摘要:编码器(Encoder)实际是一种传感器。其通过物理效应(如光、磁、电容/电感、机械等)将输入的信号或数据转换为数字信号或编码信号的设备。根据检测原理,有光学式、磁式、电容/电感式之分;根据其编码方式,有绝对式和增量式之分;根据测量方式有旋转编码和直线编码之分
编码器(Encoder)实际是一种传感器。其通过物理效应(如光、磁、电容/电感、机械等)将输入的信号或数据转换为数字信号或编码信号的设备。根据检测原理,有光学式、磁式、电容/电感式之分;根据其编码方式,有绝对式和增量式之分;根据测量方式有旋转编码和直线编码之分。编码器在工业自动化等应用领域中能够提供高精度的位置、速度等反馈信息,满足精密测量和控制的需求。
本文统计范围为旋转和线性编码器。包括增量式、绝对式和光学式、磁式等旋转和线性编码器。线性编码器由阅读器和感应标尺组成,基于感应原理、光学原理或磁学原理等测量原理工作,通过唯一的代码检测绝对位置,并将信息直接传输至电子评估装置,无需参考运行。旋转编码器既有光学和磁性的,也有增量和绝对的。其通过测量物体运动的速度、角度、位移等物理量,并将其转化为上位机可识别可计算的电信号,从而实现自动化运动控制功能。光学编码器使用码盘,通过产生一系列方波,提供精确的输出,可用于大多数工业环境。磁性编码器采用磁体和集成电路,可将信号仿制成光学编码器信号,以供控制器使用。这种技术能更好地应对较高温度和极端冲击振动环境。
根据QYResearch最新调研报告显示,预计2030年全球编码器市场规模将达到51亿美元,未来几年年复合增长率CAGR为5.94%。
图. 编码器,全球市场总体规模
图. 全球编码器市场前44强生产商排名及市场占有率(基于2023年调研数据;目前最新数据以本公司最新调研数据为准)
全球编码器公司主要分布在德国、美国、日本、中国等,其中德系编码器占比超过35%,而整个欧洲编码器企业占比超过了60%。核心公司包括海德汉、多摩川精机、Sick、雷尼绍、倍加福、Dynapar、堡盟、森萨塔、博通、欧姆龙、德国帝尔电子、Balluff、罗克韦尔、Bourns、锐鹰传感等,其中前5家市占率接近45%。
编码器根据不同的原理有着不同的类型,旋转编码器进一步又可细分为增量式和绝对式。增量式和绝对式编码器在同参数情况下,增量式编码器在价格方面具有一定的优势,但随着绝对式编码器市场占比不断提升,其两者价格的差距也在不断缩小。目前在一些新的设备中,绝对式编码器将会是最优的选择。而旋转编码器和线性编码器针对的核心领域不同,比如线性编码器在机床领域,应用于数控机床的闭环伺服系统中,可用作直线位移或者角位移的检测,其价格与其精度,测量量程,分辨率有极大的关系。在该领域,线性编码器价格比旋转编码器要高出不少,但从下游各个应用场景看,目前旋转式编码器仍占据较大的市场份额,2023年达到了68%,预计未来几年仍将保持领先地位。
从编码器下游应用来看,编码器只是作为各类设备中的一个零件,主要是直接用在电机上,比如步进电机、伺服电机。而电机的下游涉及到各行各业,目前来看,机床市场占比最大,2023年机床市场份额达到了30%。另外就是机器人市场,近年随着工业机器人、AGV/AMR移动机器人、半导体机械手以及医疗机器人等高科技设备的发展,极大促进了编码器市场需求的激增。随着新型工业化的加速推进,编码器作为机器人的核心部件,未来市场份额将得到进一步提升,预计到2030年编码器在机器人市场的占比将达到25.4%。
主要驱动因素:
国家政策的支持。国家政策的支持是行业发展的核心驱动力。编码器作为机床、电梯、机器人等设备的核心零部件,其技术水平直接影响了设备的性能。比如在高端数控机床领域,核心部件数控系统、丝杠、旋转和线性编码器等,这些都决定着数控机床的精度和可靠性。国家和地方层面在“十四五”规划中,都明确提出要推动高档数控机床等新兴产业的发展,通过政策扶持、资金补助、人才引进等措施,提升数控机床以及核心零部件的研发和生产能力。虽然,目前核心部件大部分以来进口,但随着中国科技的发展,本土化生产趋势愈发明显,国家也鼓励企业解决卡脖子问题。下游行业需求。下游应用领域的需求决定了编码器的发展空间。从编码器下游应用场景来看,从工业自动化设备到航天航空和科研,涉及各行各业。随着工业4.0的发展,中高端数控机床、电梯、机器人、工程机械、医疗设备等对核心零件(比如编码器)的精度、性能要求越来越高,作为监测和控制旋转和线性运动的关键组件,在自动化系统中扮演着重要角色,一定程度上带动了高精度和高性能的编码器的需求。主要阻碍因素:
行业壁垒:对新进入者来说,面临着技术壁垒、人才壁垒、资金壁垒、经验壁垒和产业链壁垒等多重挑战。国内企业技术水平和综合实力与国际领先企业存在较大差距,新进入者不断涌入,竞争日趋激烈。技术方面,下游发展较快,对编码器的精度、稳定性、可靠性等要求越来越高。企业需要针对客户的要求进行投入研发,紧跟技术发展趋势。
市场竞争:高端编码器市场头部企业品牌效应比较明显,其中多数是欧洲企业(尤以德国为主),市场基本被垄断,而中低端市场相对比较激烈,但中低端要进入高端领域,过程比较漫长,短期内竞争格局变化不大。
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来源:QYR小叶