Winkelschritten

Winkelschritte ist der Begriff für diskrete Winkelincremente, die verwendet werden, um eine kontinuierliche Rotation oder Orientierung in messbaren, digitalen Schritten abzubilden. Ein Winkelschritt bezeichnet demnach den kleinsten Winkelabstand, der in einem System beobachtet, erzeugt oder verarbeitet werden kann. Die Größe eines Winkelschritts wird meist in Grad oder Radiant angegeben; der Gesamtbereich einer Rotation lässt sich durch die Anzahl der Schritte bestimmen.

Verbreitete Anwendungsgebiete finden sich in Mess- und Regelungstechnik, Elektronik sowie Informatik. In Rotationssensoren und Encodern gibt der Winkelschritt die Auflösung eines Signals an, beispielsweise liefert ein Inkremental Encoder mit 1024 Codes pro Umdrehung einen Winkelschritt von etwa 0,3516 Grad. In der Robotik dient die Diskretisierung von Drehungen der Trajektorienplanung, während in Computergrafik und Simulation Rotationen oft in festen Winkelschritten aktualisiert werden, um Rechenaufwand zu begrenzen und deterministische Ergebnisse zu erzielen.

Berechnungstechnisch gilt: Für einen gegebenen Winkeldisziplinierungsbereich Δθ und eine Schrittzahl m ergibt sich der Winkelschritt als Δ = Δθ/m. Typische Kontextbeispiele umfassen ganze Umdrehungen (360° oder 2π Rad) oder Teilbereiche davon, deren Schrittzahl je nach Anforderung an Genauigkeit und Reaktionsgeschwindigkeit variiert.

Vor- und Nachteile: Winkelschritte ermöglichen einfache Implementierung, zuverlässige Hardware-Schnittstellen und deterministische Abläufe. Sie führen jedoch zu Quantisierungsfehlern, möglicher Aliasbildung und geringerer Genauigkeit im Vergleich zu kontinuierlicher Steuerung; größere Schritte erhöhen die Reaktionsfähigkeit, während kleinere Schritte mehr Rechenleistung erfordern.

Siehe auch: Winkelauflösung, Encoder, Inkrementalgeber, Steppermotor, Diskretisierung.