一種絕對式光電碼盤及光電編碼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光電數(shù)字化檢測領(lǐng)域，具體涉及一種絕對式光電碼盤及光電編碼器。
【背景技術(shù)】
[0002]光電碼盤是集光、機、電技術(shù)于一體的數(shù)字化傳感器，可以高精度測量被測物體的轉(zhuǎn)角或直線位移量。它將輸入給轉(zhuǎn)軸的角度量(幾何位移量)，利用光電轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖或數(shù)字量，以供計算機計算出角度信息(位移信息)。但傳統(tǒng)的絕對式光電碼盤其代碼刻度盤大都采用了對整個圓周的全編碼，每一碼道為同一分辨率編碼，使得碼盤體積大、分辨率低，不適于高精度測量、小空間安裝的使用需求。為了適應(yīng)現(xiàn)代日益發(fā)展的高精度、小型化測量技術(shù)要求，需對傳統(tǒng)的光電碼盤刻度盤進行技術(shù)創(chuàng)新，在同樣半徑尺寸的編碼刻度盤上實現(xiàn)多數(shù)位、高分辨率編碼，以達到提高光電碼盤測量精度和分辨率的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種絕對式光電碼盤及光電編碼器，以解決現(xiàn)有傳統(tǒng)的絕對式光電碼盤體積大、分辨率低，不適于高精度測量、小空間安裝使用需求的問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的絕對式光電碼盤上設(shè)有若干個同心碼道，所述碼盤按角度平均分為M個區(qū)，M> = 2，至少一個碼道于各個區(qū)中被按照設(shè)定編碼規(guī)則設(shè)置為不同精度的編碼格柵。
[0005]各個區(qū)中具有不同精度的編碼格柵的碼道位于碼盤外圍。
[0006]越靠近碼盤圓心，碼道所代表編碼的位數(shù)越高。
[0007]所述設(shè)定編碼規(guī)則為格雷碼。
[0008]所述碼盤上設(shè)有6個同心碼道，M = 4。
[0009]本發(fā)明的絕對式光電編碼器包括絕對式光電碼盤和光電檢測裝置，所述光電檢測裝置包括發(fā)光器件和感光器件，其特征在于，所述碼盤上設(shè)有若干個同心碼道，所述碼盤按角度平均分為M個區(qū)，M> = 2，至少一個碼道于各個區(qū)中被按照設(shè)定編碼規(guī)則設(shè)置為不同精度的編碼格柵，所述每個區(qū)對應(yīng)設(shè)置有一個光電檢測裝置。
[0010]各個區(qū)中具有不同精度的編碼格柵的碼道位于碼盤外圍。
[0011]越靠近碼盤圓心，碼道所代表編碼的位數(shù)越高。
[0012]所述設(shè)定編碼規(guī)則為格雷碼。
[0013]所述碼盤上設(shè)有6個同心碼道，M = 4。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的絕對式光電碼盤及光電編碼器利用分區(qū)編碼技術(shù)，實現(xiàn)碼盤在各個區(qū)內(nèi)具備不同分辨率的刻度編碼，以提高絕對式光電碼盤測量精度，在不增加光電碼盤體積的情況下，使得光電碼盤數(shù)字信息數(shù)位多、分辨率高、測量精度高，并且本發(fā)明絕對式光電碼盤及光電編碼器的設(shè)計簡單、易于工程實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0015]圖1為傳統(tǒng)的6碼道碼盤編碼窗口分布圖；
[0016]圖2為光電碼盤的4個分區(qū)分布圖；
[0017]圖3為本實施例中對光電碼盤進行分區(qū)編碼設(shè)計的示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的方法進行詳細說明。
[0019]絕對式光電碼盤實施例
[0020]1、在絕對式光電碼盤上均勻劃分出半徑不同的6個同心碼道，利用使其透光與不透光的方法實現(xiàn)對該碼道的編碼，編碼規(guī)則按格雷碼變換規(guī)律實現(xiàn)。傳統(tǒng)的6位光電碼盤碼道分布關(guān)系如圖1所示，注意圖中的各窗口分布按整個圓周均勻分布，每一碼道代表一位信息;
[0021]2、將碼盤平均分為四個區(qū)，采用碼道壓縮技術(shù)在不同區(qū)上對同一碼道進行不同分辨率的數(shù)位編碼，見圖2所示；
[0022]3、從圓心算起對第1、2、3、4碼道按格雷碼進行整個圓周完全編碼，覆蓋完整的四個象限，編碼規(guī)律按格雷碼變換規(guī)律實現(xiàn)，與圖1中傳統(tǒng)碼盤編碼方法完全一致，圖中所示窗口為透光窗口，其它為不透光部分；
[0023]4、從圓心算起對第5碼道分區(qū)按格雷碼進行編碼，在第I區(qū)的編碼對應(yīng)12位格雷碼中第5位，在第2區(qū)的編碼對應(yīng)12位格雷碼中第7位，在第3區(qū)的編碼對應(yīng)12位格雷碼中第9位，在第4區(qū)的編碼對應(yīng)12位格雷碼中第11位；
[0024]5、從圓心算起對第6碼道分區(qū)按格雷碼進行編碼，在第I區(qū)的編碼對應(yīng)12位格雷碼中第6位，在第2區(qū)的編碼對應(yīng)12位格雷碼中第8位，在第3區(qū)的編碼對應(yīng)12位格雷碼中第10位，在第4區(qū)的編碼對應(yīng)12位格雷碼中第12位，該碼道透光窗口及不透光間隔占有的角度均為0.17578125°；
[0025]6、圖2中第1、2、3、4碼道的代碼讀數(shù)作為碼盤的第I?4位編碼，第5、6碼道在第一區(qū)內(nèi)的編碼作為碼盤的第5?6位編碼，在第二區(qū)內(nèi)的編碼作為碼盤的第7?8位編碼，在第三區(qū)內(nèi)的編碼作為碼盤的第9?10位編碼，在第四區(qū)內(nèi)的編碼作為刻度盤的第11?12位編碼；
[0026]作為其他實施方式，光電碼盤上可均勻劃分出半徑不同的7個同心碼道，從圓心算起對第1、2、3、4碼道按格雷碼進行整個圓周完全編碼。
[0027]從圓心算起對第5碼道分區(qū)按格雷碼進行編碼，在第I區(qū)的編碼對應(yīng)16位格雷碼中第5位，在第2區(qū)的編碼對應(yīng)16位格雷碼中第8位，在第3區(qū)的編碼對應(yīng)16位格雷碼中第11位，在第4區(qū)的編碼對應(yīng)12位格雷碼中第14位；
[0028]從圓心算起對第6碼道分區(qū)按格雷碼進行編碼，在第I區(qū)的編碼對應(yīng)16位格雷碼中第6位，在第2區(qū)的編碼對應(yīng)16位格雷碼中第9位，在第3區(qū)的編碼對應(yīng)16位格雷碼中第12位，在第4區(qū)的編碼對應(yīng)16位格雷碼中第15位。
[0029]從圓心算起對第7碼道分區(qū)按格雷碼進行編碼，在第I區(qū)的編碼對應(yīng)16位格雷碼中第7位，在第2區(qū)的編碼對應(yīng)16位格雷碼中第10位，在第3區(qū)的編碼對應(yīng)16位格雷碼中第13位，在第4區(qū)的編碼對應(yīng)16位格雷碼中第16位。
[0030]第1、2、3、4碼道的代碼讀數(shù)作為碼盤的第I?4位編碼，第5、6、7碼道在第一區(qū)內(nèi)的編碼作為碼盤的第5?7位編碼，在第二區(qū)內(nèi)的編碼作為碼盤的第8?10位編碼，在第三區(qū)內(nèi)的編碼作為碼盤的第11?13位編碼，在第四區(qū)內(nèi)的編碼作為碼盤的第14?16位編碼。
[0031]作為其他實施方式，在絕對式光電碼盤上可均勻劃分出半徑不同的6個同心碼道，從圓心算起對第1、2、3碼道按格雷碼進行整個圓周完全編碼；
[0032]從圓心算起對第4碼道分區(qū)按格雷碼進行編碼，在第I區(qū)的編碼對應(yīng)15位格雷碼中第4位，在第2區(qū)的編碼對應(yīng)11位格雷碼中第7位，在第3區(qū)的編碼對應(yīng)11位格雷碼中第10位，在第4區(qū)的編碼對應(yīng)11位格雷碼中第13位；
[0033]從圓心算起對第5碼道分區(qū)按格雷碼進行編碼，在第I區(qū)的編碼對應(yīng)15位格雷碼中第5位，在第2區(qū)的編碼對應(yīng)15位格雷碼中第8位，在第3區(qū)的編碼對應(yīng)15位格雷碼中第11位，在第4區(qū)的編碼對應(yīng)15位格雷碼中第14位。
[0034]從圓心算起對第6碼道分區(qū)按格雷碼進行編碼，在第I區(qū)的編碼對應(yīng)15位格雷碼中第6位，在第I區(qū)的編碼對應(yīng)15位格雷碼中第9位，在第3區(qū)的編碼對應(yīng)15位格雷碼中第12位，在第4區(qū)的編碼對應(yīng)15位格雷碼中第15位。
[0035]第1、2、3碼道的代碼讀數(shù)作為碼盤的第I?3位編碼，第4、5、6碼道在第一區(qū)內(nèi)的編碼作為刻度盤的第4?6位編碼，在第二區(qū)內(nèi)的編碼作為碼盤的第7?9位編碼，在第三區(qū)內(nèi)的編碼作為碼盤的第10?12位編碼，在第四區(qū)內(nèi)的編碼作為碼盤的第13?15位編碼。
[0036]作為其他實施方式，光電碼盤上按照角度可劃分為2、3、5個區(qū)等等。
[0037]本實施例中設(shè)計的光電碼盤優(yōu)選格雷碼編碼規(guī)則，格雷碼編碼規(guī)則使得碼盤在轉(zhuǎn)到相鄰區(qū)域時，編碼中只有一位發(fā)生變化，消除了產(chǎn)生粗大誤差的可能。作為其他實施方式，代碼刻度盤還可采用8421碼、葛萊碼等編碼規(guī)則。
[0038]本實施例的光電碼盤采用的分區(qū)編碼技術(shù)原理簡單、便于實現(xiàn)，在工業(yè)應(yīng)用中有著廣泛的使用前景，尤其在對體積有嚴(yán)格限制的光電類產(chǎn)品設(shè)計中能夠得到廣泛地應(yīng)用。
[0039]絕對式光電編碼器實施例
[0040]本實施例中的光電編碼器采用上述實施例中的絕對式光電碼盤，這里不再詳細闡述絕對式光電碼盤的具體結(jié)構(gòu)，光電編碼器還包括光電檢測裝置，光電檢測裝置包括發(fā)光器件和感光器件。在光電碼盤應(yīng)用設(shè)計中，對分區(qū)編碼的碼道的編碼讀數(shù)時，只要將發(fā)光器件和感光器件與光電碼盤的各個分區(qū)對應(yīng)對稱分布，就可以保證同時將代表角度信息的編碼確定下來，即在讀數(shù)時，將各個光電檢測轉(zhuǎn)置的讀數(shù)按照編碼所代表位數(shù)組合起來，即可得到光電編碼器的讀書。
[0041]以上給出了具體的實施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實施方式。本發(fā)明的基本思路在于上述基本方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費創(chuàng)造性勞動。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對實施方式進行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種絕對式光電碼盤，其特征在于，所述碼盤上設(shè)有若干個同心碼道，所述碼盤按角度平均分為M個區(qū)，M> = 2，至少一個碼道于各個區(qū)中被按照設(shè)定編碼規(guī)則設(shè)置為不同精度的編碼格柵。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述絕對式光電碼盤，其特征在于，各個區(qū)中具有不同精度的編碼格柵的碼道位于碼盤外圍。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述絕對式光電碼盤，其特征在于，越靠近碼盤圓心，碼道所代表編碼的位數(shù)越高。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述絕對式光電碼盤，其特征在于，所述設(shè)定編碼規(guī)則為格雷碼。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述絕對式光電碼盤，其特征在于，所述碼盤上設(shè)有6個同心碼道，M=4o6.—種絕對式光電編碼器，該編碼器包括絕對式光電碼盤和光電檢測裝置，所述光電檢測裝置包括發(fā)光器件和感光器件，其特征在于，所述碼盤上設(shè)有若干個同心碼道，所述碼盤按角度平均分為M個區(qū)，M> = 2，至少一個碼道于各個區(qū)中被按照設(shè)定編碼規(guī)則設(shè)置為不同精度的編碼格柵，所述每個區(qū)對應(yīng)設(shè)置有一個光電檢測裝置。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述絕對式光電編碼器，其特征在于，各個區(qū)中具有不同精度的編碼格柵的碼道位于碼盤外圍。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述絕對式光電編碼器，其特征在于，越靠近碼盤圓心，碼道所代表編碼的位數(shù)越高。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述絕對式光電編碼器，其特征在于，所述設(shè)定編碼規(guī)則為格雷碼。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述絕對式光電編碼器，其特征在于，所述碼盤上設(shè)有6個同心碼道，M=40
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種絕對式光電碼盤及光電編碼器，該絕對式光電碼盤上設(shè)有若干個同心碼道，所述碼盤按角度平均分為M個區(qū)，M>＝2，至少一個碼道于各個區(qū)中被按照設(shè)定編碼規(guī)則設(shè)置為不同精度的編碼格柵。該編碼器包括絕對式光電碼盤和光電檢測裝置，所述光電檢測裝置包括發(fā)光器件和感光器件，所述絕對式光電碼盤采用上述光電碼盤，所述每個區(qū)對應(yīng)設(shè)置有一個光電檢測裝置。本發(fā)明的絕對式光電碼盤及光電編碼器體積小、數(shù)字信息數(shù)位多、分辨率高、測量精度高。
【IPC分類】G01D5/347
【公開號】CN105509779
【申請?zhí)枴緾N201510865997
【發(fā)明人】黃少彩, 張寶山
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司洛陽電光設(shè)備研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月1日