【社群智汇】国产光栅尺与光电编码器成本为何下不来？
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本次话题是“光栅尺与光电编码器”，这行业可不好分析~
@传感器专家网-杨军：
近期不断有群友在探讨光栅尺与光电编码器相关的话题，这一类光电位置传感器，涉及到我们生活的方方面面，从机床控制到转台定位，从游戏手柄到公共事业表计，其实我们身边到处都有光电编码器在默默无闻的工作，支撑着我们的工作和生活甚至国防。我们今天就来聊聊光栅尺与编码器，从技术原理到应用领域和特点展开探讨，欢迎大家分享自己的认识和经验，各抒己见，共同学习。
光栅尺，即DRO（Digital Read Out），又叫做光电线性位置编码器，早期较多应用在精密数控机床的加工刀具精密位置控制上，由一根精密的光栅刻度尺和5对收发分离的窄光束角度红外传感器构成。5只发光管和5只接收管并排跨在光栅刻度尺的两侧，随着机床刀头的移动同步移动，读取光栅宽度变化，其中一对光电传感器检测零位，两对光电传感器检测向位移距离（这两对传感器输出有90度的相位差，输入差分运放比较器，计算出位移），另外两对光电传感器，用同样的方式检测反向位移距离。
发射管光源通常是红外LED,有客户曾经尝试过使用VCSEL,即半导体垂直腔体面发射激光器，后来因为市场竞争成本压力而放弃。如今VCSEL已进入手机进行人脸识别，成本应该已经大大下降，可以重新考虑用进光电编码器。
接收端的5只光电接收管，可以根据用户技术要求选择光电二极管、光电三极管、或光电达林顿管，这三种接收管的特性差异：响应速度依次降低，线性度以此变差、输出带载能力依次增强。
通过5对光电传感器与机床刀具同步扫过光栅刻度尺计算出的零点、正反向位移距离，显示在相关仪表上，同时输出给控制器，控制机床刀具的精密进退移动，从而保障数控机床的精密操作。
光栅尺领域的领军者是德国海德汉，国内曾有过许多熟悉的名字，如长春光机所及其衍生企业、广州信和、珠海怡信、深圳朕衡、贵阳新添等等。光电编码器厂商也有很多，如宝盟、NEI等等。
如今市场巨变不知谁家还在风雨中沉浮？
常说的光电编码器，更多的只圆形光电编码器。其原理类似直线光栅尺，不过是将直线光栅刻度尺变成了编码轮盘，根据需要在轮盘上制作单圈或多圈的编码孔或者编码标记，对应配置相应数量的光电传感器件，按照一定的相位差布局定位安装位置，通过读取这些编码孔或者编码标识得到简单或复杂的组合编码信号，从而精密检测到转动的位置，满足更多、更复杂、应用更广泛的应用。
从机械手、工程机械、机器人，国防军工，到汽车和消费电子，光电编码器的应用无处不在。
@程***章：
这行业可不好分析，一不小心就群嘲了。价格战搞的太恶心了，如果可靠性没变的情况下，把成本和售价做下来的民企目前没有。
@M***p：
可靠性问题大致出在哪里？可靠性问题一般表现为什么问题？
@程***章：
用料和工艺。可靠性问题一般表现在把工业级器件改成商业级器件，P5轴承改P0，简化工艺步骤，过程控制不严谨。
这些都能解决，解决不了的是绝大多数厂家没有检测手段。厂内无法校验编码器光栅尺的指标。
@M***p：
检测需要用到什么设备？没有国产的吗？
@程***章：
有技术员的厂家不多，真正懂一些原理的只有禹衡。检测基准没那么容易构建，目前国内仅有光机所和我们艾华公司有精度检测转台，禹衡也有，但是禹衡的转台设计精度都不够。一个1秒的精度转台的成本大约需要50到80万左右，还需要恒温无振动环境，检测环境成本更高。这些企业家不会花7位数搞检测手段的。1秒的转台，轴系带载下的精度要达到0.2秒，这个指标对于世界任何一个单位都是有难度的。
检测基准如果是1秒，成本大约300左右。1秒的基准只能检测5秒的被测物。
三温检测对于一个做工业级编码器的厂家来说，是必备的检测手段，但是各厂家基本都没有，也不会找第三方测试数据。我今天说的事故就是温度不达标导致的。
@传感器专家网-杨军：
现在发射管光源是否用激光器？
@张***：
现在这个行业不用激光管，最好的是LED点光源，得到平行光LED点光源就足够了。编码器接收信号端一般是多个光敏接受器，需要均匀的平行光照射透过码盘才能使接收端得到适合的信号。
@程***章：
指标是要根据产品实际情况制定的，标准都是通用入门规范，通常比实际要求低很多。编码器用激光器做光源，可以提高很高的精度。但是激光器尺寸较大，目前很少有厂家用。位置测量市场需求比较大，保守估计，国内每年采购额超50亿。
@何***博：
激光器做光源，从哪方面能说明可以提高编码器精度呢？
@程***章：
波长唯一。
@张***：
波长唯一做反射码盘镀层应该有优点，但出光的光斑太小处理起来还是比较麻烦。
@程***章：
光电器件光斑小可以用透镜，本来也要用透镜，否则功率太大，容易烧坏码盘镀层或接收器。
@张***：
是的，一组透镜处理，空间就不够用了。目前常规的编码器LED光源，为了能出平行光，加透镜就把产品厚度加了5mm的。
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