光电编码器的应用与发展

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1、光电编码器的应用与发展2012-7-16(XXXX,XXXX,XXXX)摘要：为了解光电编码器应用与发展趋势，通过描述光电编码器的分类及其特点、国内外发展现状以及其应用，指出了光电编码器在数控机床、机器人、高精度闭环调速系统、伺服系统等领域中得到了广泛的应用，并且朝着高精度、高分辨率、高频响、小型化、智能化、标准化等方向发展。关键词：光电编码器；增量式；绝对式；数控系统ApplicationandDevelopmentofPhotoelectricEncoderXXX(XXXX,XXXX,XXXX)Abstract:Inordertounderstandtheappli

2、cationanddevelopmentofthephotoelectricencoder,describedtheclassification,characteristics,domesticandforeignpresentsituation,applicationofphotoelectricencoder.ItpointsoutthatthephotoelectricencoderhasawiderangeofapplicationinthefieldofNCmachine,robot,highprecisionclosedloopspeedregulation

3、system,servosystemandsoon.Andhigh-precision,high-resolution,high-frequency,miniaturization,intelligence,andstandardizationwillbecomethedevelopmenttrendofphotoelectricencoder.Keywords:photoelectricencoderincrementtypeabsolutetypenumericalcontrolsystem0引言光电编码器[1]是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转化成脉冲

4、或数字量的传感器，其分辨率高、精度高、结构简单、体积小、使用可靠等优点使其在数控机床、机器人、高精度闭环调速系统、伺服系统等领域中得到了广泛的应用。光电编码器主要用于速度或位置（角度）的检测。其工作原理如图1所示。图1光电编码器的工作原理根据光电编码器产生脉冲的方式不同，可以分为增量式、绝对式以及复合式三大类[2]。按编码器运动部件的运动方式来分，可以分为旋转式和直线式两种。旋转式光电编码器容易做成全封闭型式，易于实现小型化，传感长度较长，具有较长的环境适用能力，因而在实际工业生产中得到广泛的应用，本文主要针对旋转式光电编码器进行了探讨。1国内外发展现状及趋势光电编码器

5、是一种集光、机、电为一体的数字化检测装置，它具有分辨率高、精度高、结构简单、体积小、使用可靠、易于维护、性价比高等优点。近十多年来，已发展为一种成熟的多规格、高性能的系列工业化产品，在数控机床、机器人、雷达、光电经纬仪、地面指挥仪、高精度闭环调速系统、伺服系统等诸多领域中得到了广泛的应用[3-6]。目前用于应于数控机床、交流伺服电机、电梯等对精度、质量可靠性有严格要求场合的编码器多使用高精度同步控制光电编码器。国内技术水平远落后于国际先进水平，不能满足国内及国际市场的需求。因此造成当前数控机床、交流伺服控制等工业场所需高性能、高精度同步控制光电编码器基本依靠进口解决。目

6、前，活跃在我国编码器市场上的国外产品主有德国的Heidenhain、Meyle、Turck，美国的GPI，日本的多摩川，英国的Renishaw，韩国的Metronix、Autonics。国内生产的光电编码器主要来自中达电通。目前用于机器人位置和速度控制的传感器主要倾向于小型高分辨率的光电编码器。因此，如何使光电编码器小型化，且具有较高的分辨率以满足机器人的控制要求是研究的热点问题。另外，近来研制出来的基于图像识别的编码器也是值得一提的。基于图像识别的编码器是NASA研制的一种全新的、以图像处理技术为基础的绝对式光电编码器，它打破了以往的基于莫尔条纹计数的计量原理，采用计

7、算图像质心移动量的方式来获得位置信息，最高可达27位分辨率，其目前已成功应用于NASA的精密制导传感器、扫描反射镜转台、干涉仪的扫描转台和六自由度平台等项目中。近年来光电编码器的发展动向：第一，设计专用产品。例如，中达电通设计了CNC专用增量式编码器和伺服电机专用型编码器，新推出CNC主轴专用的CS7系列编码器，设计的结构紧凑、外型小巧，分辨率较高，采用线驱动输出，转速快。第二，优化产品结构。编码器生产厂主要专注于光电编码器的光路、电路与机械3部分的设计与制作。此外，还特别关注小型化、轻量化与密封性。第三，进一步提高光电编码器的性能，制造