检测元件是数控机床伺服系统的重要组成部分，它起着检测各控制轴的位移和速度的作用，它把检测到的信号反馈回去，构成闭环系统。测量方式可分为直接测量和间接测量：直接测量就是对机床的直线位移采用直线型检测元件测量，直接测量常用的检测元件一般包括：直线感应同步器、计量光栅、磁尺激光干涉仪。间接测量就是对机床的直线位移采用回转型检测元件测量，间接测量常用的检测元件一般包括：脉冲编码器、旋转变压器、圆感应同步器、圆光栅和圆磁栅。而在间接测量元件当中，增量式光电编码器和绝对式光电编码器是应用为广泛的，现就这两种编码器的特点做一个介绍和分析：
增量式光电编码器主要由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路组成。码盘上刻有节距相等的辐射状透光缝隙，相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期;检测光栅上刻有A、B两组与码盘相对应的透光缝隙，用以通过或阻挡光源和光电检测器件之间的光线。它们的节距和码盘上的节距相等，并且两组透光缝隙错开1/4节距，使得光电检测器件输出的信号在相位上存在相位差。当码盘随着被测转轴转动时，检测光栅不动，光线透过码盘和检测光栅上的透过缝隙照射到光电检测器件上，光电检测器件就输出两组相位相差近似于正弦波的电信号，电信号经过转换电路的信号处理，可以得到被测轴的转角或速度信息。
增量式光电编码器的特点是每产生一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移，但是不能通过输出脉冲区别出在哪个位置上的增量。它能够产生与位移增量等值的脉冲信号，其作用是提供一种对连续位移量离散化或增量化以及位移变化(速度)的传感方法，它是相对于某个基准点的相对位置增量，不能够直接检测出轴的绝对位置信息。一般来说，增量式光电编码器输出A、B两相脉冲信号(即所谓的两组正交输出信号)，从而可方便地判断出旋转方向。同时还有用作参考零位的Z(R)相标志(指示)脉冲信号，码盘每旋转一周，只发出一个标志信号。标志脉冲通常用来指示机械位置或对积累量清零。
因此增量式光电编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。
这样的方法对有些工控项目比较麻烦，甚至不允许开机找零(开机后就要知道准确位置)，于是就有了绝对编码器的出现。
绝对式光电编码器光码盘上有许多道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线……编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码(格雷码)，这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。绝对式光电编码器由机械位置决定每个位置的唯一性，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。
一般情况下，测速度常用增量式编码器，测速度需要可以无限累加测量，目前增量型编码器在测速应用方面仍处于无可取代的主流位置;测位置用绝对型编码器，其位置具有唯一性(单圈或多圈)，由于绝对编码器在位置定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工控定位中。
在日常的数控机床维修工作当中，我们经常会遇到测量系统故障，怎样才能快速判断是否与编码器有关，现总结如下，当机床出现如下故障现象时，应考虑是否是由编码器的故障引起的：
1、机械振荡
(1)脉冲编码器出现故障，此时检查速度单元上的反馈线端子电压是否在某几点电压下降，如有下降表明脉冲编码器不良，更换编码器。
(2)脉冲编码器十字联轴节可能损坏，导致轴转速与检测到的速度不同步，更换联轴节。
(3)测速发电机出现故障，修复，更换测速机。
2、机械飞车
在检查位置控制单元和速度控制单元的情况下，应检查：
(1)脉冲编码器接线是否错误，检查编码器接线是否为正反馈，A相和B相是否接反。
(2)脉冲编码器联轴节是否损坏，更换联轴节。
(3)检查测速发电机端子是否接反和励磁信号线是否接错。
3、主轴不能定向或定向不到位
在检查定向控制电路设置和调整，检查定向板，主轴控制印刷电路板调整的同时，应检查位置检测器(编码器)是否不良。
4、坐标轴振动进给
在检查电动机线圈是否短路，机械进给丝杠同电机的连接是否良好，检查整个伺服系统是否稳定的情况下，检查脉冲编码是否良好、联轴节联接是否平稳可靠、测速机是否可靠。
5、NC报警中因程序错误，操作错误引起的报警，有可能是主电路故障和进给速度太低引起。同时，还有可能是
(1)脉冲编码器不良。
(2)脉冲编码器电源电压太低，(此时调整电源电压的15V，使主电路板的+5V端子上的电压值在4.95―5.10V内)。
(3)没有输入脉冲编码器的一转信号而不能正常执行参考点返回。
6、伺服系统的测量信号报警
(1)轴脉冲编码器反馈信号断线，短路和信号丢失，用示波器测A相、B相一转信号。
(2)编码器内部受到污染、太脏、信号无法正确接收。
根据以上故障现象特点和现场维修的实际情况，我们就能对数控机床测量系统涉及编码器的问题进行快速定位和故障维修，大幅缩短维修时间，提高维修工作效率。□
