光电码盘PPT演示课件
合集下载
光电码盘
1．位置测量 光 电 编 码 器 位 置 测 量 动 画 演 示
2．转速测量
光电编码器转速测量动画演示
3.在伺服电机中的应用
应用方面：
•转速测量 •转子磁极位置测量 •角位移测量
End the 4.2
光电码盘演示
4个电刷
4位二进制 码盘 +5V输入 公共码道 最小分辨角度为 α=360°/2n
二进制码存在的问题：
（1）提高分辨力困难。
例如：二进制码盘，为了达到1〞左右的分辨力，
பைடு நூலகம்
需要采用20位以上的码盘，若码盘直径是400mm
时，其外圈分度间隔仅1um左右，这不仅要求刻 划精确，而且要彼此对准，这在加工上非常困难。
2.循环码代替二进制码
(1)n位循环码码盘具有2n种 不同编码； (2)循环码码盘具有轴对称 性，其最高位相反，其 余各位相同； (3)循环码为无权码； (4)循环码码盘转到相邻区 域时，编码中只有一位 发生变化，不会产生粗 误差。
6位循环码码盘
4.2.3 二进制码与循环码的转换
4位二进制码与循环码的对照表
光电码盘是由光学玻璃制成，在上面刻有许多同 心码道，每个码道上都有按一定规律排列的透光 码盘的构造 和不透光部分，也就是亮区和暗区。
工作时，光投射在码盘上，码盘随运动物体一起旋转，透过亮 区的光经过狭缝后由光敏元件接受，光敏元件的排列与码道一 一对应，对于亮区和暗区的光敏元件输出的信号，前者为“1”， 后者为“ 0”，当码盘旋转在不同位置时，光敏元件输出信号的 1－光源 2－柱面镜 3－码盘 4－狭缝 5－光电元件 组合反映出一定规律的数字量，代表了码盘轴的角位移。
（2）由于是有权码，所以存在粗误差。所谓粗误差参 见下图所示，这是一个四位二进制码盘展开图（图a)。 当读数狭缝处于AA位置时，正确读数0111（十进制7）。 若码道暗区做的太短，就会误读成1111（十进制15，相 当8个间隔）；反之若暗区做得太长，当狭缝处于 A’A’位 置时，就会将1000（十进制8）读成0000（十进制0，也 相等8个间隔），这就是粗误差。
光电编码器基础知识培训 PPT课件
7
Confidential and internal use only
UVW ASIC ABZ ASIC
正在发光的LED、 Lens组合件
码盘
8
Confidential and internal use only
111870-0002 LED、Lens组合件
ABZ ASIC 整体放大图
ASIC的局部放大图
5
Confidential and internal use only
增量信号：
由A，B，Z等信号组成可以反 应出当前编码器的运行状态。
如：在单位时间内，用户接受 到的脉冲数就反应出了编码器运行 的速度，包括速率和方向。
磁极信号（UVW信号）：
由U、V、W等信号组成可以代 替电机中的电刷切换电机的磁极电 流方向。用来控制电机的运行。
•从机械结构分 •1组合式 2无轴承(M series) 3封闭式
21
Confidential and internal use only
3 编码器的主要技术参数 脉冲 精度 时针方向 电源电压 消耗电流
电压输出 集电极开路 驱动器输出 信号协议 互补输出 绝缘阻抗 响应频率 启动力拒 径向跳动 轴向串动 端面跳动 时针方向 最大机械转速
19
Confidential and internal use only
20
Confidential and internal use only
2 编码器的主要分类
•从工作原理分 •1光电式 2磁电式 3机械式
•从信号分 •1增量式(F10 F14 F18) •2绝对式(AC58)
•从轴形式分 •1空心轴(F series) 2实心轴(RI41 RI58 76)
光电码盘
29
双通道编码器输出脉冲之间相差为90 。 双通道编码器输出脉冲之间相差为 90º。 能使接收脉冲的 90 电子设备接收轴的旋转感应信号， 电子设备接收轴的旋转感应信号，因此可用来实现双向的 定位控制；另外， 定位控制；另外，三通道增量型旋转编码器每一圈产生一 个称之为零位信号的脉冲。 个称之为零位信号的脉冲。
16
4.2.3 二进制码与循环码的转换
4位二进制码与循环码的对照表 位二进制码与循环码的对照表
Y = A B + AB = A ⊕ B
遵循输入取值不同为“1”,取值相同为 0”的规 取值相同为“ 遵循输入取值不同为“1”,取值相同为“0”的规 输入取值不同为 律
返 回 上一页 下一页
C n = Rn C i = C i +1 ⊕ Ri Ri = C i +1 ⊕ C i
= ∑ i ×r a
i=−m
n−1
i
10
误差问题?? 误差问题
1） 编码器的精度取决于码盘的精度，分辨率则决 编码器的精度取决于码盘的精度 精度， 定于码道的数目。 定于码道的数目 数目。 措施： 措施：需要增大码盘的尺寸以容纳更多的码道 （对工艺提出很高要求），易产生衍射。 对工艺提出很高要求），易产生衍射。 ），易产生衍射 2）同步困难：相邻两码之间若有一个码道提前或延 ）同步困难： 后，会造成读码误差。 会造成读码误差。
例如--对于一个刻划直径为400mm 20位码盘 400mm的 位码盘， 例如--对于一个刻划直径为400mm的20位码盘，其外圈分
划间隔不到1.2μm 划间隔不到1.2μm
23
多盘编码器： 多盘编码器：
采用几个码盘通过机械传动装置连成一起的码盘组， 采用几个码盘通过机械传动装置连成一起的码盘组，则可 大大提高分辨率，而且可以用来测定转速。 大大提高分辨率，而且可以用来测定转速。
智能传感器技术之光电编码器课件
随着材料科学和制造工艺的进步，光电编码器的精度和可靠性将 得到进一步提升，能够满足更严格的应用需求。
智能化与集成化
智能传感器技术将与光电编码器进一步融合，实现编码器的智能化 和集成化，提高其自适应和自我诊断能力。
无线连接与远程监控
通过无线通信技术，光电编码器将能够实现远程监控和数据传输， 提高设备管理和维护的便捷性。
光电转换原理的核心在于光敏元件的响应特性，即在不同光照条件下，光敏元件 能够产生相应的电信号。
信号处理原理
信号处理原理是指对获取的原始电信号进行处理，以提取出 所需的信息。在光电编码器中，信号处理电路负责对光电转 换电路输出的电信号进行处理。
信号处理电路通常包括放大器、滤波器、整形电路等，用于 对原始电信号进行放大、滤波和整形，以便后续的解码和计 数。
工作原理
光电编码器主要由光源、光敏元件、光电码盘和信号处理电路组成。当码盘转 动时，光敏元件接收到的光线会发生变化，从而产生电信号，经过信号处理电 路处理后输出相应的数字或脉冲信号。
光电编码器的分类与特点
分类
根据码盘的不同，光电编码器可分为 绝对式和增量式两种。绝对式编码器 具有唯一对应的输出码，而增量式编 码器则输出脉冲信号。
CHAPTER 03
光电编码器的性能指标
分辨率与精度
分辨率
光电编码器能够检测到的最小角度变 化量，通常以度（°）或弧度（rad） 为单位。分辨率越高，检测角度变化 的能力越强。
精度
光电编码器实际测量的角度值与真实 角度值的偏差程度。精度越高，测量 结果越准确。
工作环境要求
工作温度
光电编码器正常工作的环 境温度范围，通常为20°C至70°C。
采用屏蔽电缆、远离干扰源等措施，减少信 号干扰。
智能化与集成化
智能传感器技术将与光电编码器进一步融合，实现编码器的智能化 和集成化，提高其自适应和自我诊断能力。
无线连接与远程监控
通过无线通信技术，光电编码器将能够实现远程监控和数据传输， 提高设备管理和维护的便捷性。
光电转换原理的核心在于光敏元件的响应特性，即在不同光照条件下，光敏元件 能够产生相应的电信号。
信号处理原理
信号处理原理是指对获取的原始电信号进行处理，以提取出 所需的信息。在光电编码器中，信号处理电路负责对光电转 换电路输出的电信号进行处理。
信号处理电路通常包括放大器、滤波器、整形电路等，用于 对原始电信号进行放大、滤波和整形，以便后续的解码和计 数。
工作原理
光电编码器主要由光源、光敏元件、光电码盘和信号处理电路组成。当码盘转 动时，光敏元件接收到的光线会发生变化，从而产生电信号，经过信号处理电 路处理后输出相应的数字或脉冲信号。
光电编码器的分类与特点
分类
根据码盘的不同，光电编码器可分为 绝对式和增量式两种。绝对式编码器 具有唯一对应的输出码，而增量式编 码器则输出脉冲信号。
CHAPTER 03
光电编码器的性能指标
分辨率与精度
分辨率
光电编码器能够检测到的最小角度变 化量，通常以度（°）或弧度（rad） 为单位。分辨率越高，检测角度变化 的能力越强。
精度
光电编码器实际测量的角度值与真实 角度值的偏差程度。精度越高，测量 结果越准确。
工作环境要求
工作温度
光电编码器正常工作的环 境温度范围，通常为20°C至70°C。
采用屏蔽电缆、远离干扰源等措施，减少信 号干扰。
光电编码器
增量式编码器 光栏板及辨向用的A、B狭缝
A A C
B
光敏元件
B C
盘码及 狭缝 零位标志
应用：
长春第一光学仪器厂生产的CHA系列实心轴增量式编码器， 其外径 40，轴径 6
当光栅盘随被测工作轴一起转动时，每转过一个缝隙，光电管就 会感受到一次光线的明暗变化，使光电管的电阻值改变，这样就 把光线的明暗变化转变成电信号的强弱变化，而这个电信号的强 弱变化近似于正弦波的信号，经过整形和放大等处理，变换成脉 冲信号。通过计数器计量脉冲的数目，即可测定旋转运动的角位 移；通过计量脉冲的频率，即可测定旋转运动的转速，测量结果 可以通过数字显示装置进行显示或直接输入到数控系统中
• 光电编码器的测量精度取决于它所能分辨 的最小角度，而这与光栅盘圆周的条纹数 有关，即分辨角 分辨角α=360°/条纹 如果数条纹数为1024， 则分辨角α=360°/1024=0.352°。
• 为了判断光栅盘转动的方向，可采用图5.4a)的逻辑控 制电路,将光电管A、B信号（也就是中的0°及90 ° 信 号）放大整形后变成a、b两组方波。a组分成两路，一 路直接微分产生脉冲d，另一组经反相后再微分得到脉 冲e。d、e两路脉冲进入与门电路后分别输出正转脉冲f 和反转脉冲g。 （运用我们学过的数字电子技术知识同 学们从时序图可以分析出） b组方波作为与门的控制信 号，使光电盘正转时f有脉冲输出，反转时g有脉冲输出， 这样就可判别光电编码器的旋转方向。 • 光电编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度， 而这与光栅盘圆周的条纹数有关，即分辨角 分辨角α=360°/条纹 如果数条纹数为1024， 则分辨角α=360°/1024=0.352°。
图5-2-1 接触式码盘
Q
360 2
4.2 光电码盘
绝对式编码器
24
a.增量式编码器特点：
增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，其
计数起点任意设定，可实现多圈无限累加和测量。
编码器轴转一圈会输出固定的脉冲，脉冲数由编码
器光栅的线数决定。
需要提高分辨率时，可利用90度相位差的
A、B 两
路信号进行倍频或更换高分辨率编码器。
25
增量型旋转编码器
轴的每圈转动，增量型编码 器提供一定数量的脉冲。 周期性的测量或者单位时间 内的脉冲计数可以用来测量 移动的速度。 如果在一个参考点后面脉冲 数被累加，计算值就代表了 转动角度或行程的参数。
26
双通道编码器输出脉冲之间相差为90º 。能使接收脉冲的 电子设备接收轴的旋转感应信号，因此可用来实现双向的 定位控制；另外，三通道增量型旋转编码器每一圈产生一 个称之为零位信号的脉冲。
例如--对于一个刻划直径为400mm的20位码盘，其外圈分
划间隔不到1.2μm。
30
多盘编码器：
采用几个码盘，通过机械传动装置连成一起的码盘 组，大大提高分辨率，而且可以用来测定转速。
31
编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理:
当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘（或多 组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈 数的编码，以扩大编码器的测量范围。 它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不 重复，而无需记忆。
32
4.2.5 应用
狭缝
光
光学码盘测角仪的原理图
放大 光电元件
鉴幅整形
纠错
光源
聚光镜
寄存 码盘 当量变换 显示译码
光源1通过大孔径聚光镜2形成均匀狭长的光束照射到码盘3上。 根据码盘所处的转角位置，位于狭缝4后面的一排光电元件5输出 相应的电信号。该信号经过放大、鉴幅、整形后，再经当量变换， 33 最后译码显示。
24
a.增量式编码器特点：
增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，其
计数起点任意设定，可实现多圈无限累加和测量。
编码器轴转一圈会输出固定的脉冲，脉冲数由编码
器光栅的线数决定。
需要提高分辨率时，可利用90度相位差的
A、B 两
路信号进行倍频或更换高分辨率编码器。
25
增量型旋转编码器
轴的每圈转动，增量型编码 器提供一定数量的脉冲。 周期性的测量或者单位时间 内的脉冲计数可以用来测量 移动的速度。 如果在一个参考点后面脉冲 数被累加，计算值就代表了 转动角度或行程的参数。
26
双通道编码器输出脉冲之间相差为90º 。能使接收脉冲的 电子设备接收轴的旋转感应信号，因此可用来实现双向的 定位控制；另外，三通道增量型旋转编码器每一圈产生一 个称之为零位信号的脉冲。
例如--对于一个刻划直径为400mm的20位码盘，其外圈分
划间隔不到1.2μm。
30
多盘编码器：
采用几个码盘，通过机械传动装置连成一起的码盘 组，大大提高分辨率，而且可以用来测定转速。
31
编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理:
当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘（或多 组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈 数的编码，以扩大编码器的测量范围。 它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不 重复，而无需记忆。
32
4.2.5 应用
狭缝
光
光学码盘测角仪的原理图
放大 光电元件
鉴幅整形
纠错
光源
聚光镜
寄存 码盘 当量变换 显示译码
光源1通过大孔径聚光镜2形成均匀狭长的光束照射到码盘3上。 根据码盘所处的转角位置，位于狭缝4后面的一排光电元件5输出 相应的电信号。该信号经过放大、鉴幅、整形后，再经当量变换， 33 最后译码显示。
光电编码器原理、接线与安装知识培训讲义(PPT46页)
光电编码器培训讲义
• 绝对型编码器的每一个位置是唯一的(即绝对的)，与增量型编码器不 同。 增量型编码器的位置是由原位基准的计数脉冲累计来决定位置，
读数状态要始终连续，不可间断，抗干扰能力差，主要用于短时的 相对位移或速度测量; 绝对型编码器是以即时读出数据码系统，以建 立信息，没有两个位置是相同的。
• 目前世界上著名的编码器生产厂家生产的绝对型单转编码器可达25位，多 转的绝对型编码器每转8192线，转数可达8192转(13位加13位)。为保证高 位数绝对型编码器的数据传输可靠性，目前世界上高位数的绝对型编码器 通常采用先进的通讯串行输出技术(RS 485 or RS 422)，信号传输只需2根时 钟线，2根数据线，另外配以2根电源线，仅需6根线即可达到工作及s传输 的目的，并具有检错功能，传输可靠性高。通过转换模块，编码器输出的 信号就可进行计算。 用于高精度。
编码器接线方法2
• 所需工具：DP线剥线刀、开口2mm一字改锥、内六花一套、偏口钳一把，开口3mm十字螺丝 刀一把。 操作步骤：
• 1）设定地址，接线口朝下拿编码器，左边拨码是十位，右边拨码是个位。 • 2）设定终端：只接入线时，此编码器是终端，两个终端都打到ON；入线和出线都接时两个
拨码都拨到1位。 • 3）接线： • a）用专业DP线剥线刀剥线，按图8按顺序穿上附件，并做好屏蔽； • b）接线，A接绿线，B接红线， • 此方法优、缺点： • 优点：接线方法简单，易于操作； • 缺点：屏蔽层容易接触不良。 • 5根线的编码器接线方法： • 1、程序用的是单向计数器接DC24V电源和一个A即可； • 2、 如果用的是双向计数器接DC24V电源和A ，B 即可。 需要注意的是 A，B需接到PLC的有高
接时两个拨码都拨到1位。 • 3）接线： • a）把接线端子的附件按顺序套在DP线上， • b）剥除DP线外层的橡胶层10cm左右， • c）把内层的金属屏蔽层屡开，并拧成一股，d）剥开线内部白色保护层，把屏蔽层
《光电编码器》课件
应用案例二
工业自动化：用于控制机械臂、机器人等设备的运动 医疗设备：用于控制医疗设备的精确定位和运动 航空航天：用于控制航天器的姿态和运动 汽车电子：用于控制汽车电子设备的运动和定位
应用案例三
工业自动化：用于 控制机械臂、机器 人等设备的运动
医疗设备：用于 医疗设备的精确 定位和运动控制
航空航天：用于 航天器的姿态控 制和导航系统
光电编码器的市 场分析
市场需求
光电编码器广泛 应用于工业自动 化、机器人、医 疗设备等领域
随着工业4.0和 智能制造的发展， 光电编码器的市 场需求不断增长
光电编码器在精 度、稳定性、可 靠性等方面具有 优势，受到市场 青睐
光电编码器市场 竞争激烈，需要 不断创新和优化 产品性能，提高 市场竞争力
额
竞争策略：价 格战、技术战、
品牌战等
发展趋势：智 能化、小型化、
高精度等
市场规模和增长率
光电编码器市场 规模：全球市场 规模约100亿美 元
增长率：预计未 来五年内，光电 编码器市场将以 5%的复合增长 率增长
应用领域：主要 应用于工业自动 化、机器人、医 疗设备等领域
竞争格局：市场 竞争激烈，主要 厂商包括SICK、 Balluff、 Omron等
市场拓展：扩大 光电编码器的应 用领域，如工业 自动化、机器人、 医疗设备等
合作共赢：加强 与上下游企业的 合作，共同推动 光电编码器的发 展
环保节能：注重 光电编码器的环 保性能，降低能 耗，提高能源利 用率
光电编码器的案 例分析
应用案例一
案例名称：智能机器人 应用领域：工业自动化 应用原理：光电编码器用于机器人关节角度测量 应用效果：提高机器人定位精度和稳定性
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
a）光电码盘的平面结构（8码道） b）光电码盘与光源、光敏元件的对应关系（4码道）
7
二进制码盘的粗大误差及消除
要求各个码道刻划精确，彼此对准，这给码盘 制作造成很大困难。由于微小的制作误差，只 要有—个码道提前或延后改变，就可能造成输 出的粗大误差。
消除粗大误差方法： 双读数头法，循环码代替二进制码 双读数头的缺点是读数头的个数增加了一倍。 当编码器位数很多时，光电元件安装位置也有 困难。
20
编码器在定位加工中的应用
1—绝对式编码器 2—电动机 3—转轴 4—转盘 5—工件 6—刀具
设该增量式光电编码器 的参数为1024 p/r，大、小 皮带轮的传动比为5，若希望 当加工好元件1后紧接着加工 元件8，则电动机转动了多少 分之几圈？应等待编码器给 出多少脉冲数时，电动机停 转？
编码器在数控加
10
4.2.3 二进制码与循环码的转换
4位二进制码与循环码的对照表
Cn Rn Ci Ci1 Ri Ri Ci1 Ci
11
补：增量式编码器
转轴 LED
光栏板及辨向用的A、B狭缝
A B
C
AB C
光敏元件
盘码及 狭缝 零位标志
12
增量式光电编码器的分辨力及分辨率
1.分辨力及分辨率
在上一页图的码盘里圈，还有一根狭缝C， 每转能产生一个脉冲，该脉冲信号又称“一转信 号”或零标志脉冲，作为测量的起始基准。
14
4.2.4 应用
光学码盘测角仪的原理图 1－光源 2－大孔径非球面聚光镜 3－码盘 4－狭缝 5－光电元件
15
脉冲当量变换
编码器的分辨力所代表的角度不是整齐的数，显示器 总是希望以度、分、秒来表示，为此需要使用脉冲当 量变换电路。
T法测速举例
19
有一增量式光电编码器，其参数为1024p/r，
测得两个相邻脉冲之间的脉冲数为3000，时钟频
率fc为1MHz ，则转速（r/min)为 ：
编码器输出脉冲
m2 时钟脉冲fc
···
n = 60fc /（Nm2 ） = 60*1000000/（1024*3000）
=19.53 r/min
并设置了两组光敏元件A、B，有时又称为sin、cos元件。
13
辨向信号和零标志
光电编码器的光栏板上有A组 与B组两组狭缝，彼此错开1/4节距， 两组狭缝相对应的光敏元件所产生 的信号A、 B彼此相差90相位，用 于辩向。当编码正转时，A信号超 前B信号90；当码盘反转时，B信 号超前A信号90。 (请画出反转时信号B的波形）
（2）二进制码为有权码，编码Cn,Cn-1，…，C1对应于由零 位算起的转角为：
n
C
i
2
i
1 1
i 1
（3）码盘转动中，CK变化时，所有Cj(j<K)应同时变化。
5
绝对式接触式编码器演示
4个电刷
4位二进制 码盘 +5V输入 公共码道
最小分辨角度为 α=360°/2n
6
绝对式光电编码器
低位 高位
n = 60 × 65536 /（1024 × 5） r/min
= 768 r/min
18
T法测速（适合于低转速场合）
编码器输出脉冲
m2 时钟脉冲fc
···
编码器每转产生 N 个脉冲，用已知 频率fc作为时钟，填充到编码器输出的两 个相邻脉冲之间的脉冲数为m2 ，则转速 (r/min)为 n = 60fc / （Nm2 ）
8
(a) 四位二进制码盘展开图 (b) 采用双读数头消除粗大误差的示意图
9
六 位 的 循 环 码 码 盘
(1)n位循环码码盘具有2n种不同编码； (2)循环码码盘具有轴对称性，其最高位相反，其余各位相同； (3)循环码为无权码； (4)循环码码盘转到相邻区域时，编码中只有一位发生变化，
不会产生粗误差。
角编码器的应用
16
角编码器除了能直接测量角位移或间接测量直线位移外， 可用于数字测速、工位编码、伺服电机控制等。
M法测速（适合于高转速场合）
m1
T
编码器每转产生 N 个脉冲，在T 时间段内有 m1 个
脉冲产生，则转速（r/min)为 ：n = 60m1/（NT）
17
例题
m1
T
有一增量式光电编码器，其参数为 1024p/r， 在5s时间内测得65536个脉冲，则 转速（r/min)为 ：
1
4.2 光电码盘
数字式传感器: 把输入量转换成数字量输出 优点：测量精度和分辨力高，抗干扰能力强，能避免
在读标尺和曲线图时产生的人为误差，便于用 计算机处理。 角度数字编码器（码盘）或直线位移编码器（码尺） 原理分类：电触式、电容式、感应式和光电式等 类型：绝对是编码器和增量式编码器
2
4.2 光电码盘
4.2.1 工作原理 4.2.2 码盘和码制 4.2.3 二进制码与循环码的转换 4.2.4 应 用
3
4.2.2 码盘和码制
6 位 二 进 制 码 盘
根据码盘起始和终止位置就可确定转角，与转动中间过程无关 。
4
二进制码盘主要特点：
（1）n位(n个码道)的二进制码盘具有2n种不同编码，称其
容量为2n， 其最小分辨力θ1＝3600／2n，它的最外圈角 节距为2θ1；
增量式光电编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度， 而这与码盘圆周上的狭缝条纹数n 有关，即最小能分辨的角
度及分辨率为：
360
n
分辨率 1
2.输出波形
n1Βιβλιοθήκη -3 11-4为了判断码盘旋转的方向，在上图的光栏板上的两个狭缝距
离是码盘上的两个狭缝距离的（m +1/4）倍，m 为正整数，
21
工中心的刀库选刀控
制中的应用
角编码器与 旋转刀库连接
刀具
旋转刀库 角编码器的输出为
当前刀具号
被加工工件
7
二进制码盘的粗大误差及消除
要求各个码道刻划精确，彼此对准，这给码盘 制作造成很大困难。由于微小的制作误差，只 要有—个码道提前或延后改变，就可能造成输 出的粗大误差。
消除粗大误差方法： 双读数头法，循环码代替二进制码 双读数头的缺点是读数头的个数增加了一倍。 当编码器位数很多时，光电元件安装位置也有 困难。
20
编码器在定位加工中的应用
1—绝对式编码器 2—电动机 3—转轴 4—转盘 5—工件 6—刀具
设该增量式光电编码器 的参数为1024 p/r，大、小 皮带轮的传动比为5，若希望 当加工好元件1后紧接着加工 元件8，则电动机转动了多少 分之几圈？应等待编码器给 出多少脉冲数时，电动机停 转？
编码器在数控加
10
4.2.3 二进制码与循环码的转换
4位二进制码与循环码的对照表
Cn Rn Ci Ci1 Ri Ri Ci1 Ci
11
补：增量式编码器
转轴 LED
光栏板及辨向用的A、B狭缝
A B
C
AB C
光敏元件
盘码及 狭缝 零位标志
12
增量式光电编码器的分辨力及分辨率
1.分辨力及分辨率
在上一页图的码盘里圈，还有一根狭缝C， 每转能产生一个脉冲，该脉冲信号又称“一转信 号”或零标志脉冲，作为测量的起始基准。
14
4.2.4 应用
光学码盘测角仪的原理图 1－光源 2－大孔径非球面聚光镜 3－码盘 4－狭缝 5－光电元件
15
脉冲当量变换
编码器的分辨力所代表的角度不是整齐的数，显示器 总是希望以度、分、秒来表示，为此需要使用脉冲当 量变换电路。
T法测速举例
19
有一增量式光电编码器，其参数为1024p/r，
测得两个相邻脉冲之间的脉冲数为3000，时钟频
率fc为1MHz ，则转速（r/min)为 ：
编码器输出脉冲
m2 时钟脉冲fc
···
n = 60fc /（Nm2 ） = 60*1000000/（1024*3000）
=19.53 r/min
并设置了两组光敏元件A、B，有时又称为sin、cos元件。
13
辨向信号和零标志
光电编码器的光栏板上有A组 与B组两组狭缝，彼此错开1/4节距， 两组狭缝相对应的光敏元件所产生 的信号A、 B彼此相差90相位，用 于辩向。当编码正转时，A信号超 前B信号90；当码盘反转时，B信 号超前A信号90。 (请画出反转时信号B的波形）
（2）二进制码为有权码，编码Cn,Cn-1，…，C1对应于由零 位算起的转角为：
n
C
i
2
i
1 1
i 1
（3）码盘转动中，CK变化时，所有Cj(j<K)应同时变化。
5
绝对式接触式编码器演示
4个电刷
4位二进制 码盘 +5V输入 公共码道
最小分辨角度为 α=360°/2n
6
绝对式光电编码器
低位 高位
n = 60 × 65536 /（1024 × 5） r/min
= 768 r/min
18
T法测速（适合于低转速场合）
编码器输出脉冲
m2 时钟脉冲fc
···
编码器每转产生 N 个脉冲，用已知 频率fc作为时钟，填充到编码器输出的两 个相邻脉冲之间的脉冲数为m2 ，则转速 (r/min)为 n = 60fc / （Nm2 ）
8
(a) 四位二进制码盘展开图 (b) 采用双读数头消除粗大误差的示意图
9
六 位 的 循 环 码 码 盘
(1)n位循环码码盘具有2n种不同编码； (2)循环码码盘具有轴对称性，其最高位相反，其余各位相同； (3)循环码为无权码； (4)循环码码盘转到相邻区域时，编码中只有一位发生变化，
不会产生粗误差。
角编码器的应用
16
角编码器除了能直接测量角位移或间接测量直线位移外， 可用于数字测速、工位编码、伺服电机控制等。
M法测速（适合于高转速场合）
m1
T
编码器每转产生 N 个脉冲，在T 时间段内有 m1 个
脉冲产生，则转速（r/min)为 ：n = 60m1/（NT）
17
例题
m1
T
有一增量式光电编码器，其参数为 1024p/r， 在5s时间内测得65536个脉冲，则 转速（r/min)为 ：
1
4.2 光电码盘
数字式传感器: 把输入量转换成数字量输出 优点：测量精度和分辨力高，抗干扰能力强，能避免
在读标尺和曲线图时产生的人为误差，便于用 计算机处理。 角度数字编码器（码盘）或直线位移编码器（码尺） 原理分类：电触式、电容式、感应式和光电式等 类型：绝对是编码器和增量式编码器
2
4.2 光电码盘
4.2.1 工作原理 4.2.2 码盘和码制 4.2.3 二进制码与循环码的转换 4.2.4 应 用
3
4.2.2 码盘和码制
6 位 二 进 制 码 盘
根据码盘起始和终止位置就可确定转角，与转动中间过程无关 。
4
二进制码盘主要特点：
（1）n位(n个码道)的二进制码盘具有2n种不同编码，称其
容量为2n， 其最小分辨力θ1＝3600／2n，它的最外圈角 节距为2θ1；
增量式光电编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度， 而这与码盘圆周上的狭缝条纹数n 有关，即最小能分辨的角
度及分辨率为：
360
n
分辨率 1
2.输出波形
n1Βιβλιοθήκη -3 11-4为了判断码盘旋转的方向，在上图的光栏板上的两个狭缝距
离是码盘上的两个狭缝距离的（m +1/4）倍，m 为正整数，
21
工中心的刀库选刀控
制中的应用
角编码器与 旋转刀库连接
刀具
旋转刀库 角编码器的输出为
当前刀具号
被加工工件