摘 要:在工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中，性能指標(biāo)是質(zhì)量管理的重要組成部分，在當(dāng)前國(guó)家提出高質(zhì)量發(fā)展的大環(huán)境下，高質(zhì)量、高性能將成為中國(guó)制造的重要發(fā)展方向。編碼器作為自動(dòng)化設(shè)備的反饋單元之一，在其中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

實(shí)際上，編碼器性能的評(píng)定并非無(wú)章可循，而是緊密關(guān)系到一系列國(guó)際與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)其原理、工藝以及算法的冗余設(shè)計(jì)、可靠性試驗(yàn)等等也在深層次上影響著產(chǎn)品的品質(zhì)。尤其是對(duì)于CANOPEN絕對(duì)值齒輪箱多圈編碼器，由于其應(yīng)用場(chǎng)景的特殊性，對(duì)于編碼器的性能要求也特別突出。那么，在相同性能標(biāo)準(zhǔn)下，究竟應(yīng)如何評(píng)估編碼器產(chǎn)品的性價(jià)比呢？
下面將以出口俄羅斯遠(yuǎn)東的電動(dòng)挖掘機(jī)上的“車規(guī)級(jí)”CANOPEN絕對(duì)值齒輪箱多圈編碼器為例，深入探討編碼器性能標(biāo)準(zhǔn)及其背后的技術(shù)支撐。

1 性價(jià)比的延伸，全生命周期成本的“隱性優(yōu)勢(shì)”
很多人對(duì)“性價(jià)比”的認(rèn)知其實(shí)是有誤區(qū)的，總覺(jué)得“性價(jià)比”就是便宜的代名詞，其實(shí)不然，“性價(jià)比”的首字“性”代表的是產(chǎn)品的性能，在擁有相同的性能后，再去橫向?qū)Ρ葍r(jià)格，才是真正的“性價(jià)比”。
在工控自動(dòng)化行業(yè)中，工業(yè)設(shè)備的成本不僅包括采購(gòu)價(jià)，還涵蓋安裝、調(diào)試、維護(hù)成本及停機(jī)損失等，CANOPEN絕對(duì)值多圈編碼器作為一種現(xiàn)地用快速、抗干擾性能強(qiáng)力的傳感器，不僅僅在通訊端要保證信號(hào)穩(wěn)定，本身的絕對(duì)值多圈編碼器在以下這些“隱性成本”上的優(yōu)勢(shì)，也同樣是其高性價(jià)比的關(guān)鍵體現(xiàn)。

（1）省去回零環(huán)節(jié)，降低調(diào)試成本
斷電后，絕對(duì)值多圈編碼器能永久記憶位置，設(shè)備重啟時(shí)無(wú)需重新執(zhí)行回零操作。反觀增量式編碼器或單圈絕對(duì)值編碼器，若斷電后位置變動(dòng)，需人工或自動(dòng)回零，不僅增加調(diào)試時(shí)間（單次調(diào)試可能耗時(shí)1-2小時(shí)），還可能因回零誤差影響生產(chǎn)精度，因此，對(duì)于24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行的生產(chǎn)線來(lái)講，絕對(duì)值多圈編碼器的這一優(yōu)勢(shì)可大幅減少停機(jī)時(shí)間，間接降低生產(chǎn)損失。

（2）減少維護(hù)頻率，降低故障成本
絕對(duì)值多圈編碼器采用非接觸式測(cè)量，磨損小、壽命長(zhǎng)，且抗干擾能力強(qiáng)（能抵御粉塵、油污、振動(dòng)等惡劣環(huán)境等）。相比之下，依賴機(jī)械結(jié)構(gòu)的計(jì)數(shù)器或增量編碼器容易因機(jī)械磨損、信號(hào)干擾等因素而出現(xiàn)故障，單次維護(hù)成本（含配件、人工等）可能達(dá)數(shù)百至數(shù)千元，且停機(jī)維護(hù)會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)線中斷，造成的損失更大。

（3）數(shù)據(jù)可靠性高，降低糾錯(cuò)成本
絕對(duì)值多圈編碼器輸出的是絕對(duì)位置信號(hào)，無(wú)需通過(guò)累計(jì)計(jì)數(shù)獲取位置，信號(hào)不出錯(cuò)、不跳圈是絕對(duì)值齒輪組多圈的基本原則。在高精度裝配、數(shù)控加工等場(chǎng)景，位置錯(cuò)誤可能導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢（單件產(chǎn)品成本可能達(dá)數(shù)萬(wàn)元乃至數(shù)十萬(wàn)元），而絕對(duì)值多圈編碼器的高可靠性，可有效減少這類糾錯(cuò)成本，提升生產(chǎn)良率。

（4）寬溫適應(yīng)性滿足極端氣候條件
在某些海上作業(yè)環(huán)境中，氣溫變化的幅度極大，從熱帶海域的高溫酷暑到極地海域的嚴(yán)寒低溫，工程車輛所處溫度區(qū)間跨度可達(dá)零下幾十?dāng)z氏度到零上五六十?dāng)z氏度。在這類特殊狀況下，CANOPEN絕對(duì)值編碼器可通過(guò)選用特殊的電子元件與潤(rùn)滑材料，使得工作溫度可達(dá)-40~85℃,  具備出色的寬溫特性，因而在極端溫度下依然能保證測(cè)量精度與電氣性能穩(wěn)定。同時(shí)，低溫環(huán)境下，電子元件不會(huì)出現(xiàn)冷啟動(dòng)故障，機(jī)械部件的潤(rùn)滑油也不會(huì)凍結(jié)，電纜也可以采用-40℃特殊設(shè)計(jì)，維持順暢運(yùn)轉(zhuǎn)，例如在俄羅斯這種極端低溫工況環(huán)境下依然能維持正常工作；而在高溫環(huán)境中，通過(guò)采用內(nèi)部散熱結(jié)構(gòu)可以有效防止過(guò)熱損壞，確保各項(xiàng)功能正常發(fā)揮。

2 絕對(duì)值編碼器定義標(biāo)準(zhǔn)
絕對(duì)值編碼器，從根本定義來(lái)說(shuō)，是指在測(cè)量量程范圍內(nèi)，所有機(jī)械位置都預(yù)先與機(jī)械位置原點(diǎn)有唯一對(duì)應(yīng)關(guān)系的編碼設(shè)備。其核心特性在于，每次測(cè)量位置無(wú)需依賴前次測(cè)量計(jì)數(shù)累加，不移動(dòng)也可直接輸出唯一的絕對(duì)編碼。
例如在單圈360度測(cè)量中，每一個(gè)輸出位置的數(shù)據(jù)編碼在該單圈內(nèi)絕對(duì)且唯一，無(wú)需依賴轉(zhuǎn)動(dòng)及前次數(shù)據(jù)就能獲取位置信息。這與增量式編碼器形成鮮明對(duì)比，增量式編碼器需通過(guò)信號(hào)的增加與減少計(jì)算來(lái)確定位置變化，依賴不間斷計(jì)數(shù)，因而易受到停電與干擾的影響造成誤差累計(jì)。

3 絕對(duì)值齒輪組多圈編碼器定義標(biāo)準(zhǔn)
絕對(duì)值齒輪組多圈編碼器是在絕對(duì)值編碼器基礎(chǔ)上的拓展，它不僅在單圈360度內(nèi)具備絕對(duì)值編碼，超過(guò)360度后依然擁有不依賴計(jì)數(shù)的多圈數(shù)值唯一絕對(duì)編碼 。這種編碼器一般采用類似鐘表齒輪機(jī)械原理，當(dāng)中心碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)，在單圈編碼基礎(chǔ)上增加圈數(shù)編碼，擴(kuò)大測(cè)量范圍。像常見(jiàn)的多圈絕對(duì)值編碼器以單圈多少位X多圈多少位來(lái)表示分辨率和測(cè)量圈數(shù)行程，如常用的4096圈（12位），少數(shù)能達(dá)到16384圈（14位） 。
這種編碼器在電動(dòng)挖掘機(jī)的臂架、回轉(zhuǎn)等多圈運(yùn)動(dòng)測(cè)量中至關(guān)重要，它能精準(zhǔn)反饋設(shè)備的實(shí)際位置。

4 總結(jié)
綜上所述，絕對(duì)值編碼器的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)覆蓋安全、防爆、通信、環(huán)境適應(yīng)性及精度五大核心維度，其中包括：
·  安全與防爆 以IEC/ISO及EN標(biāo)準(zhǔn)為主導(dǎo)（如IEC 61496、IEC 60079）；
· 通信協(xié)議需兼容CANopen或Profinet（IEC 61158）；
· 環(huán)境防護(hù)等級(jí)必須滿足IP67及寬溫域（IEC 60529）；
· 精度依賴分辨率（25位）及線性度控制；
· 在實(shí)際選型時(shí)需根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景（如防爆、水下、高精度），匹配認(rèn)證齊全的產(chǎn)品。