2022年奥普光电研究报告 国内光栅编码器龙头企业，新品蓄势迎业绩拐点

核心观点：

光栅编码器是数控机床的重要测量元件，对加工精度起决定性作用。光栅编码器主要用于直线位移或者角位移的检测，如果将机床控制系统 比作高端装备的“大脑”，那么光栅尺相当于“眼睛”，它在控制系统中起着举足轻重的作用，直接关系到机床加工的精度。绝对式光栅编 码器效率更高、可靠性更强，将逐步取代增量式光栅编码器，成为主流发展趋势。近两年国内外高端数控机床，基本全部采用绝对式光栅尺， 应用前景非常广阔。以五轴数控机床为例，三个直线轴和两个旋转轴需对应配套三个光栅尺和两个角度编码器。

01、光栅编码器：高精度位移测量器件，下游应用广阔

1.1、光栅编码器：高精度位移测量器件

光栅测量技术在精密测量领域占据重要地位：从上个世纪50年代至70年代，栅式测量系统从感应同步器发展到光栅、磁栅、容栅和球 栅。由于光栅测量系统的综合技术性能优于其他4种，而且制造费用又比感应同步器、磁栅、球栅低，因此光栅发展得最快，技术性能 最高，市场占有率最高，产业最大。据《绝对式光栅传感器关键技术的研究》，目前光栅测量系统在整个测量领域里市场份额可以占 到80%以上。相比激光测量，光栅常数受环境影响小，具有较强的抗干扰能力，在实际生产中更加实用。光栅尺是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置，主要用于测量直线位移。光栅尺以高精度长光栅为位移基准，以光栅莫尔条纹为 技术基础，使用光电传感器将光学信号转化为电学信号，通过对电学信号进行处理，最终得到位置信息

1.2、绝对式编码器效率更优，将成为未来主流发展方向

根据获取位置的方式不同，光栅编码器可以分为增量式和绝对式两类。增量式：通过计算自参考点的增量脉冲信号的数量而获得位置值的旋转编码器。增量式编码器轴旋转时，有相应的脉冲输出，其旋转 方向的判别和脉冲数量的增减需借助后续的判向电路和计数器来实现。其计数起点可任意设定，并可以实现多圈的无限累加和测量。 也可以每圈设置一个原点，作为参考机械零位。当脉冲数已固定，而需要提高分辨力时，可利用90°相位差的AB两路信号，对原脉冲数 进行倍频。增量式编码器在断电后恢复上电时，必须重新确定原点。

1.3、光栅编码器性能优越，在自动化控制、测量领域广泛应用

光栅编码器性能优越，下游应用日益丰富：编码器具有体积小、分辨能力高、承载能力高、力矩小、耗能低、性能稳定可靠等特点，作 为一种高精度角位置测量器件， 在自动化控制、计量检定等领域的应用越来越广泛。数控机床：光栅编码器主要起到辅佐数控机床走刀精度的作用，是数控机床的闭环伺服系统的重要功能单元。在数控机床中常用于对刀 具和工件的坐标进行检测，来观察和跟踪走刀误差，以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。光栅编码器在机床上除 X、Y 轴进给电机 控制应用外，还有主轴用编码器、刀架用编码器、对刀用手持编码器等。

02、机床需求结构升级+国产替代，双重逻辑驱动高端编码器市场扩容

2.1、机床数控化势在必行，五轴机床为当前最稀缺品种

机床是现代工业的重要基石，高端数控化势在必行。机床是制造机器的机器，亦被称为工业母机、工作母机或者工具机。数控机床是一 种装有程序控制系统的自动化机床。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自 动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。

五轴数控机床为最高端品种，技术壁垒最高，稀缺性最强。据华经情报网，我国机床按档次可分为高档机床（10%）、中档机床（30%） 和低档机床（60%）。五轴联动数控技术难度大、应用广，集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，是衡量一个国家生 产设备自动化技术水平的重要标准之一。机床轴的绝对数量并非衡量数控机床先进程度的标准，重点在于联动轴数量。五轴联动是指机 床基本的直线轴三轴X、Y、Z及附加的旋转轴A、B、C中的两轴，五个轴同时运动，任意调整刀具或工件的姿态，实现对空间复杂型面的 加工。

2.2、绝对式编码器长期依赖进口，禹衡光学推出国内首款对标产品

国内应用仍以增量式光栅尺为主，绝对式光栅尺曾长期依赖进口：作为数控机床重要功能部件的光栅尺，目前国内应用最多的是增量式 光栅尺，在工作效率上增量式光栅尺相比于绝对式光栅尺还是有一定差距的，但绝对式光栅尺在国内目前成熟的产品很少，大部分都需 要进口，使得我们在该领域长期处于被动状态。供应商主要包括德国海德汉（HEIDENHAIN）公司、西班牙发格（FAGOR）、英国雷尼绍 （RENISHAW）公司，其中在金属切削类全闭环数控机床中，封闭式玻璃载体绝对式光栅尺80%以上由海德汉公司占据，而且超高精的产 品被西方国家列入限制出口的产品目录，对我国的购买进行严格控制。光栅编码器方面，竞争对手还有日本多摩川等厂家。

2.3、中国为全球最大机床产销国，国内机床行业“大而不强”

中国已经成为世界第一大机床产销国，市场广阔。据德国机床制造商协会，从供给市场来看，2020年全球机床行业产值为578亿欧 元，其中中国机床行业产值为169.5亿欧元，在全球市场中占据份额为29%；从需求市场来看，2020年全球机床行业消费额为573亿 欧元，其中中国消费额为186.1亿欧元，在全球需求市场中占据份额为32%。

中国机床行业目前大而不强。全球范围内的主要机床制造大国包括德国、日本、美国、中国等。德国、日本、美国等先进国家企业起步 较早，目前在技术水平、品牌价值等方面仍居明显优势地位。其中，德国重视数控机床和配套件的高、精、尖和实用性，各种功能部件 研发生产高度专业化，在质量、性能上位居世界前列；日本重点发展数控系统，机床企业注重向上游材料、部件布局，一体化开发核心 产品；美国在数控机床设计、制造和基础科研方面具有较强的竞争力。中国机床行业起步晚，处于跟跑状态，但在政策加持下整体发展 迅速。

03、禹衡光学：国内光栅编码器龙头企业，新品蓄势迎业绩拐点

3.1、核心优势一：光栅领域积累深厚，国家四项重大专项均落户禹衡

深耕光电编码器领域五十余年，技术经验沉淀深厚。奥普光电控股子公司禹衡光学（控股65%）前身是始建于1965年的长春第一光学 仪器厂，作为中国最早的光电编码器及光学仪器专业制造商，禹衡光学的历史浓缩着中国光电编码器工业化的发展史。从1967年中国 第一台工业编码器、1984年第一台国产机床编码器、1986年第一台国产电梯编码器到如今国内领先的高端传感器系列，禹衡光学已经 实现包括金属光栅角度编码器、绝对式光栅尺、旋转变压器、角度编码器、齿轮编码器及常规编码器的多原理多系列产品，产品的应用 领域包括航空航天、机床、电梯、伺服电机、机器人、军工、医疗等多行业。主导产品光栅编码器已通过欧盟RoHS检测、CE认证、防 爆认证及军工产品实验验证等多项权威认证，并大量出口至美国、德国、日本、俄罗斯等国家。

3.2、核心优势二：绝对式产品实现国际先进、国内领先，高技术壁垒铸就护城河

2019年推出JFT系列绝对式光栅尺，填补国内空白。该系列于2016年立项，是禹衡光学在承担了国家科技专项中全部三项有关光栅位 移传感器项目的基础上，总结客户及市场需求，通过“四个创新”—创新采用具有自主知识产权的游标码加M序列编解码技术；创新采 用全阵列扫描技术；创新采用大面积平行蓝光技术照明系统；创新采用实时效验技术进行数据传输，实现产品的高分辨率、高响应频率、 高抗干扰性、高抗污染性及高可靠性。在测量精度上，已经达到准确度±3μm/m;重复性±0.2μm;分辨力0.01μm，完全满足高档数控 机床高精度加工的需要，主要性能指标达到了国际同类产品先进水平和国内领先水平。

3.3、核心优势三：对比优势明显，有望迅速抢占国内高端市场

扎根机床领域多年，核心客户资源优势明显。公司与下游机床及机床数控系统领域客户长期保持深度合作，客户包括华中数控、广州数 控、沈阳机床、大连机床、科德数控、上海机床等。据奥普光电投资者关系活动披露，公司与华中数控合作多维且深入，是国内第一个 打通国内高端数控五轴机床的公司；与广州数控的合作不止限于机床类，还有电机和机器人等；与沈阳机床合作达几十年，客户粘性 强。打通多款主流系列连接，产品通用性强。通信协议方面，公司产品不仅支持BISS-C、SSI和禹衡光学自主协议FreDat协议，同时也支持 西门子DRIVE-CLiQ协议，良好的互换性在多家机床及数控系统厂得到了印证。接口方面，除了海德汉EnDat2.2以外，已经可以和其他数 控系统实现互换连接的状态。公司全面的产品协议推进计划有效提升产品的通用性和竞争力，加速抢占市场。

报告节选：

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