度。在典型的工业绝对式单圈编码器中，输出信号在理想的+11/2LSB以内，分辨率可达13位。对于较高的分辨率，达到了±1的精度。对于多圈编码器，输入（细）编码器±1计数的值，转换为16位编码器的ta标称精度=-40角秒。

可重复性是编码器每次在轴处于相同位置时读取相同字的能力。重复性与准确性无关。它比精度好10倍，但会受到其他系统组件（联轴器、齿轮等）的影响，这些组件可能具有机械滞后。

优化后的编码器读取正交信号A+、A-、B+、B-。通过对这些信号进行正确的解码和计数，可以确定编码器的运动方向、速度和相对位置。旋转的方向可以通过监测两个信号的相对相位来检测。例如，如果通道A引导通道B，那么CCW的运动可以被指示。相反，如果通道B引导通道A，则可以指示CW转动。信号周期越短，测量步长越小。

利用智能传感器采用智能工厂技术只是现代工业发展的开始。工业4.0要求采购、财务、销售、营销等智能核心业务的全面融合。这创造了一个动态的数字生态系统，使人、机器和系统能够在最佳的技术共生中协同工作。通过使用FlexSense传感器等智能编码器选项，配合数据分析和复杂的人工智能策略，工业运营可以获得转换和维持商业价值所需的智能。

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阿尼古 Lv8. 研究员 2022-12-28

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LES - SLE 10000 S0,PMT-24V100W2BA,PMT-36V150W2BA,R1-EC70F2D0,DOP-107BV,IFD9503,DRP024V060W1AA,PMT-48V200W2BM,IFD9502,PMT-12V350W2BM,MSR - LEH - SDE 4N 3 Q5 S1,PMT-12V350W2BR,IFD9506,DVP-F422,DTM-CT030,ECM-PFC8,DRP048V060W1BN,DRV90L7,DT3,PMT-24V75W2BA,MH300,PCI-L221-XXD0,DVP-FEN01,DRV-24V120W1PN,PJT-15V65WBAA,DTA,IFD8520,DVP08XP211R,DTC,DRC-24V10W1HZ,ASDA-M,DTB,DRS-24V100W1NZ,PJT-24V40WBAA,DTE,LCP-1FE,DTK,DTM,PMC-24V075W1AA,DRP024V060W1AZ,DTM-DOL,PJ-12V15WBNA,DOP-107EG,DVPPF01-S,DRP024V060W3BN,DTM-DOR,PMT-48V150W2BA,DTV,DRP012V060W1AA,RS-AFS60LA02,RS-AFS60LA01,DTM-DOV,DVP08XP211T,RS-AFS60LA06,RS-AFS60LA05,RS-AFS60LA04,PMT-24V150W2CA,DOP-107DV,DVS-G112,TP04G-AL2,DTM-DOC,RTU-ECAT,CSJ,DVP15MC,DVS-G116,DRP048V240W1BN,PMT-24V150W2BA,DRP-24V120W2BN,DRP024V240W1BN,PJB-24V300WBNA,PJU-13V60WCBA,DRS-24V30W1NZ,PMT-48V150W2CA,DRS80LCSS1BN002,DVP-SS2,DIASECS,ASD-SD3,PMT-30V75W2BA,CTA,DRU-24V10AMN,DRC-24V30W1AZ,PMT-12V150W2BA,PMT-36V150W2CA,DOP-107CV,DVP-EX2,MH2,PMT-48V35W2BA,R1-EC70E2D0,DVP-PS01,DVS-G106,DOP-112WX,DMV-CL20MGC005,DVP-PS03,DVP-PS02,DRC-12V10W1AZ,DRP024V120W3BN,DOP-105CQ,DMV-CL6M3GC016,TP04P,DRU-24V40AMN,R2-EC0902D0,DRM-24V480W1PN,PMT-36V50W2BA,PJB-24V100WBNA,DMV-CL1M6GM060,DRS70L6SS1BN002,AH10SCM-5A,DRL-24V75W1AA,AHBP08ER1-5A,DOP-108IG,IFD8510A,PMT-24V350W2BM,PJ-24V50WBNA,ASDA-A3-E,ASDA-A3-F,PCI-DMC-F02,PMC-24V100W1AA,PMT-24V350W2BR,DTMR08,DOP-107EV,PMC-24V600W1BA,DXMC系列,DTMR04,PMF-24V320WCGB,DVP16XP211R,DVP-F232,DVP16XP211T,DRS-5V30W1NZ,DRM-24V240W1PN,DIAENERGIE,DIAWMS,DOP-107IV,DVP06PT-E2,DRS-24V30W1AZ,PMT-48V75W2BA,DRS40L3,DRP012V100W1AA,DVS-G005I00C,PLCAS300,DVS-G005I00A,DRS-24V50W1NZ,DVPPF02-H2,DVPDT02-H2,DMV-CC1M6GC075,ASDA-A2-F,DRV70L7,IPC-E200,DVP02DA-E2,ASDA-A2-E,PMT-48V200W2BR,MS300,RTU-485,DOP-110WS,DX-3001H9-V,DRP024V240W3BN,DIABCS,DVP-SX2,HMC08,DRM-24V480W1SN,DRP024V480W3BN,ASDA-B3-F,PMF-24V240WCGB,ASDA-B3-E,PJH-36V300WBBA,PJT-24V100WBAA,DMV-CC1M6GM075,DRU-24V10ACZ,ECM-PU381,ECM-PU383,ECM-PU382,ECM-PU384,DVP10MC,DRP024V120W1BN,PJ-24V150WBNA,DMV-CC400GM290,DRP-24V120W1CAN,DVP01LC-SL,PMT-1

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