在近期舉辦的“2021中國運動控制/直驅(qū)技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇”上，廣州市西克傳感器有限公司產(chǎn)品經(jīng)理 溫志峰詳細介紹了西克公司的發(fā)展歷程，并從目前伺服編碼器在實際應(yīng)用中所遇到的主要干擾分析入手，介紹了機械多圈編碼器在伺服系統(tǒng)應(yīng)用中的優(yōu)勢。

西克（SICK）公司2020年財報顯示，盡管經(jīng)濟環(huán)境嚴峻，SICK 集團在 2020 年仍交出了可喜的成績單，公司營業(yè)額達 17.020 億歐元(約130多億元人民幣)，西克公司每年都投入營收的大約15%用于產(chǎn)品開發(fā)，充分顯示出公司對技術(shù)研發(fā)的重視程度。

西克是一家擁有超過75年歷史的德國企業(yè)，具有“改變業(yè)界的諸多第一個”，憑借自身豐富的傳感器解決方案開發(fā)經(jīng)驗，公司致力于推動從工廠自動化到物流自動化再到過程自動化的發(fā)展。1994年，西克公司進入了中國市場，到現(xiàn)在，西克在中國總共有約400多名員工，業(yè)務(wù)覆蓋中國重要的經(jīng)濟引擎京津冀、珠三角、長三角、成都等內(nèi)地，不僅服務(wù)內(nèi)地市場，還通過物流中心為包括日本、韓國、臺灣等地的客戶提供快捷的服務(wù)。

在編碼器產(chǎn)品的開發(fā)上，多年來西克開發(fā)出多款具有代表性的產(chǎn)品：例如，1985年發(fā)明了 SSI接口，成為運動控制領(lǐng)域最通用的接口之一； 1996年發(fā)明了以高速，安全著稱的HIPERFACE編碼器；2016年推出了單電纜可傳輸電壓和信號的Hiperface DSL，可以把伺服系統(tǒng)的響應(yīng)時間做的更快，同時滿足安全認證的需求等等。長期以來，圍繞客戶的應(yīng)用“痛點”或使用中遇到的問題，西克不僅僅只是從產(chǎn)品的維度來考慮，而是會從整體解決方案的維度來考量，這也是整個西克公司未來重點的產(chǎn)品和市場開發(fā)策略。

伺服系統(tǒng)主要干擾源來自哪里？

在實際應(yīng)用中，伺服編碼器所遇到的干擾源主要來自于電場和磁場，這主要是線路里面的Crosstalk引起的干擾。大家知道，作為物理定律的一個常識，頻率越高越容易受到干擾，這決定了編碼器這個高頻輸出的器件成為了受電磁干擾比較嚴重的器件；其次，編碼器一般被安裝在電機后面，電機作為大功率器件，本身就是一個大的電磁場，產(chǎn)生的電磁干擾非常大。因此，在這兩點的作用下，編碼器也就變成了對電磁敏感度很高的器件。

那么，如何解決這一“痛點”呢？眾所周知，電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場，正交的時候產(chǎn)生的干擾最大，但是整個傳輸過程是在變化的，不知道正交發(fā)生的點在哪里，這導(dǎo)致很難進行量化，而沒有量化就難以系統(tǒng)性地解決問題，這是目前編碼器開發(fā)過程中的難題之一。

機械多圈編碼器的優(yōu)勢

在典型的應(yīng)用場景中，我們來看看電池多圈、韋根多圈以及機械多圈編碼器在技術(shù)原理、性能優(yōu)缺點方面的比較。

電池多圈是一種較常見的編碼器多圈計數(shù)類型，它由外接電池供電計數(shù)，電子計數(shù)器收到旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的脈沖，累加存貯在設(shè)備中，設(shè)備需要電池供電以保存計數(shù)，本質(zhì)上是增量式多圈計算，并且存儲設(shè)備掉電后，容易造成位置完全丟失。其最大的使用優(yōu)點是產(chǎn)品的成本低，但同時它易于丟失位置（電池掉電、連接斷路時），容易受到溫度環(huán)境的影響，且需要進行定期維護。這在冷庫應(yīng)用（溫度導(dǎo)致電池壽命降低）及機器人（丟失位置導(dǎo)致丟失原點，從而要去客戶現(xiàn)場重新調(diào)整）和CNC等場景是有一定局限性和不穩(wěn)定性的

韋根多圈的原理是磁鐵產(chǎn)生磁場，施加在線圈上，在磁場南北極交替的瞬間線圈會產(chǎn)生一個脈沖，這個脈沖通過放大器放大并輸送給FRAM（鐵磁的存儲器，這個存儲器不需要額外供電，可以記錄數(shù)據(jù)），，它的本質(zhì)也是增量式脈沖，芯片收到脈沖后累加到存儲中。優(yōu)點是免維護、小尺寸，但缺點是容易受電磁場干擾（線圈不僅收到旋轉(zhuǎn)磁鐵的磁場，也會收到周圍環(huán)境產(chǎn)生的更加急劇變化的電磁場）、且增量式計算，易于導(dǎo)致一錯全錯（一旦多計數(shù)或者少計數(shù)，后面的全錯） 。

再來看一下機械多圈，顧名思義，機械多圈編碼器就是在編碼器內(nèi)部安裝有一系列堅固的機械齒輪，記錄每一個絕對位置，每時每刻都是絕對位置，并且這些齒輪是由高強度塑料制成，有很強的抗衰老性能。每一個位置都是絕對位置。優(yōu)點是小尺寸、無需電池、免維護、不受電磁場干擾、不受溫度環(huán)境的影響、多圈計算是絕對位置計算（沒有時間軸）；缺點是使用成本較高。

機械多圈（機械齒輪）        韋根多圈（電子計數(shù)器）     電池多圈（電子計數(shù)器）

西克公司有自己的韋根多圈編碼器產(chǎn)品，除此之外，西克開發(fā)的機械多圈編碼器從實際應(yīng)用效果來看， 也同樣得到了很好的應(yīng)用驗證，為伺服系統(tǒng)的安全運行保駕護航。