日歐不同流派下編碼器盤點

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠(yuǎn)）伺服電機編碼器是伺服電機上用來測量磁極位置和伺服電機轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速的一種傳感器。編碼器是伺服系統(tǒng)中的關(guān)鍵零部件之一，可以決定伺服系統(tǒng)性能的上限。

目前市面上日系和歐系編碼器占據(jù)主流。日系廠商一般通過專有編碼器協(xié)議打造一個封閉系統(tǒng)，在封閉的系統(tǒng)內(nèi)自家的電機只適配自家編碼器從而充分發(fā)揮技術(shù)協(xié)同的優(yōu)勢，不斷在硬件性能上追求極限，整體提升伺服性能。這種高性價比路線，靠構(gòu)建封閉的生態(tài)來占領(lǐng)具有絕對優(yōu)勢的市場份額。安川、松下、三菱、歐姆龍等知名的日系廠家都是走的這一條路線。

歐系相較于日系廠商的“封閉”系統(tǒng)，更偏向于在某一項技術(shù)上不斷攀登，站在技術(shù)的頂端以“開放”的模式來和別家進行配套。編碼器技術(shù)領(lǐng)域極其專業(yè)的如海德漢，sick等國際品牌，都有自己的核心技術(shù)競爭力，將編碼器性能做到極致，然后去匹配各家的電機，驅(qū)動器等其他零部件。

國內(nèi)目前還是處于電機本體自己做，編碼器外購更多。國內(nèi)伺服大部分廠家出于成本考慮偏向日系設(shè)計。

上文提到日系廠商電機和編碼器大多是一體封閉系統(tǒng)，像多摩川這樣的專業(yè)編碼器廠商也沒有給出很多具體的編碼器參數(shù)指標(biāo)，只好從日系廠商旗下編碼器配套的電機整體來分析。

Σ-7系列采用了安川自己推出的M總線通信協(xié)議，在該系列伺服電機中配置的是高分辨率的24bit編碼器，最高可達到1677萬脈沖/rev，較Σ-V系列分辨率提高了近16倍。這個精度很高，應(yīng)用于常見的導(dǎo)程20mm的滾珠絲杠上，位置分辨率可以做到1.2nm。

同時，安川編碼器另有無電池多圈的技能加持。其原理大致來說，是運動的編碼器軸通過特殊調(diào)節(jié)的電線產(chǎn)生能量，這種特殊的能量會觸發(fā)特定的計數(shù)器并將數(shù)據(jù)寫入非易失性存儲器。

三菱推出的最新一代的J5，速度環(huán)帶寬3.2k，最小通信周期31.25us，26bit無電池多圈編碼器，融合了機械診斷等人工智能技術(shù)。

從J2系列到J5系列（三菱電機中國官網(wǎng)并無J5的產(chǎn)品信息，但已經(jīng)推出），速度環(huán)帶寬不斷提升，從J2的55Hz到J5的3500Hz已經(jīng)拔高了不少，而編碼器的分辨率更是從17位飆升到26位，可見三菱在編碼器技術(shù)實力的深厚。

（三菱J4系列，來源：官網(wǎng)）

J5-HK系列標(biāo)配了26位分辨率無電池絕對位置編碼器，采用的是獨創(chuàng)的多旋轉(zhuǎn)檢測方式，因此無需使用保持絕對位置數(shù)據(jù)的電池，應(yīng)該和安川一樣是基于韋根技術(shù)自研的無電池檢測方法。

海德漢編碼器的精度無疑是所有品牌里最高的，但是價格也不是一般的貴。海德漢旗下編碼器模塊種類較多，這里選取光學(xué)掃描的角度編碼器為例。

第一類是玻璃圓光柵碼盤的角度編碼器。該種類有三種型號：ERP 880、ERP 1000、ERP 2000。三種型號的編碼器系統(tǒng)精度均在±0.9''-±4''之間，在擁有較小的細(xì)分誤差同時還能保持較低的信號噪音。因為ERP 2000采用玻璃基體的SUPRADUR相位光柵，在每圈信號周期數(shù)上較帶輪轂的玻璃圓光柵碼盤的相位光柵模式下的ERP 880，ERP 1000會降低，但在同類產(chǎn)品上依然是領(lǐng)先的4096周期數(shù)。ERP 880擁有180000每圈周期數(shù)，ERP 1000則有23000-63000的周期數(shù)。在高重復(fù)精度和高分辨率應(yīng)用上這個系列處于國際標(biāo)桿水平。

（海德漢角度編碼器，來源：官網(wǎng)）

第二類是鋼光柵鼓光柵的角度編碼器。第一個系列是采用三點定心模式的ECA 4000，系統(tǒng)精度在±3''至±1.5''，信號周期數(shù)覆蓋8195至44000；第二個系列ERA 4000采用光柵鼓帶定心環(huán)的模式。采用光柵鼓帶定心環(huán)的模式肯定會較三點定心模式在精度上有所下降，為±5''至±2''。但在信號周期數(shù)上覆蓋更廣，3000至13000、6000至44000和12000至52000。這種多種每圈線數(shù)，更高的軸數(shù)上限，在適配高精度高動態(tài)性能電機上很吃香。

雖然日系編碼器很多具體參數(shù)無法數(shù)據(jù)化，但可以從電機整體性能上看出，在日系封閉生態(tài)下的伺服系統(tǒng)擁有強大硬件性能。這種以電機為核心，零部件自配的生態(tài)模式充分利用技術(shù)協(xié)同讓硬件的性能得到了最大限度的發(fā)揮。雖然它不夠“開放”，但它足夠?qū)嵱谩W系品牌引領(lǐng)的“開放”流派則以技術(shù)為王，將編碼器的技術(shù)水平推向一個又一個高峰。

目前國內(nèi)還沒有出現(xiàn)體量與國內(nèi)龐大市場能相匹配的編碼器企業(yè)，高端編碼器產(chǎn)品依賴進口,中低端產(chǎn)品主要以價格獲得市場份額，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整上國內(nèi)品牌還有很長的路要走。