线性编码器简述

线性编码器是与编码位置的刻度配对的传感器，传感器或读数头。 传感器读取刻度，以便将编码位置转换为模拟或数字信号，然后可以通过数字读数（DRO）或运动控制器将其解码为位置。

编码器可以是增量编码器，也可以是绝对编码器。 可以通过位置随时间的变化来确定运动。 线性编码器技术包括光，磁，电感，电容和涡流。 光学技术包括阴影，自成像和干涉测量。 线性编码器用于计量仪器，运动系统，喷墨打印机和高精度加工工具，范围从数字卡尺和坐标测量机到工作台，CNC铣床，龙门工作台和半导体步进器。

物理原理

线性编码器是一种传感器，它们利用许多不同的物理属性来编码位置：

基于比例/参考

光学的

光学线性编码器主导着高分辨率市场，并可能采用快门/莫尔条纹，衍射或全息原理。光学编码器是标准编码器中最准确的，并且是工业自动化应用中最常用的编码器。在指定光学编码器时，重要的是，编码器必须内置额外的保护装置，以防止灰尘，振动和工业环境中常见的其他情况造成污染。典型的增量刻度周期从数百微米到亚微米不等。插值可以提供高达纳米的分辨率。

安装在三丰CMM上的光学线性编码器

所使用的光源包括红外LED，可见光LED，微型灯泡和激光二极管。

磁性

磁性线性编码器采用有源（磁化）或无源（可变磁阻）标度，并且可以使用感测线圈，霍尔效应或磁阻读数头来感测位置。与光学编码器相比，比例尺周期更短（通常为几百微米到几毫米），分辨率通常为微米级。

电容式

电容线性编码器通过感测阅读器和秤之间的电容来工作。典型的应用是数字卡尺。缺点之一是对不均匀污垢的敏感性，这会局部改变相对介电常数。

感应式

感应技术对污染物具有很强的抵抗力，可以使卡钳和其他测量工具具有防冷却液的性能。

涡流

美国专利3820110，“涡流型数字编码器和位置参考”给出了这种类型的编码器的示例，该编码器使用通过高和低磁导率非磁性材料编码的标尺，通过监视电感的变化来检测和解码标尺。包括感应线圈传感器的交流电路的一部分。 Maxon提供了一个示例（旋转编码器）产品（MILE编码器）。

光学图像传感器

传感器基于图像相关方法。传感器从被测表面拍摄后续照片，然后比较图像的位移。分辨率可能低至1 nm。

应用领域

线性编码器有两个主要的应用领域：

测量

测量应用包括坐标测量机（CMM），激光扫描仪，卡尺，齿轮测量，张力测试仪和数字读出器（DRO）。

运动系统

伺服控制运动系统采用线性编码器，以提供准确的高速运动。 典型的应用包括机器人技术，机床，拾取和放置PCB组装设备。 半导体处理和测试设备，焊线机，打印机和数字印刷机。

物理保护

线性编码器可以是封闭式的也可以是开放式的。封闭式线性编码器用于肮脏，恶劣的环境中，例如机床。它们通常包括包围玻璃或金属刻度尺的铝型材。灵活的唇形密封允许内部引导式读数头读取秤。由于该机械装置施加的摩擦和滞后，精度受到限制。

为了获得最高的精度，最低的测量迟滞和最低的摩擦应用，使用开放式线性编码器。

线性编码器可以使用透射式（玻璃）或反射式光栅尺，并采用朗奇或相位光栅。氧化皮材料包括玻璃上的铬，金属（不锈钢，镀金钢，因瓦合金），陶瓷（Zerodur）和塑料。该标尺可以是自支撑式的，可以热固化到基材上（通过粘合剂或胶带），也可以轨道安装。轨道安装可以使秤保持其自身的热膨胀系数，并可以分解大型设备进行装运。