《簡介》

　　在AGV運(yùn)動控制系統(tǒng)需要得到關(guān)于AGV機(jī)械設(shè)備的準(zhǔn)確的、實(shí)時的信息反饋，如AGV位置、舵角度、AGV速度、貨叉高度等信息，用以完成機(jī)械設(shè)備的自動化控制操作。編碼器正是這樣一種傳感器，它通過光電效應(yīng)或磁效應(yīng)原理，將這些物理量信息轉(zhuǎn)換為電信號，傳遞給AGV控制系統(tǒng)，由于其轉(zhuǎn)換精度高、實(shí)時響應(yīng)、安裝連接簡單，使得選擇編碼器成為連接機(jī)械部件和AGV電子控制系統(tǒng)的理想選擇。

　　視頻1 增量編碼器工作原理

　　編碼器分類

　　根據(jù)應(yīng)用原理的不同，AGV的編碼器可分為光電編碼器和磁性編碼器，他們在眾多應(yīng)用中體現(xiàn)了各自不同的優(yōu)勢、特點(diǎn)：

　　光學(xué)編碼器

　　光學(xué)編碼器應(yīng)用光電效應(yīng)原理，將物理信號轉(zhuǎn)換為電信號。一個LED光源發(fā)出的紅外光線，透過刻有光柵的碼盤和相配遮光片，照射在光學(xué)傳感器陣列上，然后光學(xué)傳感器陣列將這些明暗相間的脈沖信息或位置信息轉(zhuǎn)換為電信號。

圖1 增量編碼器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　光學(xué)編碼器具有高精度、高抗干擾性，可以廣泛的應(yīng)用于各個行業(yè)中。

　　磁性編碼器

　　磁性編碼器則應(yīng)用磁電效應(yīng)原理，將物理信號轉(zhuǎn)換為電信號。一塊永磁體被鑲嵌在編碼器的旋轉(zhuǎn)軸上，傳感器通過感應(yīng)磁體的磁場，將之轉(zhuǎn)化為脈沖信號或位置信息。

圖2 磁性編碼器原理

　　磁性編碼器因其工作原理的因素，具有非常高的防護(hù)等級，可達(dá)IP96K，可擁有惡劣的機(jī)械環(huán)境中，具有高抗沖擊性和抗震動性能。

　　光纖編碼器

　　光纖編碼器有時被稱為“防爆”編碼器，用于存在甲烷，丙烷或其他極易可燃?xì)怏w的場合。

圖3 光纖編碼器

　　使用激光和光電晶體管產(chǎn)生輸出代碼。

　　常用于具有極易燃?xì)怏w的防爆應(yīng)用場合。

　　電容編碼器

圖4 電容編碼器

　　電容編碼器通過使用高頻參考信號檢測電容變化來生成輸出代碼，電容編碼器不推薦用于防爆應(yīng)用，但由于采用專有的電容技術(shù)，因此可以承受與磁編碼器類似的環(huán)境因素，并且通常優(yōu)于光學(xué)編碼器。

　　Capacitive Encoder 電容編碼器

　　The revolutionary AMT modular encoder consists of three basic parts as shown in the photograph. The ac field transmitter emits a signal that is modulated by the metal pattern on the rotor as it turns. The sinusoidal metal pattern on the rotor creates a signal modulation that is repetitive and predictable. This occurs as a result of varying capacitive reactance between the signal generated by the transmitter and the metal on the rotor. The field receiver uses a proprietary ASIC to convert the modulated signal into output pulses that can be read by the same circuits used to receive optical encoder output.If you have ever used digital calipers, then you are already familiar with capacitive encoding. The code generation used in digital calipers for decades is the same technology built into the AMT.

　　編碼器分類

　　根據(jù)輸出信號類型不同，AGV的編碼器可分為增量型編碼器和絕對值編碼器：

　　增量編碼器

　　增量編碼器將被測量信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號，擁有測量被檢測設(shè)備的速度、長度、位置。

圖5 增量編碼器輸出

　　絕對值編碼器

　　絕對值編碼器將所檢測的每個位置對應(yīng)一個唯一的編碼，無論在何種狀態(tài)下，都可確定設(shè)備的位置變化。

圖6 絕對值編碼器輸出

圖7 編碼器刻度盤

　　電路老化補(bǔ)償

　　編碼器的LED光源和電子元件在使用一段時間后不可避免地產(chǎn)生衰減。因此輸出信號也將衰減。通道A和B之間90°相位差將變得越來越小。從而無法檢測出旋轉(zhuǎn)方向。因此編碼器廠商會設(shè)計一個特殊的電路用于杜絕以上現(xiàn)象的發(fā)射。

圖8 編碼器老化補(bǔ)償原理

　　選擇編碼器考慮因素

　　溫度補(bǔ)償

　　編碼器產(chǎn)品配備專用電路確保超出工作溫度范圍時，信號質(zhì)量保持相同的高水平。

　　短路保護(hù)

　　編碼器確保在信號輸出通道發(fā)生短路或錯誤的接線是編碼器不被損壞。一旦編碼器正確接線，將恢復(fù)工作。

　　反極性保護(hù)

　　編碼器供電范圍5-30VDC和10-30VDC。在電源線發(fā)生錯誤的接線是傳感器不被損壞。一旦傳感器正確接線，將恢復(fù)工作。

　　環(huán)境要求

　　編碼器在使用時，環(huán)境因素對于編碼器的使用壽命有顯著的影響。

　　工作溫度

　　編碼器能夠正常溫度的工作時的環(huán)境溫度，工作溫度降直接影響編碼器的使用壽命和使用效果。

　　機(jī)械強(qiáng)度

　　編碼器產(chǎn)品采用雙軸承或多軸承支撐結(jié)構(gòu)，最大程度的保證編碼器的機(jī)械承載能力。同時軸承直接采用機(jī)械機(jī)構(gòu)相互限位的設(shè)計。

　　使用特殊的潤滑脂對軸承進(jìn)行處理，軸承能夠承受極端的溫度環(huán)境、高速、高負(fù)載以及不斷的換向旋轉(zhuǎn)。

　　軸承的使用壽命是以編碼器的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)來定義的。使用壽命可以用以下面公式轉(zhuǎn)換成小時：

　　最大轉(zhuǎn)速

　　編碼器的最大轉(zhuǎn)速受限于最大機(jī)械轉(zhuǎn)速和輸出脈沖數(shù)（PPR），編碼器的最大允許轉(zhuǎn)速（詳見產(chǎn)品的參數(shù)表）。最大轉(zhuǎn)速和脈沖頻率的關(guān)心可以表述為如下：

圖9 編碼器轉(zhuǎn)速圖表

　　新松AGV運(yùn)動控制系統(tǒng)中的每個運(yùn)動軸的位置信息、角度信息、高度信息等等其他機(jī)械設(shè)備的信息，均利用編碼器進(jìn)行實(shí)時反饋。

　　在AGV系統(tǒng)中，每個運(yùn)動軸都會內(nèi)置一個編碼器，每個編碼器提供位置、角度、高度等信息給AGV控制系統(tǒng)，因此編碼器對于AGV控制系統(tǒng)尤為重要。編碼器就是AGV運(yùn)動軸的首要反饋傳感器。

沈陽新松機(jī)器人自動化股份有限公司董事長、董事 ：于海斌

中國科學(xué)院沈陽自動化研究所所長，1964年生，工學(xué)博士，研究員，ISA Fellow，中國自動化學(xué)會理事，中國儀器儀表學(xué)會理事，國家科學(xué)技術(shù)部智能制造專項專家組成員，全國工業(yè)自動化系統(tǒng)與集成標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會副主任委員。主要研究領(lǐng)域：工業(yè)自動化。

沈陽新松機(jī)器人自動化股份有限公司名譽(yù)董事長：王天然院士

機(jī)器人國家工程研究中心主任，中國工程院院士，國務(wù)院政府特殊津貼專家。全國人民代表大會九屆、十屆、十一屆代表。曾榮獲國家有突出貢獻(xiàn)優(yōu)秀中青年專家、全國優(yōu)秀科技工作者、全國杰出專業(yè)技術(shù)人才、遼寧省特等勞動模范等稱號，并獲國家和中國科學(xué)院科技進(jìn)步獎等多項獎。

新松機(jī)器人自動化股份公司創(chuàng)始人、總裁：曲道奎 博士

曲道奎博士，中國科學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，新松機(jī)器人自動化股份公司創(chuàng)始人、總裁，機(jī)器人國家工程研究中心副主任。兼任國家機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化總體組組長、中國機(jī)器人創(chuàng)新聯(lián)盟主席、中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長、中國智能制造系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商聯(lián)盟首任輪值主席、中國自動化學(xué)會機(jī)器人委員會主任委員、國家基金評審委員、國家科技獎勵評審委員。獲中國青年科技獎、中科院青年科學(xué)家獎、GM中國科技成就獎，2014年度中國十大科技創(chuàng)新人物，2015年度中國十大經(jīng)濟(jì)人物。科研成果曾獲國家科技進(jìn)步二等獎2項，中科院科技進(jìn)步特等獎1項,省部級成果獎10余項。

新思維 新目標(biāo) 新征程

——新松機(jī)器人自動化股份有限公司簡介

新松機(jī)器人自動化股份有限公司（以下簡稱“新松”）成立于2000年，隸屬中國科學(xué)院，是一家以機(jī)器人技術(shù)為核心的高科技上市公司。作為中國機(jī)器人領(lǐng)軍企業(yè)及國家機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地，新松擁有完整的機(jī)器人產(chǎn)品線及工業(yè)4.0整體解決方案。新松本部位于沈陽，在上海設(shè)有國際總部，在沈陽、上海、杭州、青島、天津、無錫、濰坊建有產(chǎn)業(yè)園區(qū)，在濟(jì)南設(shè)有山東新松工業(yè)軟件研究院股份有限公司。同時，新松積極布局國際市場，在韓國、新加坡、泰國、德國、香港等地設(shè)立多家控股子公司及海外區(qū)域中心，現(xiàn)擁有4000余人的研發(fā)創(chuàng)新團(tuán)隊，形成以自主核心技術(shù)、核心零部件、核心產(chǎn)品及行業(yè)系統(tǒng)解決方案為一體的全產(chǎn)業(yè)價值鏈。

作為中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)頭雁，新松已創(chuàng)造了百余項行業(yè)第一。成功研制了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人、移動機(jī)器人、特種機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人五大系列百余種產(chǎn)品，面向智能工廠、智能裝備、智能物流、半導(dǎo)體裝備、智能交通，形成十大產(chǎn)業(yè)方向，致力于打造數(shù)字化物聯(lián)新模式。產(chǎn)品累計出口40多個國家和地區(qū)，為全球3000余家國際企業(yè)提供產(chǎn)業(yè)升級服務(wù)。

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智慧新松，創(chuàng)領(lǐng)未來！

新松機(jī)器人公司行業(yè)地位

√ 擁有機(jī)器人核心技術(shù)的企業(yè)

√ 行業(yè)內(nèi)首批中國名牌產(chǎn)品

√ 國家首批91家創(chuàng)新型企業(yè)

√信息系統(tǒng)集成及服務(wù)大型一級企業(yè)

√ 計算機(jī)系統(tǒng)一級資質(zhì)認(rèn)證的企業(yè)

√ 中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長單位

√ 中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長單位

√ 中國科學(xué)院機(jī)器人與智能制造創(chuàng)新聯(lián)盟理事長單位

√ 中國移動機(jī)器人（AGV）產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長單位

√ 中國機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化總體組組長單位

√ 中國機(jī)器人協(xié)會（籌）會長單位