絕對式磁柵尺是一種高精度的位置測量設備,廣泛應用于數控機床、自動化設備、機器人等需要精確位置控制的領域。其工作機制基于磁性編碼技術,能夠直接輸出絕對位置信息,而無需依賴增量式編碼器的累積計數。
1. 基本原理
通過讀取磁性刻度上的編碼信息,直接確定當前位置的絕對坐標。其核心組成部分包括:
磁性刻度尺:由磁性材料制成,表面刻有一系列具有編碼的磁性圖案(如二進制或格雷碼)。
讀頭(傳感器):包含磁場檢測元件(如霍爾效應傳感器或磁阻元件),用于檢測磁性刻度上的編碼。
信號處理電路:將檢測到的磁性信號轉換為數字信號,輸出絕對位置值。
2. 磁性刻度尺的結構
磁性刻度尺上每個位置對應一個磁性編碼,常見的編碼方式包括:
二進制編碼:每個位置由多個磁道組成,每個磁道代表二進制的一位(0或1)。
格雷碼編碼:相鄰位置的編碼僅有一位變化,減少誤碼風險。
多速編碼:結合高分辨率和長行程特點,通過不同周期的編碼組合實現。
每個磁性刻度的位置都有編碼,因此讀頭可以直接讀取并解析出絕對位置。
3. 絕對式磁柵尺讀頭的工作方式
讀頭通常包含多個磁場檢測單元,每個單元對應磁性刻度的一個磁道。當讀頭移動到某個位置時:
磁場檢測:讀頭檢測磁性刻度上的磁場分布,每個檢測單元輸出對應的磁狀態(0或1)。
編碼解析:將檢測到的磁狀態組合成二進制或格雷碼,轉換為數字信號。
絕對位置輸出:通過信號處理電路,直接輸出當前位置的絕對坐標(如毫米級或更高精度)。
4. 絕對位置的優勢
與增量式編碼器相比,絕對式磁柵尺的主要優勢在于:
無需歸零操作:每次開機或斷電后,可直接讀取當前位置,無需重新校準。
抗干擾能力強:磁性編碼對灰塵、油污等環境因素不敏感,適合惡劣工業環境。
高精度:分辨率可達微米級,滿足高精度定位需求。
長行程支持:通過多段編碼組合,可覆蓋較長的測量范圍。
5. 信號處理與輸出
讀頭檢測到的磁性信號經過以下處理:
放大與濾波:增強信號強度,去除噪聲。
模數轉換(ADC):將模擬信號轉換為數字信號。
編碼解析:將數字信號轉換為絕對位置值(如二進制或格雷碼)。
通信接口:通過串行通信(如SSI、BiSS、EnDat)或并行接口輸出位置數據。
