随着测控技术的发展,对光电编码器的技术指标提出了更高的要求。在某些控制系统中既要求光电编码器输出高精度的位置信息,同时又提供相位相差90°的两路正余弦信号用于伺服系统的控制,并要求编码器具有大内孔空心轴,且体积小,能适应恶劣工作环境。本文研究的高精度复合式光电编码器,对恶劣工作环境下测控系统精确定位、测速控制及小型化具有重要意义和实际应用价值。在参考国内外文献的基础上,深入分析了光源、码盘、轴系、电子学处理、联轴节的特点及对精度的影响,得出提高码盘和轴系精度、提高光电信号质量、提高联轴节精度是实现高精度测角及测速的关键。在此基础上开展了高精度复合式光电编码器的设计。结合国内现有基础,提出了采用密集滚珠轴承和密排轴承相结合的轴系,在提高轴系精度的同时也大大减小了轴系的长度,设计出高精度大空心轴精密轴系。依据莫尔条纹理论,提出采用三次校正的方法,设计出高精度复合式光学码盘,提高了编码器测角及测速精度,缩小了仪器体积。针对固体发光二极管的性能特点设计了温度补偿电路,保证了在-40℃～+60℃工作环境下光电信号幅度的稳定性;设计了测速零位电路,使测速零位和绝对测角零位精确对准,满足伺服控制系统要求。采用有限元分析方法对联轴节进行静力分析和应力分析,对联轴节的受力情况进行了分析,优化了结构设计,设计高精度弹性联轴节。运用本文研究的方法设计的高精度复合式光电编码器,空心轴内孔为φ150,精度σ≤2〞;既能输出绝对位置信息,又能输出相位相差90°的两路正余弦信号。实验结果表明,本文研究的高精度复合式光电编码器,体积小、精度高、适用于恶劣工作环境,对提高测控系统的控制精度具有实用价值。