摘要：本文结合宁波海天精工股份有限公司在更换配置了FANUC?CNC的数控机床中角度编码器的工作实践，参考距离编码的直线光栅尺寸参数计算方法，提出了一种角度编码器旋转轴SV参数的计算方式，并参考机床、转台、新角度编码器的实际参数完成了参考计数器容量、柔性齿轮比、位置脉冲数的计算。
关键词：角度编码器；旋转轴SV参数；参考计数器容量
引言：在应用配置了FANUC?CNC的数控机床时，当转台使用距离编码角度编码器时，特别是该编码器作为第二测量回路的条件下，如何对其旋转轴SV参数，包括参考计数器容量、柔性齿轮比、位置脉冲数等参数展开计算与确定需要相关人员重点关注，相应参数计算结果的准确性关系着FANUC?CNC的运行稳定性，因此有着极高的探究价值。
一、基本情况概述
（一）角度编码器的概述
在实际的使用中，编码器能够实现信号、数据的编制或转换，促使其转变为可以使用于通讯、传输和存储的信号形式。编码器可以直接完成角位移（码盘）或直线位移（码尺）的转换，将其转变为为电信号。参考工作原理，可以将编码器划分为绝对式编码器与增量式编码器两种类型。其中，绝对式编码器中位置与数字码一一对应，所显示的数值仅与测量的启示/终止位置存在关联；增量式编码器实现了位移向周期性电信号的转化，并将这些电信号再次转换为计数脉冲，以此完成对位移大小的显示。角度编码器属于增量式编码器。
对于角度编码器来说，其主要代表着精度约等于±5"和线数高于10000的编码器。而旋转编码器通常是指±10"以上精度的编码器。现阶段，角度编码器更常使用于精度要求在数秒以内的高精度角度测量。相对于封闭式角度编码器，开放式角度编码器最大的特点在于没有轴承，需要利用被测的用户轴系的轴承结构来进行组合安装测量[1]。
（二）展开旋转轴SV参数计算的背景分析
在宁波海天精工股份有限公司的工作实践中，需要将一个角度编码器加设于配置了FANUC?CNC的数控机床中（卧式加工中心的转台区域）。在原先运行中，由于原始的角度编码器受损，因此直接将整个机床的控制模式转变为半闭环控制。现阶段，本公司展开技术升级，需要将所有的转台控制由半闭环控制模式转换为全闭环控制模式。但是，未找到原始CNC参数记录。
更换的新角度编码器为带距离的角度编码器，其主要技术参数如下所示：编码器的线数为每周36000线；参考标记个数为72；名义距离为10"。在编码器的线数为每周90000线时，参考标记个数为180，名义距离为4"；在编码器的线数为每周45000线时，参考标记个数为90，名义距离为10"；在编码器的线数为每周18000线时，参考标记个数为36，名义距离为20"。本次更换的角度编码器所输出的波形为正弦波。
二、距离编码角度编码器的旋转轴SV参数计算方法分析
（一）参考计数器容量
在新更换的角度编码器产品样本中，推荐测量步距设定在0.0001"，可以得出，角度编码器旋转轴的最小设定单位、最小给进单位为0.0001"。在每间隔一千线的条件下设定一个参考点标记，即零脉冲。实践中，存在两相产生增量信号，因此局别的参考点脉冲一共有72个。结合上文中显示的基本参数，表明每间隔10"会生成一个参考标记点。
此时，参考点标记个数的计算公式为：。其中，N代表着参考点标记个数；Z代表着距离编码角度编码器的线数（取值为36000）。带入数据得到结果为72。
参考点标记间隔角度的计算公式为：。其中，θ代表着参考点标记间隔角度；360代表着转台完成一周旋转的度数为360°；N取值在上式中已经完成计算；参考点标记间隔角度的单位为0.0001°。带入数据后得到的结果为10×104。
距离编码脉冲增量的计算公式为：。其中，I代表着距离编码脉冲增量；θ取值在上式中已经完成计算。
带入数据后得到的结果为100。
基于此，参考计数器容量为NO.1821=100000；具备绝对地址参考标记的光栅尺标记2的间隔为NO.1882=参考计数器容量+距离编码脉冲增量，带入数据后得到的结果为100100。
（二）柔性齿轮比、位置脉冲数
角度编码器分辨率的计算公式为：。其中，R代表着角度编码器分辨率，单位为0.0001°；360代表着转台完成一周旋转的度数为360°；a代表着分离检测单元的倍乘比，对于FANUC来说，512为其分离检测单元的倍乘比数值；Z代表着距离编码角度编码器的线数（取值为36000），主要表示在编码器完成一周旋转的条件下，任意一相产生的完整周期正弦波个数为36000个。带入数据得到结果为25/128。
结合前文可知，0.0001°为该编码器旋转轴的最小设定/给进单位，由此可以完成柔性齿轮比、位置脉冲数的计算。
柔性齿轮比的计算公式为：。其中，b代表着柔性齿轮比；R代表着角度编码器分辨率，取值在上式中已经完成计算。带入数据得到结果为25/128。
位置脉冲数的计算公式为：。其中，n代表着位置脉冲数；b代表着柔性齿轮比，取值在上式中已经完成计算；ɑ代表着转台与电机之间的传动比，取值为为1280。带入数据得到结果为1440。
在实践中，需要将柔性齿轮比、位置脉冲数的计算结果带入柔性齿轮进给分子、柔性齿轮进给分母、速度脉冲数、位置脉冲数这些参数中，则有：柔性齿轮进给分子为25；柔性齿轮进给分母为128；速度脉冲数为8192；位置脉冲数为1440。
（三）其他
在实际的旋转轴SV参数计算、角度编码器更换中，还需要完成指令倍乘比等参数的设定。此时，指令倍乘比为2。需要注意的是，在位置脉冲数高于32767的条件下，该参数的真实值必须进行调整，此时，常会在撤销或生成旋转轴第二测量回路时忽视位置脉冲数参数的更改[2]。一般来说，需要将位置脉冲参数的真实值更改为NO.2185×NO.2024。一旦忘记在撤销或生成旋转轴第二测量回路时对位置脉冲参数落实更改，则会促使配置了FANUC?CNC的数控机床在实际运行中发生停车现象，并随之发出异常报警，提示相关工作人员数控机床运行中存在构建停止误差过大的问题。
在本次旋转轴SV参数计算中，笔者并没有在相应的说明书找到有关于距离编码角度编码器中的旋转轴的SV参数计算方法。为了完成计算，主要结合了距离编码角度编码器的直线光栅尺寸参数计算方法完成旋转轴的SV参数计算，经过大量计算实践后实现，并得出了参考计数器容量、柔性齿轮比、位置脉冲数等轴SV参数结果。同时，由于距离编码角度编码器的参考点设定方法与直线光栅尺寸计算方法中的相关内容表现出高度一致的情况，因此在本文中不再进行详细阐述。
（四）注意事项
对于距离编码角度编码器来说，虽然其运行原理与距离编码的直线光栅尺寸工作原理存在较高的一致性，但是在实际的计算中，依旧存在一定的差异性，需要在展开旋转轴SV参数计算的过程中进行重点关注。两者的主要区别在于：在距离编码的直线光栅尺寸参数计算中，结合产品说明书中的相关内容，可以直接完成CNC有关参数的输入与使用；但是，对于距离编码角度编码器来说，相应产品说明书中的参数必须要在完成换算的条件下，展开CNC有关参数的输入与使用。
总结：综上所述，在工作台长度高于1米的大型卧式加工中心转台中，角度编码器的使用频率更高，其精度要求也更大。因此，在进行新角度编码器的更换操作前，必须要完成旋转轴SV参数计算，以此保证配置了FANUC?CNC的数控机床在更换角度编码器时不停止运行。结合距离编码的直线光栅尺寸参数计算方法，能够实现距离编码角度编码器相关参数的计算。
参考文献：
[1]蒋立.FANUC CNC上使用距离编码角度编码器的旋转轴SV参数计算方法[J].现代制造技术与装备,2018(03):70+72.
[2]张宏帅. 基于TCP/IP协议的FANUC-DNC系统研究与开发[D].郑州大学,2016.
作者简介：檀传芳（1966-01）；性别：男，民族：汉，籍贯：安徽安庆人，学历：高中，毕业于赛口中学；现有职称：电工高级技师；研究方向：机械电子。