ICS 17.040.30 J42 备案号：64847—2018
JB
中华人民共和国机械行业标准
JB/T13542—2018
光栅角度编码器准确度 检验规范
Angle grating encoder accuracy-Testing specification
2018-07-04发布
2019-05-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布 JB/T13542—2018
目 次
前言 1范围 2规范性引用文件 3.术语和定义 4参数要求.. 4.1准确度等级.. 4.2角度分度误差 4.3重复性 5检验条件... 5.1环境条件... 5.2电源电压. 5.3检验用标准器 5.4安装要求. 6检验方法.. 6.1角度分度误差
I
6.2 重复性. 附录A（资料性附录） 排列互比法检验编码器准确度实例，
图1 多面棱体准确度检测系统示意图图2排列互比法原理图图3 旋转工作台准确度检测系统示意图
表1 准确度等级对应的角度分度误差允许值表2准确度等级对应的重复性允许值表3检验用标准器的选择，表4排列互比法测量数据... 表A.1排列互比法检测数据 JB/T135422018
前 言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国量具量仪标准化技术委员会（SAC/TC132）归口。 本标准负责起草单位：长春禹衡光学有限公司。 本标准参加起草单位：中国科学院光电技术研究所、中国计量科学研究院、国家机床质量监督检验
中心、华中科技大学、北京中科恒业中自技术有限公司、贵阳新豪光电有限公司、无锡市科瑞特精机有限公司、珠海市怡信测量科技有限公司、廊坊开发区莱格光电仪器有限公司、长春荣德光学有限公司、 长春三峰光电仪器制造有限公司。
本标准主要起草人：马春玲、焦环宇、曹学东、张海妮、张恒、张建国、宋宝、周华聪、邓莉、聂东君、黄志良、许兴智、倪国东、刘勇刚、孟宪强、于海洋、施俊杰、梅恒、张松涛、崔峰铭。
本标准为首次发布。
ⅡI JB/T13542—2018
光栅角度编码器准确度检验规范
1范围
本标准规定了光栅角度编码器准确度检验规范的术语和定义、参数要求、检验条件、检验方法。 本标准适用于以圆光栅盘为角度测量基准，准确度等级为土0.25"级、士0.5"级、土1"级、土2"级、
士5"级、土10"级、土20"级的光栅角度编码器（以下简称编码器）的准确度检验。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
JB/T9942—2012光栅角度编码器 JB/T10034一2012光栅角位移测量系统
3术语和定义
JB/T9942-2012、JB/T10034—2012界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
单周期角度分度误差single-cycleindexingerror 在编码器一个模拟信号周期内，信号经细分输出后，细分点相对于起始位置的角度实测值与理论值
之差。
4参数要求
4.1准确度等级
准确度等级共分为士0.25"级、土0.5"级、土1"级、土2"级、土5"级、土10"级、土20"级等7个等级。 4.2.角度分度误差
根据准确度等级，将角度分度误差允许值分为土0.25"、士0.5"、土1"、土2"、土5"、士10"、土20" 等，与准确度等级对应关系见表1。
表1） 准确度等级对应的角度分度误差允许值
准确度等级 ±0.25"级 ±0.5"级
±1"级
±2"级
±5"级
±10"级
±20"级
角度分度误差允许值
±0.25*
±0.5*
±1*
±2"
±5*
±10*
±20*
- JB/T13542—2018
4.3重复性
根据准确度等级，将重复性允许值分为0.2"、0.3"、0.5"、1"、2.5"、5"、10"等，与准确度等级对应关系见表2。
表2准确度等级对应的重复性允许值
±5"级 2.5*
±20"级 10
准确度等级重复性允许值
±0.25"级
±0.5"级
±1"级
±2"级 1"
±10°级
0.2
0.3*
0.5*
5"
5检验条件
5.1环境条件
检验编码器准确度时， 设备应处于规定温度条件下。准确度等级为0.25"级和土0.5"级时，环境温度应满足20℃土0.5℃；准确度等级为土1"级和土2"级时，环境温度应满足20℃土2C；准确度等级为土5" 级、土10"级和土20"级时，环境温度应满足20℃士5℃。在无明显潮湿、 粉尘、 油污 振动及电磁干扰的环境中 接通设备电源15min后开始进行检验 5.2 电源电压
参照编码器厂家工作电压要求， 使用 电源供 5.3 检验用标准器
检验过程所使用的标 卡准器见表 采用其他检验装置检验准确度时所用设备的精度不应大于被测编码器角度分度误差允许值的13。
表3检验用标准器的选择
标准器
选用原则
土0.25"级、土0.5"级编码器采用不少于17面的2等多面棱体土1"级编码器采用不少于17面的3等多面棱体 ±2级编码器采用不少于17面的4等多面棱体土5"级、 10"级、土20"级编码器采用不少于12面的4等多面棱体土0.25"级、土0.5"级、±1"级编码器采用土20"范围内示值误差≤0.2"的自准直仪土2"级编码器采用任意1范围内示值误差≤0.5"的自准直仪土5"级、土10"级、土20"级编码器采用任意10范围内示值误差≤3"的自准直仪
多面棱体
自准直仪
土0.25"级、土0.5"级编码器采用测角误差≤0.2"的旋转工作台土1"、土2"级编码器采用测角误差≤0.5"的旋转工作台土5"级、土10"级、土20"级编码器采用测角误差≤3"的旋转工作台
旋转工作台
5.4安装要求
编码器与准确度检测台连接时，按照厂家安装指南，正确安装编码器，并与满足分辨力要求的数显装置连接。 2 JB/T135422018
6检验方法
6.1角度分度误差
编码器的角度分度误差可以采用多面棱体比较测量法、排列互比法及高精度旋转工作台比较测量法进行检测，有固定零位的编码器从零位开始测量，取一转内角度分度误差的最大绝对值，冠以“土”作为测量结果；无零位的编码器可以从任意点开始测量，取一转内角度分度误差最大值和最小值的差除以 2，冠以“±"作为测量结果。
编码器正、反两个运动方向的角度分度误差均须测量，取正、反转测量结果较大的值作为准确度检验结果。对同一编码器采用不同检验方法获得的准确度存在差异时，以排列互比法结果为准。
多面棱体比较测量法、排列互比法及高精度旋转工作台比较测量法的检验方法分别如下：多面棱体比较测量法：多面棱体同轴安装在被测编码器转轴上，轴向无窜动。自准直仪瞄准多面
棱体第1工作面（有零位编码器此时应为零位，无零位编码器此时置零），且自准直仪置零，如图1 所示。
boood
O
说明： 1——-光源； 2~ 一自准直仪； 3数显装置
一锁紧螺母； 5- 多面棱体；
t
被测编码器；法兰盘；紧固螺钉：支架。
6
A
图1多面棱体准确度检测系统示意图
记录多面棱体第1工作面编码器测角值α，及自准直仪示值；旋转编码器转轴，使多面棱体第2 工作面对准自准直仪，记录编码器测角值α及自准直仪示值>2；再次旋转编码器转轴，使多面棱体第3 工作面对准自准直仪，并记录编码器测角值α及自准直仪示值3；依次测量并记录编码器测角值α，及自准直仪示值，直至编码器旋转一周，并按照公式（1）计算各点角度分度误差9;
-B-
（1)
式中： P 第i测点角度分度误差； α第i测点的测角值；
n JB/T13542—2018
β—多面体第i工作面工作角角度； Yi 一第i测点自准直仪示值。 当采用非质数面多面棱体进行测量时，测量一周后，还需要在测角误差最大值及最小值处进行加密
测量。旋转编码器至角度分度误差@.最大值对应的编码器角度值，记录编码器测角值α及自准直仪示值，然后向多面棱体角度增加的方向旋转编码器，每次旋转约细分周期的1/10，记录编码器测角值a 及自准直仪示值%，共旋转10次（测量一个细分周期）。然后旋转编码器至角度分度误差?，最小值对应的编码器角度值，记录编码器测角值α;及自准直仪示值；然后向多面棱体角度增加的方向旋转编码器，每次旋转约细分周期的1/10，记录编码器测角值α；及自准直仪示值，共旋转10次（测量一个细分周期），并按照公式（1）计算各点角度分度误差。
构建一维数组@[订和@'[］
@[汀-[o19 ?'[］]=[2”...
0/]
有固定零位的编码器测量结果按照公式（2）计算，无零位的编码器测量结果按照公式（3）计算，
一转内测量结果。
其中E表示
E = ±max (p[i]
(2)
imnoli
max 00
(3)
对编码器正、反两个运动方向分别进 检测， 向 检测方法与正向相同，准确度按照公式（4）计算，其中7表示准确度
R
n士maxE正 E
(4)
排列互比法：排列互比法是将被测编码器与陪检器具同轴安装然后进行排列有序的互比测量，通过数据处理得出被测编码器角度测量误差。
假设陪检器具为多面棱体其面度为N则测量间隔Φ-360°/N，排列互比法原理如图2所示。
被测编码器
被测编码器
被测编码器
皮测编码器
多面棱体 N-2面
多面棱体
多面棱体 N-1面
多面体
4面/
2面
3面
N面 1面
1面
5面/
(N2)@ N面 2面 /20(N-2)$ 3面20
N1面 1面 2d
(N2)d 2面 4面
(N2)c
(N1)@ 00 0 (N1)@ 3面 (N1)@
2面
N面
1面 0°
?
0
(N1)Φ
0-
00
自准直仪
自准直仪
自准直仪
自准直仪
中第1测回
中第2测回图2 排列互比法原理图
中第3测回
中第N测回
4 JB/T13542—2018
第1测回：被测编码器为0°、多面棱体第1工作面对准自准直仪，读取自准直仪示值（第1测点） 91.1；被测编码器与多面棱体相对位置保持不变，被测编码器转过@角（此时多面棱体第2工作面对准自准直仪），读取自准直仪示值（第2测点）12；被测编码器再次转过Φ角并读取自准直仪示值（第3 测点）1.3..直至被测编码器转过一圈。
第2测回：保持被测编码器为0°、旋转多面棱体使其第2工作面对准自准直仪，读取自准直仪示值（第1测点）921；被测编码器与多面棱体相对位置保持不变，被测编码器转过Φ角（此时多面棱体第3工作面对准自准直仪），读取自准直仪示值（第2测点）2.2：被测编码器再次转过Φ角并读取自准直仪示值（第3测点）?2.3...直至被测编码器转过一圈。
第3测回：保持被测编码器为0°，旋转多面棱体使其第3工作面对准自准直仪.... 如此测量，直至测完第N测回。 排列互比法测量数据见表4，被测编码器各测点角度分度误差按公式（5）计算。
表4排列互比法测量数据
自准直仪读数
测回
第1测点
第3测点
第N测点 PiN 82.N
第1测回
91,1 62,1
第2测回
.
ONN
v.1
第N测回
Zei,-Ze V,=il
.(5)
--
N
式中： V—被测编码器第j测点的角度分度误差 g,—第i测回第j位置的自准直仪读数： N——每测回的测点数。 有固定零位的编码器测量结果按照公式（2）计算，无零位的编码器测量结果按照公式（3）计算。
对编码器正、反两个运动方向分别进行检测，反向检测方法与正向相同，准确度按照公式（4）计算。
排列互比法检验编码器准确度实例参见附录A。 高精度旋转工作台比较测量法：将编码器同轴安装在旋转工作台转轴上，旋转工作台置零（有零位
编码器此时应为零位，无零位编码器此时置零），且旋转工作台角度与编码器角度同向增减。旋转工作台准确度检测系统如图3所示。
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