线性反馈装置精确控制运动

开放式线性编码器的扫描头可以做得非常小，以适应狭窄的机器空间。组件式结构和单独的接口板伴随着小型化而来，就像Renishaw Inc. (Schaumburg，伊利诺伊州)的这款RGH34读头。

l直线电机和运动系统依赖于位置反馈的最佳性能。各种反馈装置将线性运动信息转换为精确控制位置和运动所需的电子信号。

线性光学编码器可能是最著名的，但基于磁、感应或电容方法的设备也可以是一种选择(见下文)。

简单地说，线性光学编码器由一个随电机移动的扫描头和安装在系统固定部分的玻璃或钢秤组成。扫描头包含光源、划线、光电池和处理电子设备。当扫描头移动时，穿过刻度的光线被刻度表面的精细光栅标记调制，从光电管产生正弦输出。这种“透束”传感技术适用于玻璃鳞片。反射感测与金属秤一起使用。光电池输出相移以获得两个相距90°(电)的正弦信号。这导致了流行的正交编码器。电子电路进一步将信号处理成方波和数字形式。

与标准电机使用的旋转式编码器一样，线性光学编码器有两个基本版本。增量类型提供相对位置反馈，而绝对类型提供唯一位置反馈。(详情见CE, 2000年7月，第156页)

密封或打开

编码器的结构也不同。在密封单元中，金属外壳保护编码器的内部免受恶劣的工业环境的影响。一个灵活的唇密封包围扫描头，骑在导轨轴承，但增加了一些摩擦。外壳还提供EMI保护。

一个开放的编码器是无摩擦的，因为扫描头和线性刻度没有物理接触。然而，该装置暴露在污染物中，因此仅限于“清洁应用”。此外，还必须单独提供电磁干扰保护。

密封线性编码器的典型功能包括测量步骤(分辨率)下降到0.1毫米(4分钟)和扫描长度高达30米(98英尺)的增量单位;绝对单元提供长达3米的长度。一些开放式编码器的分辨率更高，可达0.001毫米。复杂的电子插补电路和乘法器需要获得这些高分辨率。

密封模型的精度范围可达62毫米(0.00008英寸);开放式线性模型可以达到60.5毫米，甚至在定制单元中更好。扫描速度是进一步考虑的因素;在一些开放式增量线性单元中，其运行速度最高可达15米/秒(49英尺/秒)。

对于更长的扫描长度，线性刻度由薄钢带(典型厚度为0.3毫米)制成。柔性带材有预切长度或连续卷。镀金用于提高反射率和耐腐蚀性。其他表面涂层使天平更加耐用。

线性可变差动变压器(LVDT)是一种坚固耐用的非接触式机电设备，具有可移动的中心磁芯，周围环绕着圆柱线圈。它产生的交流输出与核心的运动成正比，并在指定范围内是线性的。由于其固有结构，LVDT仅限于测量相对较短的位移。然而，设备分辨率实际上是无限的，这取决于外部电子设备的能力。

电容式传感方法提供了另一种选择。最近的一种创新编码器设计使用电路板生产方法在刻度和扫描头上打印导电图案。刻度(发射器)和扫描头(接收器)相互作用产生“纯”正弦和余弦直流信号-在粗/细输出模式的组合下，确定绝对位置。亚微米分辨率来源于信号。

增量版本的设备只有精细模式输出。据报道，这种低成本的方法提供了典型的10毫米或更好的精度。优点包括低功耗和抗磁/电磁干扰。

线性反馈装置的小型化也很明显。

弗兰克·j·巴托斯，执行主编 fbartos@cahners.com

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