伺服编码器的分辨率和精度

编码器分辨率和精度是两个独立的概念，如上图所示，两个编码器具有相同的分辨率(24PPR)但是具有不同的精度。
当我们讨论精度的时候，一般还会涉及到另外一个编码器的性能指标—“可重复性”。精度是指测量值与真实值之间的接近程度，不与标准进行比较，精度就无从谈起。“可重复性”是指在外部状态不变的情况下，重现相同结果的能力。某些情况下, “可重复性”可能比精度更加重要。这是因为，如果系统具有可重复性，那么可以通过补偿取消掉误差。一般来说编码器的可重复性被定义为编码器精度的倍率，常常是5到10倍的编码器精度值。
下边我们通过一幅图来感受一下三者的关系:

而我们通常讨论精度的时候，常常将“精度”和“可重复性”二者合二为一，我们往往认为精度更倾向于用“真实度”来表示。当我们讨论精度时往往指的是“可重复性高的高精度”。
影响编码器分辨率的因素
一个编码器的分辨率依赖于其编码器的刻线数(增量编码器)或者编码器码盘模式(绝对值编码器)。一般来说，分辨率是一个固定值，一旦编码器被制造出来就没办法再增加刻线数或者编码。diangon.com但是增量编码器可以通过信号细分来增加分辨率，例如，方波增量编码器(HTL/TTL)输出增量方波信号，通过每次记录每个增量通道(信号A)的上升沿和下降沿，可以提高两倍的编码器分辨率。这样当我们记录两个通道(信号A和B)的上升沿和下降沿时，我们可以提高四倍的编码器分辨率(4倍频)，如下图所示。

对于采用sin/cos信号的编码器，相对于方波信 号，我们可以通过θ来对电信号进行细分以提供更高的分辨率，如下图所示。

影响编码器精度的因素
当编码器的线数和测量单位确定以后，精度受到这些刻线或者测量单位的宽度和间距的影响，不一致的宽度或者间距会导致脉冲的误差。同时，一些外部因素同样会影响编码器的精度。旋转编码器的精度主要取决以下几方面：
1)  径向光栅的方向偏差
2)  刻线码盘相对轴承的偏心
3)  轴承径向偏差
4)  与联轴器的连接导致的误差
对于直线编码器来说，由于温度引起的刻线和安装表面的扩张同样会影响编码器的精度，一致的宽度和测量间隙是影响增量编码器精度的关键因素。
对于伺服电机编码器来说，分辨率与精度的关系非常容易让人混淆。精度主要取决于编码器的制造工艺，而分辨率可以通过细分来提高，但不是说高的分辨率就代表编码器可以达到高的精度。例如:通过使用sin/cos增量信号，西门子伺服电机编码器可以将分辨率提高到高达24位(分辨率16777216)，转换后编码器可以描述的最小单位为0.07角秒,但是其物理精度仅仅可以达到±40角秒，分辨率能提供的精度远大于编码器的实际物理精度。

但是对于使用HTL或者TTL类型的西门子伺服电机编码器来说，分辨率只能提高4倍。如 1024 SR或者2048 SR类型编码器，可提供的最高分辨率为 4096 或者 8192，转换后编码器可以描述的最小单位为 5.27角分或者 2.63角分，但是其物理精度可以提供达到±1角分, 分辨率提供的精度小于编码器的实际物理精度。