计算机断层成像技术原理、设计、伪像和进展
作者是GE的CT部门首席科学家，此书为中文第一版计算机断层成像技术原理、设计、伪像和进展(美) Jiang hsieh著张朝宗郭志平青译王贤刚學$激化京图字:01-2005-5902内窖简介本书系统介绍了X射线CT近30年来的发展概况和有关的数学、物理基础知识以及最近的临床应用。全书共十一章,其内容新颖,深入浅出,覆盖面广,同时给出了大量参考文献供深人研究的读者参考。本书虽然着重于医学CT的各个方面,但是其基本原理和大部分问题的考虑思路与工业CT是完全一致的。因此,本书不仅可供从事有关医学图像研究的人员参考,对从事工业CT领域科研和应用的人员,也是一本极有价值的参考书。本书还可用作大专院校相关专业研究生教材。图书在版编目CP)数据计算机断层成像技术:原理、设计、伪像和进展/(美)谢强( Hsieh J.)著;张朝宗等译,一北京:科学出版社,2006ISBN7-03-016547-0Ⅰ.计…Ⅱ.①谢…②张…Ⅲ.计算机X线扫描体层摄影Ⅳ,R814,42中国版本图书馆CIP数据核字(2005)第142111号贲任編辑:向小峰黄敏/贵任校对:陈丽珠责任印制:刘士平/封面设计:黄超版权所有,者必究。未经本社许可,数字图书馆不得使用北京市版权局版权登记号图字01-2005-5902Authorized Chinese- language editionCopyright( year)SPIE. All rights reserved. No part of this book may he reproduced ortransmitted in any form or by any means, elect ronic or mechanical, including photocopying,recording or by any information storage and retrieval system, wit hout permissionin writing from the Publisher and SPIE.宀魔出版北京东黄城根北街I6号邮政编码:100717http://www.sciencep.com中·命享◆副「印刷科学出版社发行各地新华书店经销2006年2月第版开本:787×10921/162006年2月第一次印刷印张:181/2印数:1-2000宇数:470000定价:6900元如有印装质量问题,我社负责调换(科印)中文版前言CT领域的科学技术正在经历日新月异的发展。十六年前,当我刚刚跨进这个领域时,许多人认为CT已经是一门非常成熟的技术,不再需要开发和硏究。它所需要的是降低成本、提高生产效率和可靠性。历史证明这些人的观点不完全正确。虽然成本效率和可靠性仍然是CT面临的重大挑战,CT技术的开发和研究比以前任何时候都更加活跃。当这本书的英文版在两年多以前问世时,16层医用多层螺旋CT被认为是尖端产品。然而,在我写这篇前言的今天,这类CT机的地位已经被64层容积CT所取代。当这本中文版和大家真正见面时,我相信新一代产品又会出现。CT不仅可以用于医学为人类诊断疾病,它也可以效力于工业来检验核心零件的质量它还被大量地应用于动物试验去推动生物学和药学发展。它更被安装在机场和港口来保护人身和社会的安全。虽然这些CT机的应用、外观和特性大不相同,但是它们的基本原理却是一样的。它们在设计和分析上所面临的问题也大同小异。这本书虽然是基于医学CT的原理与开发,但是绝大部分的理论与分析可以同样地用于其他CT上。当我在1980年离开北京时,CT机只存在于寥寥无几的大城市医院里。如今,CT已经成为大多数医院内的基本诊断工具。CT的成功与发展是与世界各地华人的贡献分不开的。我非常感谢清华大学的张朝宗教授和王贤刚博士等将本书翻译成中文,以便使更多的华人了解CT的发展,并且为新一代CT研发做出贡献。我希望这本书可以成为初学者手中去打开CT知识的宝库的一把钥匙我也希望它能作为CT工程技术人员的工具来探索CT的未来谢强( Jiang Hsieh)2005年11月4日于美国译者序从1971年第一台临床CT设备问世以来,CT已经成为医院中不可缺少的临床诊断工具和科研手段。近年来,计算机断层成像技术( computed tomography,CT)不断取得巨大进展,出现了髙速的多层螺旋CT等先进设备。此外,CT原理(由投影重建图像)还在许多其他领域(特别值得一提的是用于工业无损检测方面)得到了应用。鉴于CT是一门新兴的多学科交叉的技术,有不少还涉及比较难懂的理论或数学推导,很难从已有的一两本参考书中找到全面的介绍。因此,广大从事CT相关的医务人员、科研工作者和工程技术人员都迫切地希望手头备有一本既从实际考虑又包括系统理论叙述的参考书。1985年,科学出版社出版了G.T. Herman1980年所著的《从投影重建图像—CT理论基础》中文版,此后国内再没有出现过全面、系统论述CT理论与技术的书籍,多年来该书在国内外一直被当作CT的经典书籍。但因出版年代较早,且重点在于论述CT图像重建的基础理论,近二十多年的CT技术的新发展在该书中没有得到反映;同时有关CT构成、设计和许多实际的关键技术问题,如伪像的产生、鉴别和校正等都没有涉及。2003年,美国SPE出版社出版了 Jiang Hsieh所著《 Computed Tomography: Princi-ple, Design, Artifacts and Recent Advances》-书可以说是很适时的。它是一本比较全面地论述CT理论和各种实践问题的书籍。该书内容几乎涉及了CT系统关键技术的各个方面,如CT系统构成、设计、图像(包括三维图像)显示技术及伪像校正等。此外该书还用大量篇幅从实用的角度来介绍螺旋CT多层螺旋CT等近年来的发展,以及心脏及心血管成像等高级CT应用。在每一章的后面列出了大量文献,对希望深入研究的读者无疑有着特别的价值。该书作者谢强( Jiang Hsieh)博士,是通用电器( General electric,GE)医疗集团首席科学家,1989年在伊利诺伊理工学院获得电子工程博士学位,在医学成像领域有18年的研究经历。他拥有92项美国专利,发表了90多篇研究论文,在国际光学工程师学会( InternationalSociety for Optical Engineering,sPIE)的医学成像会议北美放射学学会( Radiology Society ofNorth american,RSNA)年会、EEE的核科学研讨会和医学成像会议以及AAPM暑期学校等许多场合开设过有关XCT(X- ray computed tomography)的短期课程。鉴于CT是一门边缘交叉的新兴学科,许多专业术语还没有统一的汉语译法,不同行业或专业人员之间的用语就有不少差别。这给翻译工作带来一些困难。我们对待专业术语不同译法的原则是尽量选用已经广泛流传的用法。如“ computed tomography”,本书译作“计算机断层成像”,而没有选用不少书刊上出现的“体层摄影”或“层析成像”等。对不同专业人员习惯用法不同时,尽量考虑该术语出自哪个“原始专业”,如数学、物理、医学等。对于有些应用比较广泛又有相当影响但是科学性或准确性不够的用法,则尽量选用更加合理科学的译法,并希望对今后术语的合理应用产生一些影响。在这里最主要的一个例子是有些书刊把CT图像(物体衰减系数分布的图像)称为“密度”图像,并把CT数或图像“强度”ll计算机斷层成像技术:原理、设计、伪像和进展与“密度”混淆起来。这种混淆在医用CT的应用中一般不会出现问题,这是因为医用CT所检测的“材料”相对比较固定,它们对射线的衰减系数大体与密度同方向增加或减少。但是在工业CT的应用中就可能出现衰减系数和材料密度“倒置”的情况。因此本书中凡是相关的术语一概不取“密度”的译法。如“ maximum Intensity projection(MIP)”译成“最大强度投影”或“最大亮度投影”,而不译成“最大密度投影”。另一个例子是“mage”译成“图像”,不译成“影像”;“ artifacts”译成“伪像”不译成“伪影”。一则因为“图像处理”是当今门应用广泛的学科,CT只是部分地应用该学科的结论或成果;另一方面,传统物理学中影”和“像”属于不同的范畴,CT采用“像”的概念更加合理一些。尽管做了不少努力,但是由于多年来不同行业或专业人员之间用语的差别,在一些相对次要的译法上还是采用了迁就”多数的办法,因此留下了不少不够确切的地方。例如本书中“ partial volume effect”选用了大量医学书籍中所用的“部分容积效应”,但事实上“体积”和“容积”在汉语中不是同概念,从物理上说这里应当是“体积”,本应译为“部分体积效应”。由此引起许多本应译为“体积”的地方都译成了“容积”,只是在那些实在无法“兼容”的地方,就取用物理学名词。例如“voxe”,还是只能译为“体素”。为了读者査用方便,在本书最后对原书的术语索引增补了一部分术语,除优先列出本书选用的译法外也列出了部分常用译法。本书各章的译者分别是:张朝宗:前言、第一章(引言)。叶青:第二章(预备知识)第三章(图像重建)第四章(图像表征)、第五章(重要性能参数)第七章(伪像:形貌原因和校正)。郭志平:第六章(CT扫描机的主要部件)王贤刚:第八章(计算机仿真与分析)、第九章(螺旋CT)、第十章〔多层CT)、第十一章(高级CT应用)。全书校对及最后定稿由张朝宗和郭志平完成。此外,王贤刚负责与原书作者联系;郭志平完成了全书图表中文译稿的制备工作;张朝宗负责全书技术术语译文的选取和词义的甄别,编写了“中英文术语对照表”。本书译稿虽经译者多次校对和斟酌,毕竟限于译者的见识和水平,必有许多不妥乃至错误存在。望读者不吝赐教,批评指正。译者2005年9月前言近年来,X射线计算机断层成像(CT)无论在基本技术方面还是在新的临床应用方面都取得了巨大的发展。在CT的各个主要组成部分,如光管、探测器、滑环、数据获取系统和算法等方面都取得很大进步。自从螺旋CT和多层CT问世,出现了许多新的临床应用。CT经过三十多年发展以后,再次成为医学图像領域中最令人兴奋的诊断方法之可以认为,CT在其发展历史上至少出现了五代商用扫描机。由于下述理由,本书的大部分内容将集中在分析和讨论第三代CT扫描机。一方面,第一代和第二代CT得到发展的主要原因是当时技术水平的限制,体现了CT的历史演变。虽然这些扫描机在临床环境中已经完全被取代,但是在实验室里还可以看到它们。另一方面,通过对第三代CT的讨论,也基本上包括了这些扫描机的技术问题。第四代扫描机曾经扮演过重要的角色。对于单层CT而言,即便在采用螺旋技术以后,用第四代CT代替第三代CT都还是可行的。然而随着近来多层CT的引人,由于各种技术和经济的原因,第四代扫描机不再是发展的焦点。有些第四代CT碰到的技术问题也是第三代CT所共有的。另一方面,某些第四代所固有的技术问题在第三代中并没有出现反之亦然。第五代CT通常也称为电子束CT,是一种专门关注时间分辨的新设备,故而其设计和技术特点明显地和其他类型的CT扫描机不同。为了进行比较分析,在适当的地方我们也插入对其他各代扫描机的讨论本书共十一章。像其他涉及本课题的书一样,第一章概论用于回顾CT技术的发展历史,包括许多研究工作者在计算机时代以前所做的努力以及导致发展到目前我们所知道的CT扫描机的那些努力。该章还对CT扫描机各代产品的主要差别进行了全面的评述。由于本书包含了许多技术详细分析和讨论,第二章便对其背景知识进行了概括的回顾。这一章分为数学和基础物理两个部分。我们认为读者已具有徵积分统计学线性代数和基础物理等方面的一般知识,书中对这些内容不再进行详细讨论和推导。对于那些需要对上述专题做深入讨论的读者,该章最后提供了参考文献。第三章重点讨论图像重建的基本原理。为了使读者更好地理解CT图像重建原理,我们在直觉的水平上开始讨论提供了几种无需对数学公式进行严格推导的方法。接着是傅里叶切片定理的详细推导,该定理是目前大多数商用CT釆用的重建算法基础。为了便于阐述,我们将先后介绍平行束、扇形束和锥形束的滤波反投影算法。相关的各种解决途径也进行了详细的讨论。我们希望这一章能够帮助读者运用不同的算法,并理解如何选择重建核和反投影方法。为完整起见,本书对迭代重建算法也进行了简短的讨论。我们的目标是提供高水平的叙述和参考材料,使得有兴趣的读者可以更深入地探讨这个课题。图像重建之后,下一个问题就是如何观察这些图像。第四章首先讨论了传统的CT图像显示模式,包括CT强度单位的定义以及强度重现过程。然而,由于近年来CT技术的发展,传统显示模式遇到越来越严重的挑战。越来越多的射线工作者依赖新的三维工具进行图像诊断和观测。这一章的第二部分内容是论述这些新工具的原理和应用。由于图像是CT扫描机的主要输出,因此,懂得评判所生成图像质量的主要性能参数是计算机断层成像技术:原理、设计、伪像和进屐很重要的。这些参数不仅对于CT使用者,同时对于CT设计者都是重要的。第五章列出了各个主要参数,如空间分辨率、时间分辨率、低对比度分辨率、CT数准确度、噪声和剂量等。该章的重点是测量这些参数的不同方法和影响这些参数的主要因素。同时讨论了这些测量方法背后的理论和各种测量模体大多数人都把CT扫描机看成是一个单元。事实上,它是一个由许多部件组成的十分复杂的系统。在第六章里我们要深人到扫描机的内部,仔细研究每一个主要的部件。为了使读者更好地了解不同部件之间是怎么联结的我们从CT扫描机的总体结构框图开始,解释扫描过程中操作的顺序尔后概括地叙述这些部件的功能,分析它们对CT系统的影响并介绍它们的最新发展。许多因素使得单个部件或者整个系统的运行都远远不是理想的。这些不理想的条件自然会导致图像上出现伪像,也就是不代表实际物体的图像。人们通常并没有意识到CT今天能够成为一种可行的医疗设备的真正秘密,既不是第三章讨论的重建算法,也不是第四章介绍的图像显示方法,而是伪像的处理方法。事实上这是所有CT制造商很少公开讨论的技术。第七章我们给出了伪像的一般描述和不同类型。对每一种主要伪像讨论了其起因和可能的校正方法。这些校正步骤是CT标定、预处理和后处理的组成部分。因为这个题目的产权特性,只能作一些示意性的介绍。对于那些已经公开的校正方法,本书提供了数学公式以及校正的途径。因为该章放在CT技术最新进展的前面,所以有关螺旋C和多层CT伪像及其校正的内容没有包括在内。这些内容将在相关的章节内详细讨论。CT设计师或物理学家通常都希望在系统实际建成以前,能够预计一台CT系统的性能或者能够理解某种伪像的起因。第八章提供了分析的一般方法。某些仿真和分析方法很简单,属于“信封背面”即可进行的计算,然而这些方法在实践中已被证明也是十分精确和有用的。另一方面,有许多用频谱方法设计出精细的仿真方法适用于比较复杂一些的问题。该章首先详细描述某些方法尔后讨论选择仿真参数的影响。读完该章以后,读者应当可以构造自己的仿真器用来回答他们关于CT的许多问题。第九章和第十章论述近年来CT的技术进步螺旋CT和多层CT。详细讨论了每种技术在临床应用上的长处、不同的重建算法、性能建模和伪像等问题。为了易于理解,重建算法按照从易到难的顺序介绍。首先介绍基础的原理和总体思想,然后介绍简单的重建实例,最后介绍复杂一些的算法。这两章为那些已经掌握不太复杂算法的读者提供了足够的细节。鉴于这些技术的性质,重建图像更具各向同性,导致切片方向灵敏度曲线这一重要概念的引出。第九章详细地描述了建模及分析技术,以便不用通过大量实验就可以理解在不同扫描模式下或选择不同参数时切片方向灵敏度曲线的基本特点。CT新技术的出现引发了临床应用方面的许多进展。第十一章我们选择了几种重要的临床应用实例来详细讨论。有些应用如心脏病学和荧光成像,需要生理学的门控或者对目前现有算法修改。另外一些应用如灌注、肺癌筛检和结肠成像要求在图像生成以后开发扩展的算法。本书都适时地提供足够的技术细节,使读者对这些应用的原理和操作能做到基本了解。该章最后提供了许多文献供有兴趣的读者进一步研究。作者首先要向自己的父母 eR, Gao博士和B,Z. Hsieh博士表达自己的感激,是他们教我懂得了刻苦工作和自律的价值。本书中出现的许多思想、原理、结果和实例都来源于其他的书籍和研究论文,借此机会作者向这些源头表示感谢。作者要感谢密歇根大学的Jeffrey A. Fessler教授,他审阅了迭代重建的章节,他富有见解的建议和意见对该章节有前言〓二二二二计国新时早品工出計山d很大帮助。作者还要特别感谢SPTE出版社指定的评审专家: Analogic公司的 Carl crawford博士、艾奥瓦大学的 Wang ge教授以及匿名评审的另外一位专家。他们非常专业的重要意见使原稿得到了重大改进。作者还应该感激 Robarts研究所的 Ting-Yim le博士,他提供了有关CT灌注法的参考材料;以及伦敦 ImPACT研究组的 Nick keat先生,他提供了CT早期发展的历史照片。为了那些有益的讨论、共同的研究课题、突发的灵感和优美的图像,作者要感谢许多目前和过去在 GE Medical System和 GE Globa! Research center一起工作的同事。很遗憾不可能将他们的名字全部列在这里,那样就似乎在说“某人是GEMS的,某人是(RC的”。最后特别要感谢作者的夫人Ii!yJ.Gong,对本书的编写给了无条件的支持;以及孩子 Christopher和 Matthew,原谅了作者在编写本书期间没有和他们共同度过更多的时间。作者2002年12月
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多摩川编码器说明书.pdf
多摩川编码器说明书 串行信号接收芯片AU5561可 以解码Ts5647、 Ts5648、Ts5667、 Ts5668、 Ts5669等 型号的编码器 ,可以提供40到iiO位串并信号的转换 ,并且可以和1s/32位 CPU或DsP总线接 口。AU5661N1,提 供中断信号与CPU同步 ,它也能在没有CPU的两种方式 (手动模式 )下读取编码器数据 :lD3(单回转数据 ,多回转数据与报警7S508TS5170O/S128serieso/S85 series产品类型增量式产品类型增量式incrementalIncremental电源电压电源电压Supply voltageDC+24V±20%Supply voltageDC+5V±5%外径128Imrn85mm分解能25~5000C/T分解能9600~50,000CResolutionResolution输出方式电压输出 otago Cutput输出方式长线驱动Output for推拉互补输出 Push pul OutputOutput formLine Drive保护构造P=57保护构造P-52Protective constructionProtective construction质量7 kg Max据置型,8 kg max/加载型质量1 kg MaxMassvass用途: Application用途: Application制造钢铁生产线 Iron steel line■交流伺服马达 AC servo motors工程机械 Machine tools造纸生产线 Paper Producing LineT55410S5647755648O/S90 SeriesSA56 Series产品类型增量式产品类型智能绝对式IncrementalSmart Abs电源电压DC+5V±5%电源比压Supply VoltageSupply Voltage外径56mmSizeSize分解能00c0C/T,100,000G丌,12000T,分解能20or16oit多回转计数量16bt器Resolution36000CcT,400,000c7,480,0007Resolution(65,536转)合计6or32bt输出方式长线驱动20 or 16bit/tum and 16bit/65, 536Output formturns(total 36 or 32bit)保护构造输出方式Protective constructionOutput formLine driver质量3kg Max保护构造开放构造Protective constructionNot Enclosed用途: Application0. 6kg Max测量设备 Measuring Equipment工程机械 Machine tools用途: Application■工程机械 Machine tools机器人 Robots机器人 Robots计测机器 Measuring Instruments高精度角度割出装置Hgh- accuracy Angular Indexing Equipment半导体生产设备 Semiconductor manufacturing Equipment7S5667N2537S5667N650SA100 SeriesSA135 Seeres产品类型智能绝对式产品类型智能绝对式Smart AbsSmart Abs电源电压电源电压DC+5V±5%DC45V±5%Supply voltageSupp y voltage外径135mm100mm分解能17b转,16bt转总计3bt分解能17b转,16多转总计33btResolution17cit/um and 1 6bit multitums Total 33 bitResolution7btturm and 16bit multiturn Total 33 bit长线驱动输出方式长线驱动输出方式Output formLinc drivcrLine Driver保护构造保护构造P-40Protective constructionProtective construction质量12 ka Max(不含引线)质量15 kg max(不含引线) Without cable)Mass(Without cable)用途: Application用途: Application大功率马达 Large wattage motors大功率马达 Large wattage motors机器人 Robots机器人 Robots工程机械 Machine Tools工程机械 Machine tools树脂成形机 njection Machines树脂成形机 njection MachinesQAnD艾而特22电梯专用编码器ELEVATOR ENCODER尺寸 mm Dimer sion mmTS5200N500PCD4Do/H48Serieshounding plate details蝙码器安装面Encocer mounting surtace用途特点252M3闪六角丝APPLICATIONFEATURESpicket se: screw在轴上痄荐尺寸(Attachedsions or shaft●有齿、无齿电引机●易安装Gear and gearless tractive motor Easy to attach除非特别说明,否则公券一律为=05 mnUnless otherwise specified tolerance is s+n5m尺寸 mm Dimension mnTS5200N400p35O/H60Series空」用途特点APPLICATIONFEATURES器有齿、无齿曳引机易安装雄明细图内六角手拧紧Gear and gearless tractive motorEasy to attach轴推荐尺寸出除非特别说明,否则公差一律为±0.5 Ium Urless otherwise spccificd tolerance is+0:m755208N1e OlH100 series式样SPECIFICATIONS135●输出方式:长线驱动、推拉互补、集电极开路、正余弦=52留投线表CTION TABLEOutput form: Line Driver, push Pull, open collector, Sincos我色功能「引线频色。●电源电压 Supply voltage:5-15V●分解能 resolution:1024、40965000、6000、8190、10000CT当U儿在轴上批荐只寸抽璃址图、的普属2警出PU安装方式:各种各样Attaching way: VariousOH分解能C丌光电式 Optical外径SizeN。 TSLLLUNLI增量型中48mmResolution中6o512中空轴 Hollow Shalt4100mm1024TS5208编码器 EncoderTs5213翰出相4096TS5216ABZs52176 A, B, Z u, M,wTs52337: A, B, ZFOF1F2, F360008192TS524610000TS5236输出方式C:开放电极 Open Co lecto拉写补 Push pull长线驱动 Line driver⑧对于特殊情况,请联系我们O For special cases, pleasc consult us.23【AnD艾而特连接方面的注意事项NOTICE IN TRANSMITTING1.怎样连接到电源1. HOW TO CONNECT TOA POWER SUPPLY应该通过单独的带屏蔽线的电源线进行连接,任何Connection should be made using a plus and ground不正确的连接方法或不合适的连接线都可能导致传power line which is shielded within a single insulatedcable. Incorrect connection or improper cables will cause输噪音。unwanted noise in transmission编码器应该单独连接到电源,并且独立于编码器一The encoder should be connected to the power supply起作的电子设备,每样设备都应该使用独立的电separate from the electric device that the encoder is缆连接到电源。operating. Each should be connected to the power supplyusing separate cables而不要通过中间电子设备连接到电源。编码器和中Do not connect the encoder thru the electric device to间电子设备的地线之间仔在的阻抗会导致编码器和the power supply. The potential difference between the电源之间产生潜在的差异,这种差异将导致异常ground levels of the encoder and the power supply willbe produced by impedance of zero level bus within theelectric device. This will cause malfunction.编码器输出Encoder Output编码器输出coder Output电源电了装置电源④电子装置PowerElectricSupply编码PowerSupplyElectric device掮码器′Bu图-1好例子图-2不可取例子Fig 1 Favorable SampleFig2. No Recommendable Sampl2.地线应该尽可能的粗2. GROUND LINE SHOULD BEAS THICK AS POSSIBLEIi是电源旳输岀电流,Io是编码器流过地线的输li for power supply current and lo for output signals of an州燃出信号,Re是接地线直流阻抗,Ⅵ为输出信号可encoder will flow thru a ground line. In case of Re for DCresistance of the ground line, VL for the level of the output表达如下signals will be as followsVL=(o+li)·Re(V)=(o+i)·Re(V)ⅥL值不会超出接收器阈值电平Vt,Re要尽可能小The value of vi should not exceed t of threshold level因为当Ⅵ接近Ⅵ时,编码器对于外部噪音米说是脆for a receiver. Re should be as small as possible sincethe encoder will be vulnerable to external noise when Vl弱的。is closer toⅥt.对丁长距离信号传送,除了电源插头上的一条地线In case of long-distance transmission, another ground外,再加·条地线也是必要的。line besides the ground line paired with the plus line maybe necessary.〖()AnD艾而特243.外壳和电路之间短接3. SHORT BETWEEN CASE GROUNDAND CIRCUIT GROUND在喚音比较重的环境中,在编码器外壳地和电路地In case of having noise more than 50V between case之间的噪音信号可能会超过50V,编码器电路可能会ground and circuit ground under noisy circumstances, anelectric circuit for an encoder may not function normally.出现功能异常,在这种情况下,我们建议将外壳和In this case, the short-circuiting of case ground and cir电路地短接。cuit ground is recommendable然而,有时侯由于传送距离过长,短接可能会产生一However, in case that other adverse effects appear些相反的效果,或者说根本不可能将其短接时,我们 because of a long transmitting distance when case andcircuit ground for an encoder are short-circuited and in建议将外壳和电路之间加接个几个微法的有较好的case shorting them is impossible for some reason, it is频率特性的电容,用米做过滤噪音的滤波器。recommendable to provide, between case and circuitground, a few micro farad condensers with better fre-uency characteristics used for a noise filter.4.电源线有噪声的情况4. IN CASE OF HAVING NOISE ONPOWER LINE电源应该通过一根完全被屏蔽好了的传输线提供给Power should be supplied to an encoder thru a transmit-编码器,这样就不会有喚音信号出现在电源线上。ting line completely shielded so that no noise occurrs onpower line将屏蔽线接地以稳定信号Stable potential should be maintained by grounding thehield有必要加长屏蔽线,这样在编码器附近的传输线就It is necessary to distribute lines so that a transmitting不会被暴露在屏蔽线外面。line should not be exposed from the shield near anencoder删5编码带输出信号有尖峰的情况5. IN CASE OF SPIKE WAVESBETWEEN OUTPUT SIGNALSFOR AN ENCODER在尖峰脉冲出现的情况下,将由双绞线传送信号消In case of spike waves as shown in fig 3, Spike waves除尖峰脉冲。shall be deleted by transmitting by twist pair shield line尖峰信号尖峰信号图-3峰形波图-3峰形波Fig 3 spike wavesFig 3 spike waves6.编码器盒的潜在安全措施6. POTENTIAL STABILIZATION FORAN ENCODER CASE编码器盒必须被保持在稳定的电位状态。An encoder case must be maintained in stable potential5[AnD艾而特传送距离TRANSMITTING DISTANCE在开放集电极的情况下!IN CASE OF OPEN COLLECTOR传输距离在大约50m以内(12VDC上拉),20mA集电极Transmission within a distance of about 50m(12V DC pull电流将是允许的!up) and 20mA as collector current shall be allowable在长距离传输的情况下,带光耦的接受电路在图4In case of a long range transmission, receiving circuit with适合消灭在传输线中的噪音!photo couplers in fig. 4 is suitable for eliminating noisein transmission编码器屏酸线编码器屏蔽线EncoderShield CableShield Cable≤RR2Dc输出输出Output图-4Fig.4图-4Fig.4在长线驱动的情况下IN CASE OF LINE DRIVER26Ls3126LS32(编码器 Encoder/※传送距离1km以下编码器 Encoder/※传送距离1m以下Transfer distance 1km MaxTransfer distance 1km max双絞线屏蔽双绞线屏蔽Twisted Pair Shield cableTwisted Pair Shield Cable图-5Fg.5图-5Fig.5在推拉互补的情况下!IN CASE OF COMPLIMENTARY双绞线屏蔽双绞线屏辙Twisted Pair Shield CableTwisted Pair Shield CableA:2Sc3733B: 2SA1电源 Power SupplyA2sC3733电源 Power SupplyB2SA1460A这XGNDXXXX GND厂输出信号线输出信号线itput signal编码器 EncoderL:负载L编码器EL:负载ncodeL: Load怎样使用编码器控制信号H0WT0 USE ENCODER G0 NTROL SIGNALS反向输入REVERSE INPUT通过端了“”或‘L”输入可以改变编4.7kgEncoder direction can be changed by码器方向,CCW和CW之间切换成为可能。输入inputting Hor L to this terminal.如果不需要改变方向,电路输入4.7K欢In case of no necessity of changing相对的电压为正5伏电压,或接地direction wire this terminal to +5v thru4.7K Q2 or ground to the terminal.门集输入GATE INPUT在该端子输入"凵"低电平可以保持编码器的Angle data for an encoder shall be held角度数据(直到输入高电平将数据锁存)by inputting L to this terminal(Data shall be latched until H is输入putted)数据输入门电路后,大约需10μs的时间rptAfter inputting data to gate, about 10us米锁存数据,因此这段时间过去后才能is required to latch data. So data can be刷新数据。renewed after passing this elapsed time.〖)AnD艾而特26用语定义DEFINITIONS在本书中主要术语的定义如下Definitions of principal terminology used in this catalog areas follows①旋转式编码器:一种将轴旋转角度转化为数字信息的检测① Rotary encoder: a detector that converts the rotary dis.placement of the shaft into digital signal.②增量型:根据轴旋转位移输出脉冲序列的类型2)Incremental type The type that outputs a pulse train inaccordance with the rotary displacement of the shaft.③光电型:通过检测旋转轴上改变的光量来接收信号的类型, Optical type. The type that rece, due to is by detecting在轴上附带了光电检测机构和光栅the shaft, coming with an optical detecting mechanismand an optical lattice fixed to the shaft.④磁性型:通过检测轴上旋转而改变的磁场来接收信号4 Magnetic type The type that receives signals by detect-ing the change in the magnetic field due to the rotation ofthe shaft, coming with an magnetic detecting mechanismand a magnetic lattice fixed to the shaft⑤2相输出:一种由A、B相输出信号组成的模式,其相位差为⑤2 phase output: A mode with two outputs called A phase/4周期。⑥6相输出:一种由A、B、Z相和U、V、W相组成的模式。(66-phase output: A mode consisting of A, B Phase andZero reference pulse commutation output of UWw signal⑦参考0位:也叫做Z相,作为转一圈的位置参考(7) Zero reference: Output(also called Z phase)which servesas reference for the position during one rotation.⑧开集输出:输出采川共发射极电路,并且集电极开路。(8)Open collector output An output circuit having the emitter of the transistor of the output circuit as common ancthe collector of open typeNPNNPNK⑨长线驱动输出:输出电路兼容EA(电子工业协会)(9) Line driver output Output circuit in compliance with EIARS-122A(Electric Industries Association)RS-422A(Some products are excepted from the standard.c outo out⑩最大旋转速度:轴的旋转对机械允许的速度最大值(10 Maximum rotation speed: The value indicating the maximum revolving speed mechanically permissible witrespect to the rotation of the shaft.假①最大响应频率:轴的旋转对电气响应的最大频率(有时受① Maximum response frequency: Frequency showing th最大转速限制)。limit of electrical response with respect to the rotationtne shaft(Sometimes limited by the maximum permissiblrotation speed)①2径向负载:轴的径向负载(12 Radial load: A vertical load onto the shaft①3推力负载:轴的轴向负载。(13)Thrust load A longitudinal load onto the shaft⑩轴类型:从旋转式编码器本身连接轴的轴结构。(14) Shaft type A structure with a shaft projecting from throtary encoder body.⑩中空轴类型:轴中空,被测量部分的轴直接被插入来迮接。① Hollow shaft type: A shaft with a hole inside, into whica shaft of the measured side is directly inserted for co⑩UW信号:元刷马达的120度相位差3信号(电气角16 UVW signal: Three signals of 120 phase difference forbrushless motor.240W①绝对编码器的备用电池:多回转绝对值编码器上用来提供 Battery backup absolute encoder: A multiturn absolu给计数ICencoder with counter IC provided within it.⑩3串行传输:传达许多数据信号系统以时差给电路的Serial transmission A system of transmitting many da输出线signals with time differences to an output line of a circuit27【AnD艾而特1.保护构造的种类和各类命名Types and Designations of protective structure表1防止固体物进入的保护结构种类Table 1 Types of Protective Structure against Entry of Solids第1记号保护等级First CodingProtection Degree3(半封闭型)固体的末端直径2.5mm或不能进入甲面。3( Semi totally-enclosed typeEnds of solids 2.5mm or over in diameter do not enter inside4(全封閉型)固体的末端直径1.0mm或不进入里面。4(Totally-enclosed typeEnds of solids 1. 0mm or over in diameter do not enter inside5(防尘型编码器所定的动作及安全性阻止粉尘进入。5(Dustproof typeDust that impairs the designed operation or safety of the rotary encoder do not enter inside6(耐尘型)粉尘不进入里面。6(Dusttight typeDust particles do not enter inside.表2对水侵入的保护结构的种类Table 2 Types of Protective Stucture against Entry of Water第2记号保护等级Second CodingProtection Degree0(开放型)不能防止水不进入。o(Open typeNot protected against entry of water.2(防滴2型)沿垂直15度以内下落水滴没有损害。2(Drip-proof 2 typeSubject to no harmful effects by waterdrops falling at angles 15 or less from vertical.3(防雨型)沿垂直60度以内下落水滴没有损害。3(Rain-proof typeSubject to no harmful effects by waterdrops falling at angles 60%or less from vertical4(防喷雾型)由任意方向喷雾都没有损害。4(Spray-proof type,Subject to no harmful effects by water spray from any direction.5(防喷射型)由任意方向喷射都没有损害。5( Jet-proof typeSubject to no harmful effects by water jets from any direction6(防水型)由任何方向直接喷流的水都没有损害。6(Water-proof type)Impervious to water in strong jets from any direction. ( Note 1)7(防浸型)规定的压力和时间浸没在水之下没有水进入7(Immersion-proof typeNo water entering when immersed under water at specified pressure for specified time注:耐水型意思是产品结构上不会让强水柱由任意方向进入,但Note(1)"Water-proof"means a structure that does not allow the entry of假不代表结构允许在水下使用water against strong water jets from any directions, but it doesnot mean a structure that allows use under water.2.保护构造的命名2. Designations of Protective Structure编码器的防护结构的命名包括防护结构文字IP,第1The designation of protective structure of a rotary记号和第2记号次序。encoder is comprised with IP meaning the protectivestructure. first characteristic numeral and second characteristic numeral in this order如果或第一代码或第二个代码不被指定,它必须由XIn case either the first code or the second code is not代表specified, it must be represented by X.例1|P40|P40Characteristic letters例2|P65第2记号(开放型)Example 1 IP 40 P 40Example 2 IP 652nd characteristic numeral例3|P4X第1记号(全闭型)例4|PX5Example 3 IP 4X1st characteristic numeralExample 4 IPX5(AnD艾而特28换算表CONVERSION TABLE二进制总数°(度)(分(秒Binary Bit Countsdegree(min)(sec)128281251687510125001.406258437550625095120.70312542.1875253125100351562521.093751265632,0480.1757812510.546875632811240960.087890642552734375316.411381920.0439453132.636718751582014163840.0219726561.31835937579101532,7680.0109863280.65917968839551665,5360.0054931640.3295898441978131,0720.0027465820.1647949229.18262,1440.0013732910.0823974614.94192880.0006866460.0411982.201.0485760.003433230.0205993651.242,097,1520.0001716610.0102996830.624,194,3040.0000858310.0051498410.31228388,6080.0000429150.0025749210.152416,777,2160.0000214580.00128746033.5544320.00010290.0006437300.0467,1088640.00000536400003218650.019134,217,7280.0000026820.0001609330010268435,456000001410.000804660.00229536,870,9120.0000006710.000040233301,073,741,8240.0000003350.0000201170.001角度换算表ANGLE CONVERSION TABLE1弧度( radian)=57295780=34377468=206,264801°=0174533弧度( radian)=17.4533mrad1=00290888弧度( radian)=290888mrad1”=.00000484814弧度( radian)=00484814mrad.角度概念角度(视角)(视角d相当于人的标准身高17T10.000秒(28度)35m秒(0.28度350m秒(0.028度3.5km10秒35km(东京←→八王子)(饭田←→伊那2秒180km(东京←·饭田)1秒350km(东京←→京都)0.6秒东京←→八户)0.5秒650km(饭田←→八户0.1秒冲绳←→北海道稚内5.00km(到达静止卫星的距离角度x距离29【△DD艾而特
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