光电编码器是一种以高精度计量光栅为检测元件,将输入的角位置信息通过光电转换转化成相应的数字代码的传感器,其具有分辨率高、测量范围广、精度高、使用可靠、易于维护、结构简单等优点,且有很高的性价比,已普遍应用于雷达、光电经纬仪、精密测角装置、机器人、数控机床以及高精度闭环调速系统中,是自动化设备中非常理想的角度传感器。随着工业自动化、航空航天技术的飞速发展,对光电编码器精度和环境适应性的要求也越来越高。要求其具有耐高温、防震动、抗冲击、耐腐蚀等能力,并能在恶劣的环境下正常运行。而目前光电编码器的码盘材料主要是玻璃、金属、菲林胶片,不能同时满足以上要求。本文在分析了传统光电编码器工作原理和机械结构的基础上,指出了传统光电编码器的局限性,通过分析新型光学树脂材料特别是聚甲基丙烯酸甲酯(简称PMMA)、聚碳酸酯(简称PC)、聚苯乙烯(简称PS)的光学特性,在研究现有光刻复制工艺的基础上,采用新型制作技术制作出基于PC树脂材料的码盘。为了提高系统的可靠性,论文对基于PC材料码盘的光电编码器的几个关键技术进行了重点分析研究,研究了光束准直度对光电编码器精度、抗震性、径向力以及轴向力等特性的影响；对基于光学树脂材料的码盘的工艺制造过程以及码盘与狭缝的图案设计进行了研究,改进了传统的编码理论,采用改进的矩阵编码来进行编码；同时分析了狭缝间隙与测量精度之间的关系,确定最适合系统的狭缝宽度。论文最后设计了基于PC材料的新型码盘以及光电编码器系统,实现了光电编码器的光学系统、信号采集系统和数据传输系统的硬件设计,并对信号处理、数据传输的软件部分进行了编写。同时展示了实验成果,并对结果进行了分析,提出了改进的方案。