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摘要：光电编码器是一种高精度计量的光栅检测元件的数字化测角设备，在当下信息自动化发展迅速的时代，应用极其广泛。为了深入了解光电编码器的原理结构以及故障检修的方式，本篇文章从光电编码器的分类开始，介绍了其工作原理，之后通过国外内的光电编码器故障诊断以及检修的方式，从而对较有代表性的故障诊断技术进行了深入分析与比较，总而总结出了各类问题的诊断以及检修方式，从而揭示光电编码器诊断方法向自动化、便携化、动态监测以及多技术融合等方向发展的趋势。
关键词：光电编码器;原理结构;故障检修
前言
高分子辨力光电轴角编码器是一种光、机、电为一体的精密的数字测角装置。它通过高精度计量圆光栅为测量元件，通过空间角的位移从而转化成电子信息传输，与计算机显示装置进行连接，从而实现动态以及数字控制的功能。其主要特点是精度高且能耗较小，测量范围与种类较多、抗干扰能力强等。在我国重工业以及国防和科研方面具有广泛的应用。随着我国高新技术产业的不断发展，测控技术的成本以及复杂性越来越高，光电编码器的任何微小的差错都可能会对整个系统与项目造成毁灭性打击。据此，根据光电编码器的准确性以及高效性就有了更高的要求，从而快速检查并修复光电编码器的相应故障与问题，是提高整个系统稳定性最重要的内容。
1.光电编码器的分类
光电编码器按照种类可以分为增量式以及绝对式两种。其中增量式编码器通过累计码盘，从而在转动过程中输出一定的信息增量，将二进制的信息转化成实际的角度值，从而得到所测量的转角值。绝对式编码器的码盘单一位置对应单一的数字代码。增量式编码器结构与其他种类的编码器相比，结构较为简单并且容易实现细小操作，但在电量维持不足后容易造成数据的丢失现象，从而形成了一定的误差。而对于绝对式编码器则具有固定的零位，其传输的代码也是单值函数，抗干扰能力较强，并且在电量不足之后也不用重新进行系统的标定，没有增量式编码器的累积误差的优点，但是缺点是制造工艺较为复杂，并且不能进行细小且细微的工作内容[1]。当前光电编码器在相关产业当中的種类较多，且已经应用到了高精尖以及航天国防等各类产额有当中。针对不同的使用途径与使用目的，不同的设备大小的位数，都会选择不一样的光电编码器投入使用。总的来说，光电编码器的位数越高、半径越大，编码的精度就越高，就更能适应不同行业不同生产当中的工作内容。比如位数高、半径大的编码器可以使用在国防以及高精尖的项目之中;半径越小且位数较低的编码器可以应用在对精度要求不高的自动化设备当中。
2.光电编码器的原理结构
2.1光电编码器
编码器，主要指的是将一种物理量转化为更直观的数字形式的装置。运动控制系统当中的编码器是通过运动的位置、速度以及角度等参数，转化成为数字量。在此过程中可以通过电接触、磁效应以及光电转化与控制系统等各种方式进行编码。运动控制的系统当中最为长线的就是光电编码器。光电编码器根据用途的不同也可以分成旋转光电编码器与直线光电编码器，这两种编码器分别测量运动的角度以及直线尺寸。光电编码器最关键的部分就是编码装置，它在旋转编码器设备当中使圆形码盘，而在直线光电编码器当中则是直线型的尺子。根据实际用途的不同与设备的不同，可以通过多种材质进行制作，其中包括但不限于金属、高分子聚合物以及玻璃等。其原理都是通过在运动过程中产生的电信号与光信号，从而转化成为数字信号的方式进行。对于光电编码器来说，是一种二进制式的位置指示与显示器。它的基本原理时通过明暗程度不同的条纹相间交错，并且其中设置相应的感光元件，从不同的位置角度获取位置以及光信号，进行转码，从而转化成数字信号。编码器的编码构造一般是固定不变的，这种编码构造提供了运动的长度以及位置的具体数值。光电编码器通过光源、码盘以及感光元件组成，其中码盘是最为重要的物件[2]。
2.2光电编码器原理结构
增量式光电旋转编码器在于被测轴的同心码盘上，刻制了一定规则的遮光以及透过光的部分。在另一边则是发光二极管的光源位置，对侧是接收光信号的感光元件。码盘随被测轴共同运动，从而使得码盘的光束产生有规律的间断。通过相应的感光元件与电子系统，从而可以将光信号转化成数字信号，进而通过数字化处理，计算出特定的速度与位置信息。在现代较高分辨率的码盘上，透光以及遮光部分都是用较细的线条构成的，所以在个别地区也被成为圆光栅。相邻的夹缝之间的夹角被称为栅距角。通过透光以及遮光的部分可以将栅距角分为两部分。码盘分辨率则是通过每秒几转的方式表示码盘上往往会设置特殊窄缝，通过窄缝进行基准位与定位的设定。测量装置以及运动控制装置也可以通过此信号，进行复位等操作。
如上图，在设备当中设置了6组挡板以及感光元件，其中2组主要用于定位信号的形成，其余几组设置时为了形成正弦波信号，挡板夹角均为90°。分别称之为A、B、A、B。通过相位对等的A位送到比较器两端，可以在此得出50%占比的信号A。与此同时，由相位对等B位可以得到方波信号B。这样就可以通过光电器械的位置得到双通道的输出信号A与B。
3.光电编码器的故障检修
3.1故障特点
光电编码器的主要作用是检测设备的位移量，从而发出相应的反馈信号，与控制设备所发出的指令相比较，十分适合速度的测量。但是由于存在着部分误差，其抗干扰能力较差，相应的设备如若断电就会形成断电记忆，开机需要找回相应的参考数据等。由于光电编码器为非接触式结构，摩擦以及磨损较小，并且体积小重量轻，安装与维护都较为方便，测量精度高、反馈速度快[3]。
3.2故障类别
光电编码器故障的主要表现方式为：
1.发射设备以及接收设备或因为机械振动等原因而造成电子元件损坏、位置偏移等，从而导致接收装置不能更加精准且快速的接收到电信号，进而不能输出相应的数字信号。
2.设备安装区域温度过高且湿度较大，导致感光元件内部电子元件特定改变直接损坏。
3.由于受到各种类型电磁波、电信号干扰，对感光元件以及光电检测装置产生干扰，从而导致光电检测装置所输出的波形发生畸变。
3.3检修措施
1.改变光电编码器安装形式：光电编码器安装过程中，不能直接安装在电动外壳上，需要做好内部与外部的防震工作。可以通过软性橡胶减轻光电编码器所受到的冲击。与此同时，由于设备内部存在电阻及线圈，在工作期间发热较多，所以需要进行一定程度的隔热处理。
2.选择合理传输介质，通过双绞屏蔽电缆将屏蔽线与大地连接。此举可以极大程度提升电缆的电磁防护能力[4]。
3.对光电编码器内部构造进行优化整改，提升各个电子元件的抗震防潮防湿能力。
4.提升电源供电质量，消除断电隐患。
4.总结
光电编码器是信息自动化控制当中检测设备是否正常运行的关键部件，其是机械与电子信息的完美结合，在应用过程中不能盲目检修整改，需要通过专业知识，用心探索编码器的电路原理以及内部构造，从而了解各个元件的正常与高效适用环境，从而进行更加精准的设备检修工作。
参考文献
[1]陈虎，梁松海.优先级编码器系统设计[M].机械工业出版社，2011，12（06）：26-01.
[2]梁廷桂，王钰深.译码器编码器数据选择器电子开关电源分册[M].科学技术文献出版社，2007，11（10）：05-12
[3]孙树红，赵长海，万秋华等.小型光电编码器自动检测系统[J].中国光学，2011，6（05）：11-12
[4]冯英桥，万秋华，王树洁等.小型光电编码器长周期误差的修正[J].光学（精密工程），2012，15（06）：12-21
关键词：光电编码器;原理结构;故障检修
前言
高分子辨力光电轴角编码器是一种光、机、电为一体的精密的数字测角装置。它通过高精度计量圆光栅为测量元件，通过空间角的位移从而转化成电子信息传输，与计算机显示装置进行连接，从而实现动态以及数字控制的功能。其主要特点是精度高且能耗较小，测量范围与种类较多、抗干扰能力强等。在我国重工业以及国防和科研方面具有广泛的应用。随着我国高新技术产业的不断发展，测控技术的成本以及复杂性越来越高，光电编码器的任何微小的差错都可能会对整个系统与项目造成毁灭性打击。据此，根据光电编码器的准确性以及高效性就有了更高的要求，从而快速检查并修复光电编码器的相应故障与问题，是提高整个系统稳定性最重要的内容。
1.光电编码器的分类
光电编码器按照种类可以分为增量式以及绝对式两种。其中增量式编码器通过累计码盘，从而在转动过程中输出一定的信息增量，将二进制的信息转化成实际的角度值，从而得到所测量的转角值。绝对式编码器的码盘单一位置对应单一的数字代码。增量式编码器结构与其他种类的编码器相比，结构较为简单并且容易实现细小操作，但在电量维持不足后容易造成数据的丢失现象，从而形成了一定的误差。而对于绝对式编码器则具有固定的零位，其传输的代码也是单值函数，抗干扰能力较强，并且在电量不足之后也不用重新进行系统的标定，没有增量式编码器的累积误差的优点，但是缺点是制造工艺较为复杂，并且不能进行细小且细微的工作内容[1]。当前光电编码器在相关产业当中的種类较多，且已经应用到了高精尖以及航天国防等各类产额有当中。针对不同的使用途径与使用目的，不同的设备大小的位数，都会选择不一样的光电编码器投入使用。总的来说，光电编码器的位数越高、半径越大，编码的精度就越高，就更能适应不同行业不同生产当中的工作内容。比如位数高、半径大的编码器可以使用在国防以及高精尖的项目之中;半径越小且位数较低的编码器可以应用在对精度要求不高的自动化设备当中。
2.光电编码器的原理结构
2.1光电编码器
编码器，主要指的是将一种物理量转化为更直观的数字形式的装置。运动控制系统当中的编码器是通过运动的位置、速度以及角度等参数，转化成为数字量。在此过程中可以通过电接触、磁效应以及光电转化与控制系统等各种方式进行编码。运动控制的系统当中最为长线的就是光电编码器。光电编码器根据用途的不同也可以分成旋转光电编码器与直线光电编码器，这两种编码器分别测量运动的角度以及直线尺寸。光电编码器最关键的部分就是编码装置，它在旋转编码器设备当中使圆形码盘，而在直线光电编码器当中则是直线型的尺子。根据实际用途的不同与设备的不同，可以通过多种材质进行制作，其中包括但不限于金属、高分子聚合物以及玻璃等。其原理都是通过在运动过程中产生的电信号与光信号，从而转化成为数字信号的方式进行。对于光电编码器来说，是一种二进制式的位置指示与显示器。它的基本原理时通过明暗程度不同的条纹相间交错，并且其中设置相应的感光元件，从不同的位置角度获取位置以及光信号，进行转码，从而转化成数字信号。编码器的编码构造一般是固定不变的，这种编码构造提供了运动的长度以及位置的具体数值。光电编码器通过光源、码盘以及感光元件组成，其中码盘是最为重要的物件[2]。
2.2光电编码器原理结构
增量式光电旋转编码器在于被测轴的同心码盘上，刻制了一定规则的遮光以及透过光的部分。在另一边则是发光二极管的光源位置，对侧是接收光信号的感光元件。码盘随被测轴共同运动，从而使得码盘的光束产生有规律的间断。通过相应的感光元件与电子系统，从而可以将光信号转化成数字信号，进而通过数字化处理，计算出特定的速度与位置信息。在现代较高分辨率的码盘上，透光以及遮光部分都是用较细的线条构成的，所以在个别地区也被成为圆光栅。相邻的夹缝之间的夹角被称为栅距角。通过透光以及遮光的部分可以将栅距角分为两部分。码盘分辨率则是通过每秒几转的方式表示码盘上往往会设置特殊窄缝，通过窄缝进行基准位与定位的设定。测量装置以及运动控制装置也可以通过此信号，进行复位等操作。
如上图，在设备当中设置了6组挡板以及感光元件，其中2组主要用于定位信号的形成，其余几组设置时为了形成正弦波信号，挡板夹角均为90°。分别称之为A、B、A、B。通过相位对等的A位送到比较器两端，可以在此得出50%占比的信号A。与此同时，由相位对等B位可以得到方波信号B。这样就可以通过光电器械的位置得到双通道的输出信号A与B。
3.光电编码器的故障检修
3.1故障特点
光电编码器的主要作用是检测设备的位移量，从而发出相应的反馈信号，与控制设备所发出的指令相比较，十分适合速度的测量。但是由于存在着部分误差，其抗干扰能力较差，相应的设备如若断电就会形成断电记忆，开机需要找回相应的参考数据等。由于光电编码器为非接触式结构，摩擦以及磨损较小，并且体积小重量轻，安装与维护都较为方便，测量精度高、反馈速度快[3]。
3.2故障类别
光电编码器故障的主要表现方式为：
1.发射设备以及接收设备或因为机械振动等原因而造成电子元件损坏、位置偏移等，从而导致接收装置不能更加精准且快速的接收到电信号，进而不能输出相应的数字信号。
2.设备安装区域温度过高且湿度较大，导致感光元件内部电子元件特定改变直接损坏。
3.由于受到各种类型电磁波、电信号干扰，对感光元件以及光电检测装置产生干扰，从而导致光电检测装置所输出的波形发生畸变。
3.3检修措施
1.改变光电编码器安装形式：光电编码器安装过程中，不能直接安装在电动外壳上，需要做好内部与外部的防震工作。可以通过软性橡胶减轻光电编码器所受到的冲击。与此同时，由于设备内部存在电阻及线圈，在工作期间发热较多，所以需要进行一定程度的隔热处理。
2.选择合理传输介质，通过双绞屏蔽电缆将屏蔽线与大地连接。此举可以极大程度提升电缆的电磁防护能力[4]。
3.对光电编码器内部构造进行优化整改，提升各个电子元件的抗震防潮防湿能力。
4.提升电源供电质量，消除断电隐患。
4.总结
光电编码器是信息自动化控制当中检测设备是否正常运行的关键部件，其是机械与电子信息的完美结合，在应用过程中不能盲目检修整改，需要通过专业知识，用心探索编码器的电路原理以及内部构造，从而了解各个元件的正常与高效适用环境，从而进行更加精准的设备检修工作。
参考文献
[1]陈虎，梁松海.优先级编码器系统设计[M].机械工业出版社，2011，12（06）：26-01.
[2]梁廷桂，王钰深.译码器编码器数据选择器电子开关电源分册[M].科学技术文献出版社，2007，11（10）：05-12
[3]孙树红，赵长海，万秋华等.小型光电编码器自动检测系统[J].中国光学，2011，6（05）：11-12
[4]冯英桥，万秋华，王树洁等.小型光电编码器长周期误差的修正[J].光学（精密工程），2012，15（06）：12-21