補間の精度。

直線軸の位置を決定するには、エンコーダ読み取りヘッドがスケールに沿って移動し、光 (光学式エンコーダの場合) または磁界 (磁気タイプの場合) の変化を「読み取り」ます。読み取りヘッドがこれらの変化を記録すると、互いに 90 度シフトしたサイン信号とコサイン信号 (「直交信号」と呼ばれます) が生成されます。これらのアナログ サイン信号とコサイン信号はデジタル信号に変換され、分解能を高めるために、場合によっては 16,000 倍以上に補間されます。ただし、補間が正確になるのは、元のアナログ信号にエラーがない場合のみです。サイン信号とコサイン信号に不完全性があると、サブディビジョン エラーと呼ばれ、補間の品質が低下し、エンコーダの精度が低下します。

サブディビジョン誤差は周期的であり、スケールまたは走査ピッチの各間隔（つまり、各信号周期）で発生しますが、累積することはなく、スケールや移動長とは無関係です。SDE の 2 つの主な原因は、機械的な不正確さとスケールと読み取りヘッド間の位置ずれです。ただし、高調波の外乱によってサイン信号とコサイン信号に歪みが生じることもあります。

リサージュ パターンを使用してサブディビジョン エラーを決定する

サブディビジョン誤差を分析するには、正弦波信号の大きさを余弦波信号の大きさに対して XY グラフ上に経時的にプロットします。これにより、「リサージュ」パターンと呼ばれるものが作成されます。

プロットの中心が 0,0 座標の場合、信号の位相が正確に 90 度シフトされ、振幅が 1:1 であれば、プロットは完全な円を形成します。サブディビジョン誤差は、中心点のオフセット、またはサイン信号とコサイン信号間の位相の差 (サインとコサインのシフトが正確に 90 度ではない) または振幅として現れることがあります。高品質のエンコーダであっても、SDE は信号周期の 1 ～ 2% になる可能性があるため、信号処理エレクトロニクスには、サブディビジョン誤差に対処するためにゲイン、位相、オフセット補正が含まれることがよくあります。

ダイレクトドライブには高精度エンコーダが必要

エンコーダの精度は、機械的に結合された回転モータによって駆動される位置決めアプリケーションにとって重要ですが、直接駆動リニアモータが使用される場合には精度が特に重要です。違いは速度の制御方法にあります。

従来のロータリー モーター アプリケーションでは、モーターに取り付けられたロータリー エンコーダーが速度情報を提供し、リニア エンコーダーが位置情報を提供します。ただし、ダイレクト ドライブ アプリケーションにはロータリー エンコーダがありません。リニア エンコーダは、速度と位置の両方に対するフィードバックを提供します。速度情報はエンコーダの位置から得られます。サブディビジョン誤差は、位置を正確に報告し、したがって速度情報を導出するエンコーダの能力を損ないますが、速度リップルを引き起こす可能性があります。

さらに、ダイレクト ドライブ システムは高い制御ループ ゲインで動作できるため、位置や速度の修正エラーに迅速に応答できます。しかし、エラーの頻度が増加すると、コントローラーはエラーに対応できなくなり、モーターは応答しようとしてより多くの電流を消費し、その結果、可聴ノイズが発生し、モーターが過度に加熱されます。