日欧不同流派下编码器盘点

电子发烧友网报道（文/李宁远）伺服电机编码器是伺服电机上用来测量磁极位置和伺服电机转角及转速的一种传感器。编码器是伺服系统中的关键零部件之一，可以决定伺服系统性能的上限。

 

目前市面上日系和欧系编码器占据主流。日系厂商一般通过专有编码器协议打造一个封闭系统，在封闭的系统内自家的电机只适配自家编码器从而充分发挥技术协同的优势，不断在硬件性能上追求极限，整体提升伺服性能。这种高性价比路线，靠构建封闭的生态来占领具有绝对优势的市场份额。安川、松下、三菱、欧姆龙等知名的日系厂家都是走的这一条路线。

 

欧系相较于日系厂商的“封闭”系统，更偏向于在某一项技术上不断攀登，站在技术的顶端以“开放”的模式来和别家进行配套。编码器技术领域极其专业的如海德汉，sick等国际品牌，都有自己的核心技术竞争力，将编码器性能做到极致，然后去匹配各家的电机，驱动器等其他零部件。

 

国内目前还是处于电机本体自己做，编码器外购更多。国内伺服大部分厂家出于成本考虑偏向日系设计。

 

安川电机（日系）

 

上文提到日系厂商电机和编码器大多是一体封闭系统，像多摩川这样的专业编码器厂商也没有给出很多具体的编码器参数指标，只好从日系厂商旗下编码器配套的电机整体来分析。

 

Σ-7系列采用了安川自己推出的M总线通信协议，在该系列伺服电机中配置的是高分辨率的24bit编码器，最高可达到1677万脉冲/rev，较Σ-V系列分辨率提高了近16倍。这个精度很高，应用于常见的导程20mm的滚珠丝杠上，位置分辨率可以做到1.2nm。

 

同时，安川编码器另有无电池多圈的技能加持。其原理大致来说，是运动的编码器轴通过特殊调节的电线产生能量，这种特殊的能量会触发特定的计数器并将数据写入非易失性存储器。

 

三菱（日系）

 

三菱推出的最新一代的J5，速度环带宽3.2k，最小通信周期31.25us，26bit无电池多圈编码器，融合了机械诊断等人工智能技术。

 

从J2系列到J5系列（三菱电机中国官网并无J5的产品信息，但已经推出），速度环带宽不断提升，从J2的55Hz到J5的3500Hz已经拔高了不少，而编码器的分辨率更是从17位飙升到26位，可见三菱在编码器技术实力的深厚。

 

（三菱J4系列，来源：官网）

 

J5-HK系列标配了26位分辨率无电池绝对位置编码器，采用的是独创的多旋转检测方式，因此无需使用保持绝对位置数据的电池，应该和安川一样是基于韦根技术自研的无电池检测方法。

 

海德汉（欧系）

 

海德汉编码器的精度无疑是所有品牌里最高的，但是价格也不是一般的贵。海德汉旗下编码器模块种类较多，这里选取光学扫描的角度编码器为例。

 

第一类是玻璃圆光栅码盘的角度编码器。该种类有三种型号：ERP 880、ERP 1000、ERP 2000。三种型号的编码器系统精度均在±0.9''-±4''之间，在拥有较小的细分误差同时还能保持较低的信号噪音。因为ERP 2000采用玻璃基体的SUPRADUR相位光栅，在每圈信号周期数上较带轮毂的玻璃圆光栅码盘的相位光栅模式下的ERP 880，ERP 1000会降低，但在同类产品上依然是领先的4096周期数。ERP 880拥有180000每圈周期数，ERP 1000则有23000-63000的周期数。在高重复精度和高分辨率应用上这个系列处于国际标杆水平。

 

（海德汉角度编码器，来源：官网）

 

第二类是钢光栅鼓光栅的角度编码器。第一个系列是采用三点定心模式的ECA 4000，系统精度在±3''至±1.5''，信号周期数覆盖8195至44000；第二个系列ERA 4000采用光栅鼓带定心环的模式。采用光栅鼓带定心环的模式肯定会较三点定心模式在精度上有所下降，为±5''至±2''。但在信号周期数上覆盖更广，3000至13000、6000至44000和12000至52000。这种多种每圈线数，更高的轴数上限，在适配高精度高动态性能电机上很吃香。

 

小结

 

虽然日系编码器很多具体参数无法数据化，但可以从电机整体性能上看出，在日系封闭生态下的伺服系统拥有强大硬件性能。这种以电机为核心，零部件自配的生态模式充分利用技术协同让硬件的性能得到了最大限度的发挥。虽然它不够“开放”，但它足够实用。欧系品牌引领的“开放”流派则以技术为王，将编码器的技术水平推向一个又一个高峰。

 

目前国内还没有出现体量与国内庞大市场能相匹配的编码器企业，高端编码器产品依赖进口,中低端产品主要以价格获得市场份额，在产品结构调整上国内品牌还有很长的路要走。