二次編碼器可提高大型裝配應用中的機器人精度

速度，功率和耐用性是工業機器人的關鍵特征。這些機器人通常用于諸如焊接或提升用于車輛組裝的重型部件的應用中。然而，盡管采用了先進的校準方法，但工業機器人的定位精度對于某些任務來說還不夠。現在，這一點正在改變，部分歸功于Heidenhain和AMO的高精度輸出側編碼器。

這一發展背后的主要驅動力是航空航天工業，因為它必須對非常大的部件進行高精度的加工操作。機床可以輕松達到所需的精度水平，但要么太靈活，要么太昂貴，因為作業現場和工作空間的專用機器。然而，機器人可以容易地到達非常大的部件(例如飛機機身)上的任何位置，并且可以執行諸如鉆孔和銑削的任務。

但是，對于這些類型的應用，必須以足夠的精度定位和引導刀具中心點(機器人手臂末端的刀具)。這是經典的工業機器人在極限運行的地方。偏差源于各種因素。

為了達到理想的機動性水平，需要具有連續運動學的機器人，例如具有六個軸的鉸接式機器人。這些軸中的每一個都由帶齒輪系的伺服電機驅動。零位誤差，間隙和關節彈性是不準確的主要原因。加工過程中的應力和動態效應會影響機器人的力學剛度，并對絕對位置精度產生負面影響。

由于采用了先進的校準方法，已經可以將工具中心點重復移動到某個位置，精確到百分之幾毫米。根據制造商的不同，符合ISO 9283的鉸接式機器人的可重復性為±0.1毫米或更高。

然而，與可重復性相比，機器人坐標系內可實現的絕對位置精度更差十倍。根據其設計，最大范圍和最大負載能力，鉸接式機器人目前可實現±1毫米的絕對位置精度。這不足以滿足航空航天業等行業的精度要求。然而機器人制造商一直在回應這個問題。

高動態電機控制

經典的旋轉編碼器繼續在機器人的軸上提供伺服電機反饋。由于伺服電機需要高控制動力，強大的感應式旋轉編碼器(如ECI 1100和1300系列)或多圈型號(如EQI 110和1300系列)是此類應用的理想選擇。這些編碼器可提供高控制質量和系統精度，并可抵抗強烈振動。由于這些編碼器具有純串行EnDat接口，因此即使暴露在強電磁干擾下的應用也不會影響數據傳輸質量或安全性。

這些感應式旋轉編碼器支持安全完整性等級SIL 2，類別3 PL d。如果在控制端采取額外措施，它們甚至可以達到SIL 3或4類PL e。這些編碼器還提供機械故障排除的額外安全優勢，以防止軸和定子連接的松動。通過這種安全組件，這些感應式旋轉編碼器還可用于為人機協作設計的系統中。

用于精確測量的二級編碼器

機器人制造商可以通過在每個機器人軸上使用附加的高精度角度編碼器或旋轉編碼器，顯著提高機器人的絕對位置精度。這些所謂的二次編碼器安裝在每個齒輪系之后，捕獲每個機器人關節的實際位置。這允許編碼器考慮零位置誤差和間隙。還測量由加工任務產生的每個軸上的回溯力。所有這些都使刀具中心點的絕對位置精度提高了70%到80%。

模塊化角度編碼器，例如帶光學掃描的ECA 4000，帶感應掃描的ECI 4000旋轉編碼器和AMO WMR角度編碼器，非常適合這些應用。由于采用模塊化設計，帶有刻度鼓或刻度帶和單獨的掃描單元，這些編碼器非常適用于大型空心軸直徑以及由于空間限制而在機器人中經常遇到的具有挑戰性的安裝要求。這些二級編碼器的信號質量明顯優于伺服電機上的旋轉編碼器，這意味著返回的位置值更加準確 - 即使對于高動態運動也是如此。

可移動機器人的精確測量

為了達到非常大或長的部件(例如飛機機身)或

制造大型復合纖維部件的所有加工位置，機器人可沿線性軸上的部件長度移動。對于帶有線性驅動器的機器人的高精度定位，封閉式線性編碼器的長度可達30米。線性編碼器的位置測量可補償熱誤差和影響進給機構的其他因素。基于循環滾珠螺桿的螺距和電機上的旋轉編碼器的角位置，通過傳統的位置檢測方法無法捕獲這些因素。

在所有機器人軸上使用二級編碼器，以及使用線性編碼器將機器人相對于工件定位，可在刀具中心點實現精確度，從而允許適當配備的工業機器人執行位置精確加工并處理組件上的任務。Heidenhain和AMO的角度和線性編碼器不僅提供了所需的系統精度，而且還提供了在復雜和緊湊的機器人機構中安裝所需的靈活性。這些編碼器對安全相關應用的適用性也使得實現人機協作系統成為可能。