《简介》

　　在AGV运动控制系统需要得到关于AGV机械设备的准确的、实时的信息反馈，如AGV位置、舵角度、AGV速度、货叉高度等信息，用以完成机械设备的自动化控制操作。编码器正是这样一种传感器，它通过光电效应或磁效应原理，将这些物理量信息转换为电信号，传递给AGV控制系统，由于其转换精度高、实时响应、安装连接简单，使得选择编码器成为连接机械部件和AGV电子控制系统的理想选择。

　　视频1 增量编码器工作原理

　　编码器分类

　　根据应用原理的不同，AGV的编码器可分为光电编码器和磁性编码器，他们在众多应用中体现了各自不同的优势、特点：

　　光学编码器

　　光学编码器应用光电效应原理，将物理信号转换为电信号。一个LED光源发出的红外光线，透过刻有光栅的码盘和相配遮光片，照射在光学传感器阵列上，然后光学传感器阵列将这些明暗相间的脉冲信息或位置信息转换为电信号。

图1 增量编码器内部结构

　　光学编码器具有高精度、高抗干扰性，可以广泛的应用于各个行业中。

　　磁性编码器

　　磁性编码器则应用磁电效应原理，将物理信号转换为电信号。一块永磁体被镶嵌在编码器的旋转轴上，传感器通过感应磁体的磁场，将之转化为脉冲信号或位置信息。

图2 磁性编码器原理

　　磁性编码器因其工作原理的因素，具有非常高的防护等级，可达IP96K，可拥有恶劣的机械环境中，具有高抗冲击性和抗震动性能。

　　光纤编码器

　　光纤编码器有时被称为“防爆”编码器，用于存在甲烷，丙烷或其他极易可燃气体的场合。

图3 光纤编码器

　　使用激光和光电晶体管产生输出代码。

　　常用于具有极易燃气体的防爆应用场合。

　　电容编码器

图4 电容编码器

　　电容编码器通过使用高频参考信号检测电容变化来生成输出代码，电容编码器不推荐用于防爆应用，但由于采用专有的电容技术，因此可以承受与磁编码器类似的环境因素，并且通常优于光学编码器。

　　Capacitive Encoder 电容编码器

　　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.

　　编码器分类

　　根据输出信号类型不同，AGV的编码器可分为增量型编码器和绝对值编码器：

　　增量编码器

　　增量编码器将被测量信号转换为脉冲信号，拥有测量被检测设备的速度、长度、位置。

图5 增量编码器输出

　　绝对值编码器

　　绝对值编码器将所检测的每个位置对应一个唯一的编码，无论在何种状态下，都可确定设备的位置变化。

图6 绝对值编码器输出

图7 编码器刻度盘

　　电路老化补偿

　　编码器的LED光源和电子元件在使用一段时间后不可避免地产生衰减。因此输出信号也将衰减。通道A和B之间90°相位差将变得越来越小。从而无法检测出旋转方向。因此编码器厂商会设计一个特殊的电路用于杜绝以上现象的发射。

图8 编码器老化补偿原理

　　选择编码器考虑因素

　　温度补偿

　　编码器产品配备专用电路确保超出工作温度范围时，信号质量保持相同的高水平。

　　短路保护

　　编码器确保在信号输出通道发生短路或错误的接线是编码器不被损坏。一旦编码器正确接线，将恢复工作。

　　反极性保护

　　编码器供电范围5-30VDC和10-30VDC。在电源线发生错误的接线是传感器不被损坏。一旦传感器正确接线，将恢复工作。

　　环境要求

　　编码器在使用时，环境因素对于编码器的使用寿命有显著的影响。

　　工作温度

　　编码器能够正常温度的工作时的环境温度，工作温度降直接影响编码器的使用寿命和使用效果。

　　机械强度

　　编码器产品采用双轴承或多轴承支撑结构，最大程度的保证编码器的机械承载能力。同时轴承直接采用机械机构相互限位的设计。

　　使用特殊的润滑脂对轴承进行处理，轴承能够承受极端的温度环境、高速、高负载以及不断的换向旋转。

　　轴承的使用寿命是以编码器的旋转转数来定义的。使用寿命可以用以下面公式转换成小时：

　　最大转速

　　编码器的最大转速受限于最大机械转速和输出脉冲数（PPR），编码器的最大允许转速（详见产品的参数表）。最大转速和脉冲频率的关心可以表述为如下：

图9 编码器转速图表

　　新松AGV运动控制系统中的每个运动轴的位置信息、角度信息、高度信息等等其他机械设备的信息，均利用编码器进行实时反馈。

　　在AGV系统中，每个运动轴都会内置一个编码器，每个编码器提供位置、角度、高度等信息给AGV控制系统，因此编码器对于AGV控制系统尤为重要。编码器就是AGV运动轴的首要反馈传感器。

沈阳新松机器人自动化股份有限公司董事长、董事 ：于海斌

中国科学院沈阳自动化研究所所长，1964年生，工学博士，研究员，ISA Fellow，中国自动化学会理事，中国仪器仪表学会理事，国家科学技术部智能制造专项专家组成员，全国工业自动化系统与集成标准化技术委员会副主任委员。主要研究领域：工业自动化。

沈阳新松机器人自动化股份有限公司名誉董事长：王天然院士

机器人国家工程研究中心主任，中国工程院院士，国务院政府特殊津贴专家。全国人民代表大会九届、十届、十一届代表。曾荣获国家有突出贡献优秀中青年专家、全国优秀科技工作者、全国杰出专业技术人才、辽宁省特等劳动模范等称号，并获国家和中国科学院科技进步奖等多项奖。

新松机器人自动化股份公司创始人、总裁：曲道奎 博士

曲道奎博士，中国科学院教授、博士生导师，新松机器人自动化股份公司创始人、总裁，机器人国家工程研究中心副主任。兼任国家机器人标准化总体组组长、中国机器人创新联盟主席、中国机器人产业联盟理事长、中国智能制造系统解决方案供应商联盟首任轮值主席、中国自动化学会机器人委员会主任委员、国家基金评审委员、国家科技奖励评审委员。获中国青年科技奖、中科院青年科学家奖、GM中国科技成就奖，2014年度中国十大科技创新人物，2015年度中国十大经济人物。科研成果曾获国家科技进步二等奖2项，中科院科技进步特等奖1项,省部级成果奖10余项。

新思维 新目标 新征程

——新松机器人自动化股份有限公司简介

新松机器人自动化股份有限公司（以下简称“新松”）成立于2000年，隶属中国科学院，是一家以机器人技术为核心的高科技上市公司。作为中国机器人领军企业及国家机器人产业化基地，新松拥有完整的机器人产品线及工业4.0整体解决方案。新松本部位于沈阳，在上海设有国际总部，在沈阳、上海、杭州、青岛、天津、无锡、潍坊建有产业园区，在济南设有山东新松工业软件研究院股份有限公司。同时，新松积极布局国际市场，在韩国、新加坡、泰国、德国、香港等地设立多家控股子公司及海外区域中心，现拥有4000余人的研发创新团队，形成以自主核心技术、核心零部件、核心产品及行业系统解决方案为一体的全产业价值链。

作为中国机器人产业头雁，新松已创造了百余项行业第一。成功研制了具有自主知识产权的工业机器人、协作机器人、移动机器人、特种机器人、服务机器人五大系列百余种产品，面向智能工厂、智能装备、智能物流、半导体装备、智能交通，形成十大产业方向，致力于打造数字化物联新模式。产品累计出口40多个国家和地区，为全球3000余家国际企业提供产业升级服务。

新松紧抓全球新一轮科技革命和产业变革契机，发挥人工智能技术的赋能效应，以工业互联网、大数据、云计算、5G网络等新一代尖端科技推动机器人产业平台化发展，打造集创新链、产业链、金融链、人才链于一体的生态体系。新松不断推进科研成果深度应用，为新型基础设施建设、国家重大工程建设提供内生动力，为产业协同创新、造福民生福祉赋予澎湃动能。聚焦核心技术，共享智能时代。

智慧新松，创领未来！

新松机器人公司行业地位

√ 拥有机器人核心技术的企业

√ 行业内首批中国名牌产品

√ 国家首批91家创新型企业

√信息系统集成及服务大型一级企业

√ 计算机系统一级资质认证的企业

√ 中国机器人产业联盟理事长单位

√ 中国机器人产业技术创新战略联盟理事长单位

√ 中国科学院机器人与智能制造创新联盟理事长单位

√ 中国移动机器人（AGV）产业联盟理事长单位

√ 中国机器人标准化总体组组长单位

√ 中国机器人协会（筹）会长单位