专题讲座——光电编码器

1、河南理工大学-机电一体化课程本讲学习的主要内容：本讲学习的主要内容：1 1 光电编码器分类光电编码器分类2 2 增量式光电编码器增量式光电编码器3 3 绝对式光电编码器绝对式光电编码器4 4 光电编码器的应用光电编码器的应用专题：光电编码器专题：光电编码器河南理工大学-机电一体化课程 编码器是将直线编码器是将直线运动和转角运动变换运动和转角运动变换为数字信号进行测量为数字信号进行测量的一种传感器。有光的一种传感器。有光电式、电磁式和接触电式、电磁式和接触式等各种类型。式等各种类型。光电编码器简介光电编码器简介河南理工大学-机电一体化课程1构造类型构造类型转动方式转动方式 直线直线 线性编码器线

2、性编码器 转动转动 转轴编码器转轴编码器 光束形式光束形式 透射式透射式 反射式反射式 1 1 光电编码器的分类光电编码器的分类河南理工大学-机电一体化课程2信号性质信号性质 增量式增量式 辨别方向辨别方向零位信号零位信号 绝对式绝对式 绝对式编码器绝对式编码器 可辨向的增量式可辨向的增量式编码器编码器 不可辨向的脉冲不可辨向的脉冲发生器发生器 有零位信号有零位信号 无零位信号无零位信号 1 1 光电编码器的分类光电编码器的分类河南理工大学-机电一体化课程信号航空插头信号航空插头光电编码器外形图光电编码器外形图1 1 光电编码器的分类光电编码器的分类河南理工大学-机电一体化课程 拉线式角编拉线

3、式角编码器利用线轮，码器利用线轮，能将直线运动转能将直线运动转换成旋转运动。换成旋转运动。1 1 光电编码器的分类光电编码器的分类河南理工大学-机电一体化课程（参考德国图尔克传感与自动化技术专业公司）（参考德国图尔克传感与自动化技术专业公司）1 1 光电编码器的分类光电编码器的分类河南理工大学-机电一体化课程其他光电编码器外形图其他光电编码器外形图1 1 光电编码器的分类光电编码器的分类河南理工大学-机电一体化课程转轴转轴盘码及盘码及狭缝狭缝光敏元件光敏元件光栏板及辨向用的光栏板及辨向用的A、B狭缝狭缝LEDABC零位标志零位标志ABC2 2 增量式光电编码器增量式光电编码器河南理工大学-机电

4、一体化课程结构示意图结构示意图l均匀分布透光槽的编均匀分布透光槽的编 码盘码盘2LED光源光源3光栏板上狭缝光栏板上狭缝4sin信号接收器信号接收器5cos信号接收器信号接收器6零位读出光电元件零位读出光电元件7转轴转轴8零位标记槽零位标记槽2 2 增量式光电编码器增量式光电编码器河南理工大学-机电一体化课程增量式编码器原理动画演示增量式编码器原理动画演示2 2 增量式光电编码器增量式光电编码器河南理工大学-机电一体化课程1辨向信号和零标志辨向信号和零标志 在前图的码盘里圈，还有一个狭缝在前图的码盘里圈，还有一个狭缝C，每转，每转能产生一个脉冲，该脉冲信号又称能产生一个脉冲，该脉冲信号又称“一

5、转信号一转信号”或零标志脉冲，作为测量的起始基准。或零标志脉冲，作为测量的起始基准。 光栏板上的两个狭光栏板上的两个狭缝距离是码盘上的两个缝距离是码盘上的两个狭缝距离的（狭缝距离的（m +1/4）倍，倍，m 为正整数，并设为正整数，并设置了两组光敏元件置了两组光敏元件A、B，又称为又称为sin、cos元件。元件。2 2 增量式光电编码器增量式光电编码器河南理工大学-机电一体化课程 测量精度取决于它所能分辨的最小角度，这测量精度取决于它所能分辨的最小角度，这与码盘圆周上的狭缝条纹数与码盘圆周上的狭缝条纹数 n 有关，即最小能分有关，即最小能分辨的角度及分辨率为：辨的角度及分辨率为： 360n1

6、n2增量式光电编码器的分辨力及分辨率增量式光电编码器的分辨力及分辨率分辨力为分辨力为分辨率为分辨率为2 2 增量式光电编码器增量式光电编码器河南理工大学-机电一体化课程二、绝对式光电编码器二、绝对式光电编码器绝对式编码器按照角度直接进行编码，直接用数绝对式编码器按照角度直接进行编码，直接用数字代码表示。字代码表示。根据内部结构和检测方式有接触式、光电式等。根据内部结构和检测方式有接触式、光电式等。绝对式光电编码器的编码盘由透明及不透明区组绝对式光电编码器的编码盘由透明及不透明区组成，编码盘上码道的条数就是数码的位数。成，编码盘上码道的条数就是数码的位数。 3 3 绝对式光电编码器绝对式光电编码

7、器河南理工大学-机电一体化课程绝对式光电编码器原理动画演示绝对式光电编码器原理动画演示3 3 绝对式光电编码器绝对式光电编码器河南理工大学-机电一体化课程绝对式光电编码器的结构示意图绝对式光电编码器的结构示意图1光源；光源；2透镜；透镜；3编码盘；编码盘；4狭缝；狭缝；5光电元件光电元件3 3 绝对式光电编码器绝对式光电编码器河南理工大学-机电一体化课程 a）光电码盘的平面结构（）光电码盘的平面结构（8码道）码道） b）光电码盘与光源、光敏元件的对应关系（）光电码盘与光源、光敏元件的对应关系（4码道）码道） 3 3 绝对式光电编码器绝对式光电编码器河南理工大学-机电一体化课程 绝对式光电编码器

8、测量精度取决于它所能分绝对式光电编码器测量精度取决于它所能分辨的最小角度，这与码盘上的码道数辨的最小角度，这与码盘上的码道数 n 有关，即有关，即最小能分辨的角度及分辨率为：最小能分辨的角度及分辨率为： 分辨力分辨力 分辨率分辨率 为了避免位置不分明而引起的粗大误差，可采用为了避免位置不分明而引起的粗大误差，可采用格雷码（格雷码（Groy code）图案的编码盘。）图案的编码盘。3602n1 2n3 3 绝对式光电编码器绝对式光电编码器河南理工大学-机电一体化课程格雷码和自然二进制码的比较表格雷码和自然二进制码的比较表D十进制十进制B二进制二进制R格雷码格雷码D十进制十进制B二进制二进制R格雷

9、码格雷码0123456700000001001000110100010101100111000000010011001001100111010101008910111213141510001001101010111100110111101111110011011111111010101011100110003 3 绝对式光电编码器绝对式光电编码器河南理工大学-机电一体化课程绝对式光电编码器测角仪原理图绝对式光电编码器测角仪原理图1光源；光源；2聚光镜；聚光镜；3编码盘；编码盘；4狭缝光阑狭缝光阑3 3 绝对式光电编码器绝对式光电编码器河南理工大学-机电一体化课程透光区透光区不透光区不透光区零位

10、标志零位标志增量式增量式绝对式绝对式增量式、增量式、绝对式有绝对式有何区别？何区别？3 3 绝对式光电编码器绝对式光电编码器河南理工大学-机电一体化课程1位置测量位置测量光光电电编编码码器器位位置置测测量量动动画画演演示示4 4 光电编码器的应用光电编码器的应用河南理工大学-机电一体化课程 轴环式数显表外形图轴环式数显表外形图1数显面板数显面板 2轴环轴环 3穿轴孔穿轴孔 4电源线电源线 5复位机构复位机构4 4 光电编码器的应用光电编码器的应用河南理工大学-机电一体化课程工位定位示意图工位定位示意图1绝对式编码器绝对式编码器2电动机电动机 3转轴转轴 4转盘转盘 5工件工件 6刀具刀具 4 4 光电编码器的应用光电编码器的应用河南理工大学-机电一体化课程数数控控加加工工中中心心4 4 光电编码器的应用光电编码器的应用河南理工大学-机电一体化课程在数控加工中心的刀在数控加工中心的刀库选刀控制中的应用库选刀控制中的应用旋转刀库旋转刀库被加工工件被加工工件刀具刀具角编码器的输出角编码器的输出为当前刀具号为当前刀具号4 4 光电编码器的应用光电编码器的应用河南理工大学-机电一体化课程用不同的刀具加工复杂的工件用不同的刀具加工复杂的工件4 4 光电编码器的应用光电编码器的应用河南理工大学-机电一体化课程2转速测量转速测量光电编码器转速测量动画演示光电编码器转