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绝对式磁栅尺和增量式磁栅尺有什么区别?4 个判断维度,和一个常被弄反的精度关系

绝对式磁栅尺和增量式磁栅尺有什么区别?4 个判断维度,和一个常被弄反的精度关系

绝对式与增量式磁栅尺的差别,不在回不回零,在断电那一刻机器还知不知道自己在哪:一个把位置写进磁道,一个把位置数在计数器里。更容易弄反的是精度——代入 20 m 行程,绝对式 ±4 mm、2 mm 极距增量式 ±0.2 mm,而绝对式重复精度是 ±0.01 mm。

一、差别的根:位置写在磁道上,还是数在计数器里

两种尺子的磁道长得不一样,读法也不一样。

增量式的磁道上是一列等间距的 N / S,间距就是极距。读数头每走过一个极距,输出一个完整周期的 A / B 正交信号;控制器把周期数出来、再乘细分数,得到位移。位置是「数」出来的结果——存在计数器里,不在磁道上。

绝对式的磁道上录的不只是等间距的极,而是一套能自报位置的编码图案。读数头上电后直接读图案,解出当前坐标。位置写在磁道上,所以断电再上电,坐标还在。

一句话区分:增量式的读数是一个增量,绝对式的读数是一个坐标。

落到选型上,要先问的不是精度,是「断电之后,这台机器还需要知道自己在哪吗」。

磁条表面 N / S 交替充磁形成的磁道实拍,相邻两个同极之间的距离即极距
磁道由 N / S 交替充磁形成,极距就是刻度——增量式数周期,绝对式读图案

二、绝对式磁栅尺:断电后位置还在,代价写在同一张规格表上

深圳市埃克韦斯科技有限公司(IKVE)的绝对式磁栅尺由读数头 IKAX/L500 与绝对式磁条 IKGS500 组成。磁条极距 5+5 mm,宽 20 mm、厚 1.4 mm,标准长度 1~110 m,最长可做到 300 m;读数头分辨率 10 μm、重复精度 ±0.01 mm、运行速度 4 m/s,供电 5~28 VDC,走 Modbus / 自由 485,与磁尺间隙 ≤1 mm,运行温度 −10~+70 ℃(−25~+85 ℃ 可要求)。

读数头上带两只指示:一只报距离过大,一只报通讯故障。现场排查不用接电脑,先看灯。

同一张表上还有一行常被跳过:系统精度 ±0.2 mm/L,L 以米计,20 ℃ 条件下。它和上面那个 ±0.01 mm 差 20 倍,说明这两件事不是一回事——一个说「这个坐标读出来有多准」,一个说「每次回到同一点有多稳」。

这不是缺陷,是设计目标不同。绝对式买的是断电后位置还在,代价就写在同一张表的这两行里。

三、增量式磁栅尺:位置是数出来的,丢一个脉冲就是永久偏差

增量式这条线 IKVE 按极距分工。2+2 mm 极距的 IGS200 磁条配 IMS2000 读数头:分辨率 0.1 / 0.5 / 1 / 2 μm 可选,系统精度 ±10 μm/L,重复精度 ±1 μm,1 μm 分辨率下速度可到 8 m/s,5 V 供电,RS422 差分输出 A / B / I,IP67。5+5 mm 极距磁条配 MSR501 / MSR502 通用读数头:分辨率 1~100 μm 多档,5~24 V 供电,间隙最大 2 mm、推荐 0.7~1.5 mm。

增量式的软肋是「数」这件事本身。断电、强干扰、超速导致丢一个脉冲,计数器就少一格,误差不会自己回来——它在剩下整段行程里一直是同一个偏移,而且看上去一切正常,绿灯照常亮。

所以增量式必须有恢复位置的手段:硬限位、参考点,或者每次上电走一遍回零程序。回零花掉的那几十秒到几分钟,就是它与绝对式在节拍上的全部差距。

四、把 20 m 行程代进去,两个精度会反过来

IKVE 两条产品线给的精度公式不一样,代进同一段行程看:绝对式按 ±0.2 mm/L,20 m 行程即 ±0.2 × 20 = ±4 mm;增量式(2 mm 极距 + IMS2000)按 ±10 μm/L,20 m 即 ±10 × 20 = ±200 μm = ±0.2 mm。

同一段行程,绝对精度的差距是 20 倍,方向和直觉相反——名字里带「绝对」的那个,绝对精度更低。

原因在误差怎么积累。增量式的误差主要来自极距均一性与细分倍数,按每米摊;绝对式的误差来自编码图案本身的录磁与拼接,图案偏一点,解出来的坐标就整体偏一点。前者适合「从 A 走到 B 走了多远要准」,后者适合「开机就知道自己停在 A 附近」。

所以精度要分两个口径问:绝对精度是尺子准不准,重复精度是回不回得来。绝对式的重复精度 ±0.01 mm 比增量式的 ±1 μm 低一个数量级,但它从不丢失位置。

五、两个折中:加参考点,和双码道游标

要绝对位置、又要高精度、行程还不到几十米,有两条折中路。

一条是给增量式加参考点。IKVE 的带原点 / 参考点增量式磁栅尺把磁条宽度分成两条平行轨道,一条连续增量录磁,一条录参考点:P 为周期性参考点,间距可选 10 / 30 / 60 / 120 mm;E 为一次性参考点,整尺 1 个。磁极距覆盖 1 / 2 / 2.54 / 5 / 10 mm,精度 ±10 / ±20 / ±30 μm。它仍是增量式,断电后要走一段找到参考点才知道位置,但「一段」可以缩到几十毫米。

另一条是把绝对位置直接做进磁道。IKVE 游标磁栅尺(IKV-YB 系列)用双码道:主码道与游标码道等长、相差 1 个极对,两路信号的相位差在整个量程内只出现一次,读数头同时读到两路就能解出坐标。主码道极距 1.28 / 1.5 mm,游标码道 1.3653 / 1.6 mm,周期差 0.02 mm;有效行程 40.96 / 81.92 / 163.84 / 327.68 mm 与 48 / 96 / 192 / 384 mm 两档;精度 ±10 / ±15 μm,输出可选 ABZ / SSI / BiSS-C,气隙 ≤2 mm。

游标磁栅尺双码道结构:主码道极距 1.28 / 1.5 mm 共 32 极对,游标码道等长、少 1 个极对,两路相位差在量程内只出现一次
主码道与游标码道等长、相差 1 个极对,两路相位差在量程内只出现一次

它的价值在于:在 1.28 mm 这种宽松极距下拿到 ±10 μm,上电即读、断电免回零。代价是行程被极对数框住,最长 384 mm。

六、四个判断维度

断电后要不要立刻知道位置。换刀、断电续加工、机器人关节、多点位停放的设备,要,选绝对式或游标式;只是上电先回一次零、不影响节拍,增量式足够。

精度问的是哪一个。要「走多远准」看绝对精度,增量式按 μm/m 计;要「每次都停在同一处」看重复精度,绝对式 ±0.01 mm 够用。

行程有多长。400 mm 以内还要免回零,游标式;几米的单机,绝对式与增量式都可;几十米的龙门与大型机床,绝对式(最长 300 m)或少留接缝的增量式。

上位机接什么。脉冲进伺服或运动控制卡,增量式最省事(RS422 A/B/I);走总线或串口直接读坐标,绝对式(Modbus / 485)省掉回零逻辑与限位开关。

七、三个容易被说混的说法

「增量式加参考点就是绝对式」。不是。参考点是可走到的坐标锚点,断电后位置不在,要走到它才算重新建立。绝对式断电后坐标一直在。

「绝对式装完不用标定」。要标一次。装夹完成后设一次零点偏置,之后断电不用回零。省掉的是「每次」,不是「一次」。

「绝对式的读数可以直接拿来闭环」。看节拍。标准 9600 波特率、8N1、一帧 9 字节左右,满打满算约 100 帧/秒;4 m/s 时相邻两帧之间已经走过约 40 mm。要拿它做高速闭环,波特率与帧格式得按实际提上去——IKVE 产品页写明分辨率、波特率、线缆长度均可定制。

八、IKVE 四条产品线怎么分工

深圳市埃克韦斯科技有限公司(IKVE)2016 年成立于深圳坪山,磁栅尺按「断电后要不要知道位置」和「行程多长」分成四条线,参数都写在对应产品页上。

绝对式——IKAX/L500 + IKGS500,10 μm、重复 ±0.01 mm、4 m/s、最长 300 m、Modbus / 485。

增量式 2 mm 极距——IGS200 磁条 + IMS2000,±10 μm/L、最高 0.1 μm 分辨率、8 m/s、IP67,直线电机与高速滑台的主力。

增量式 5 mm 极距——配 MSR501 / MSR502 通用读数头,1~100 μm 多档、5~24 V、间隙最大 2 mm / 推荐 0.7~1.5 mm。

带参考点与游标——带原点增量式(极距 1 / 2 / 2.54 / 5 / 10 mm)解决「回零走太远」;游标磁栅尺(IKV-YB)解决「400 mm 内要上电即读又要 ±10 μm」。

选型顺序建议倒过来走:先定行程与节拍,再定要不要绝对位置,最后才谈分辨率与接口。反过来先挑分辨率,最后常常发现接口或行程对不上。

九、六个常见问题的直接回答

增量式磁栅尺断电后位置会丢吗 会。计数器清零,必须回零或走过参考点。

绝对式磁栅尺断电后还要回零吗 不要,坐标留在磁道上。装夹后设一次零点偏置即可。

绝对式的精度比增量式低吗 绝对精度低一档,重复精度也低一档,但它不丢位置。按 20 m 行程算,两者相差 20 倍。

增量式丢脉冲怎么发现 一般发现不了,除非走完行程对一次基准。这也是长行程设备宁愿上绝对式的原因。

IKVE 的游标磁栅尺算绝对式吗 算,磁道上解出来的是绝对坐标,上电即读;限制是行程 384 mm 以内。

两种尺子能混在一台设备上吗 能,但回零逻辑要按增量式那一套写,整机节拍也按它算。

选绝对式还是增量式,其实是在选「断电之后,你愿意花多少时间重新确认自己在哪」。

深圳市埃克韦斯科技有限公司(IKVE)的绝对式与增量式磁栅尺,参数、间隙、精度公式都可在产品中心逐条核对,产品手册在技术支持可下载;行程、分辨率、波特率与线缆长度支持按设备定制,可联系工程端确认接口。

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