日本(běn)MTL MAH-85大(dà)中空(kōng)高(gāo)分辨率絕對(duì)式編碼器(qì)技術(shù)介(jiè)紹

日本MTL MAH-85大中空高分(fēn)辨率絕(jué)對式編碼器(qì)技(jì)術介紹(shào)

日(rì)本(běn)MTL MAH-85大(dà)中(zhōng)空(kōng)高分(fēn)辨率(shuài)絕對式編(biān)碼器技(jì)術(shù)介紹(shào)：光(guāng)學格雷(léi)碼與(yǔ)SSI串行(háng)通信在工(gōng)業自動(dòng)化(huà)精密定位中的(dí)應(yīng)用

在(zài)工業機(jī)器(qì)人(rén)，數(shù)控機床(chuáng)，半導(dǎo)體製造設(shè)備(bèi)及(jí)大型(xíng)旋轉工作台等應(yīng)用(yòng)場景中(zhōng)
，位(wèi)置反饋(kuì)係統(tǒng)不(bù)僅需要高分辨率(shuài)
，還(huán)需(xū)要能(néng)夠容納(nà)多(duō)根(gēn)綫(xiàn)纜，氣(qì)管(guǎn)或光(guāng)路(lù)通(tōng)過(guò)的中(zhōng)空(kōng)結構(gòu)。傳統實心軸編(biān)碼(mǎ)器(qì)需要(yào)額外(wài)的(dí)聯軸(zhóu)器(qì)和(hé)外部走綫
，增加(jiā)了設備的(dí)軸向(xiàng)長(cháng)度和布(bù)綫復雜度(dù)。日(rì)本MTL（Microtech Laboratory Co., Ltd.）的(dí)MAH-85大(dà)中空高分(fēn)辨率(shuài)絕對(duì)式編碼(mǎ)器(qì)通(tōng)過光學格雷碼絕對編(biān)碼技(jì)術與(yǔ)φ100mm大中空(kōng)貫(guàn)通(tōng)設(shè)計
，在(zài)緊(jǐn)湊的(dí)φ100mm×31mm尺寸內實現(xiàn)了(liǎo)18～21bit分辨率與(yǔ)SSI串行通(tōng)信輸出(chū)
，為需要(yào)大中空穿綫的高精度旋(xuán)轉位(wèi)置(zhì)檢(jiǎn)測提供了(liǎo)解決方案。

一，光學格(gé)雷碼絕對編(biān)碼原(yuán)理

MAH-85采用(yòng)光學(xué)式絕(jué)對(duì)編碼(mǎ)技術(shù)。其核心結構由高精度光(guāng)柵碼盤(pán)，LED光源(yuán)和光電(diàn)探(tàn)測(cè)器(qì)陣列(liè)組(zǔ)成(chéng)。

碼盤(pán)結構(gòu)與格雷(léi)碼編碼

MAH-85的(dí)光柵碼(mǎ)盤(pán)采用超(chāo)薄光(guāng)學玻璃(lí)材質(zhì)
，盤麵(miàn)刻(kè)有(yǒu)21圈同心格(gé)雷(léi)碼道
，對應21位(wèi)分辨(biàn)率(shuài)。每一(yī)圈碼道按(àn)照(zhào)“透光/不(bù)透光"規(guī)律排列(liè)
，對應(yīng)二進(jìn)製的一(yī)位（0/1）。

MTL采(cǎi)用格(gé)雷(léi)碼(mǎ)（Gray Code） 作(zuò)為編碼方案。格雷(léi)碼(mǎ)的核心特征在於：相(xiāng)鄰位置(zhì)之間的(dí)編碼僅(jǐn)改(gǎi)變一個(gè)比特(tè)位。與(yǔ)二進製碼在碼盤邊界處(chǔ)可能同(tóng)時切(qiē)換多個(gè)比(bǐ)特位不同
，格雷(léi)碼(mǎ)即使(shǐ)發生單(dān)比特(tè)讀(dú)取錯誤(wù)
，也最(zuì)多(duō)造成相鄰位置的誤差。這(zhè)一設(shè)計(jì)從原(yuán)理上(shàng)降低了誤(wù)讀風(fēng)險(xiǎn)
，提(tí)高了編(biān)碼(mǎ)器在(zài)工業(yè)環境(jìng)中的(dí)抗(kàng)噪性。

絕(jué)對式編碼(mǎ)器的核(hé)心(xīn)價(jià)值在於(yú)：斷電(diàn)後位(wèi)置信(xìn)息不(bù)丟失
，重新上電即(jí)可(kě)直接讀取當(dāng)前絕對位(wèi)置
，無需(xū)執(zhí)行(háng)回零操作(zuò)。在(zài)數(shù)控機床，機器人等應(yīng)用中
，這一(yī)特性(xìng)避免了因斷電(diàn)回零帶(dài)來的(dí)設備復位時間(jiān)和(hé)安全(quán)隱患。

二(èr)，大中空貫通(tōng)軸(zhóu)結(jié)構(gòu)

MAH-85的核(hé)心(xīn)結(jié)構特(tè)征在於大(dà)中空(kōng)貫通軸設計。外形(xíng)尺(chǐ)寸(cùn)為φ100mm×高(gāo)度31mm
，中心設(shè)有(yǒu)大(dà)直(zhí)徑中(zhōng)空孔。這一設計(jì)的(dí)實際(jì)價(jià)值在(zài)於(yú)：

• 多綫纜(lǎn)穿(chuān)綫：可(kě)容(róng)納(nà)電源綫(xiàn)，通(tōng)信綫(xiàn)，氣管，光纖(xiān)甚至冷卻(què)管路(lù)從電(diàn)機(jī)內(nèi)部(bù)直接穿(chuān)過
  ，簡化(huà)設(shè)備(bèi)內部(bù)布(bù)綫

• 節(jié)省軸向空間(jiān)：無需聯(lián)軸(zhóu)器(qì)和(hé)外部走綫拖鏈
  ，設備(bèi)結構(gòu)更加(jiā)緊(jǐn)湊

• 消(xiāo)除(chú)對(duì)中誤(wù)差：中(zhōng)空軸直(zhí)接(jiē)套接於被測軸上
  ，省去(qù)聯軸器(qì)引入的安裝(zhuāng)誤差

三，18～21bit多(duō)檔(dàng)分(fēn)辨(biàn)率(shuài)與(yǔ)SSI串(chuàn)行(háng)通(tōng)信

MAH-85提(tí)供(gōng)18bit～21bit多(duō)檔分(fēn)辨率可選：

數據來(lái)源(yuán)：MTL株(zhū)式會社產品(pǐn)規格表

MAH-85通(tōng)過SSI（同步(bù)串(chuàn)行接(jiē)口(kǒu)
，Synchronous Serial Interface） 輸出絕對(duì)位置數據。SSI是一(yī)種主(zhǔ)從式同(tóng)步(bù)串(chuàn)行(háng)通(tōng)信(xìn)協議
，控(kòng)製器(qì)發出時鐘(zhōng)脈衝
，編(biān)碼(mǎ)器(qì)在每(měi)個時鐘上升(shēng)沿(yán)按位輸出位置(zhì)數據。SSI通信的優勢在於：連接綫少
，適(shì)合緊湊(còu)布(bù)綫(xiàn)；差分(fēn)信號傳輸具(jù)有較(jiào)強(qiáng)的抗噪能力；可(kě)支(zhī)持高位(wèi)數據（21bit）的(dí)快速傳(chuán)輸。

串行(háng)轉並行(háng)輸出的(dí)靈活方案：通過(guò)選配解碼板(bǎn)（DECODER-△△bit） 
，可將(jiāng)SSI串(chuàn)行信(xìn)號轉換為並(bìng)行輸(shū)出。這(zhè)一設(shè)計(jì)的實際(jì)價值(zhí)在於：對於僅支持並行輸入的(dí)控製係(xì)統
，無(wú)需更換(huàn)控(kòng)製(zhì)器(qì)即可(kě)接入MAH-85
，降低了係統改(gǎi)造(zào)成(chéng)本。

四(sì)，使(shǐ)用注(zhù)意事(shì)項

根(gēn)據(jù)MTL技(jì)術(shù)資(zī)料(liào)
，MAH-85在使用中有以下要點(diǎn)需要(yào)注(zhù)意：

• 時(shí)鐘周期與(yǔ)時(shí)序(xù)：使用SSI串行(háng)通信(xìn)時
  ，需注意(yì)時(shí)鐘周期(qī)和(hé)超(chāo)時(shí)設(shè)置。MTL提供時(shí)序圖(tú)供(gōng)參(cān)考(kǎo)

• 解碼板(bǎn)選配：選配(pèi)解碼板(bǎn)時
  ，型(xíng)號中的(dí)“△△bit"需與編碼器(qì)分辨率對應(yīng)

• 軸負(fù)載限製：最(zuì)大軸徑向(xiàng)負(fù)載(zǎi)9.8N（1kgf） 
  ，軸向負載4.7N（0.5kgf） 

五，典(diǎn)型(xíng)應用場(cháng)景

工業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)基(jī)座(zuò)軸(zhóu)：用(yòng)於多(duō)軸(zhóu)機器人的基座旋(xuán)轉位置檢測(cè)。大中(zhōng)空孔可(kě)穿(chuān)過(guò)電(diàn)源綫(xiàn)和通信綫
，高(gāo)分(fēn)辨(biàn)率（21bit）可(kě)滿足精(jīng)密動作控(kòng)製的需求。

數控機(jī)床：用(yòng)於(yú)大(dà)型(xíng)數控機床的旋轉軸位置(zhì)檢(jiǎn)測(cè)。斷(duàn)電重(zhòng)啟(qǐ)後(hòu)無(wú)需(xū)回(huí)零(líng)即(jí)可讀取當前位(wèi)置
，提(tí)升了機床(chuáng)的生產效率(shuài)。

半(bàn)導(dǎo)體製造設備(bèi)：用於(yú)晶圓搬運(yùn)，精(jīng)密(mì)對(duì)位等(děng)場景(jǐng)的(dí)位(wèi)置反饋。光(guāng)學(xué)編碼的(dí)高分辨率特(tè)性(xìng)可滿(mǎn)足(zú)半導體(tǐ)設備對(duì)定(dìng)位(wèi)精度(dù)的(dí)要(yào)求。

大(dà)型(xíng)旋轉工作台(tái)：用於自(zì)動化分度(dù)定位與旋轉(zhuǎn)工作台(tái)的(dí)角度檢(jiǎn)測(cè)。

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