CN101387526A - 一种单圈五位绝对式编码盘 - Google Patents

Abstract

一种单圈五位绝对式编码盘，属于光电测试技术领域中涉及的一种编码盘。要解决的技术问题是提供一种单圈五位绝对式编码盘，解决技术问题的技术方案为包括码盘和狭缝盘，码盘和狭缝盘平行安装在编码器的主轴上，两者之间保持一定的间隙，码盘随主轴转动，在码盘上刻有一圈码道，码道分为两个区间，0°～180°为不通光区，180°～360°为通光区；在狭缝盘上的同一个圆周上，在0°～180°区域内均布刻有十六个狭缝，相邻两个狭缝之间的夹角为11.25°，狭缝的宽度均为0.06毫米，码盘上的码道直径与狭缝盘上的狭缝直径相同。

Description

一种单圈五位绝对式编码盘

技术领域

本发明属于光电测试技术领域中涉及的一种单圈五位绝对式编码盘。

背景技术

光电轴角编码器是进行角位移、角速度测量的有代表性的光电传感器，而编码盘又是光电轴角编码器进行数据采集的核心元件，是由码盘和狭缝盘匹配构成的。所谓绝对式编码盘，就是码盘的码道与狭缝盘的狭缝进行匹配，利用若干个读数头取出码盘与狭缝盘相匹配编排的电信号，经过译码，处理成与传统码盘相同的周期二进制码，这些码代表着码盘的绝对位置信息。

随着工业化和高科技的发展与需要，对光电轴角编码器的小型化的要求越来越高，要想编码器径向尺寸小，码道刻划圈数就要少，刻划单圈码道是缩小编码器径向尺寸最直接的方法之一。

与本发明最为接近的已有技术是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制开发的小型绝对式矩阵编码器上采用的编码盘如图1和图2所示：包括码盘1和狭缝盘2。在码盘1上，刻划有三圈码道，第一圈码道分为两个区间，0°～180°为不通光区，180°～360°为通光区。第二圈码道中0°～180°内刻有两条通光码道，通光码道和不通光码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通光码道宽度为180°/(2×2)＝45°，靠近0°的码道和靠近180°的码道为不通光码道，其宽度为不通光码道的一半，即45°/2＝22.5°，所以，0°～22.5°为不通光码道，22.5°～67.5°为通光码道，67.5°～112.5°为不通光码道，112.5°～167.5°为通光码道，167.5°～180°为不通光码道。180°～360°内刻有一条通光码道，通光码道和不通光码道宽度相等，其宽度为180°/2＝90°，靠近180°的码道和靠近360°的码道为不通光码道，宽度为不通光码道的一半，即90°/2＝45°。所以在180°～360°内，180°～225°为不通光区，225°～315°为通光区，315°～360°为不通光区；第三圈码道分为四个区间，这四个区间的码道分布是不同的。在0°～90°的区间内刻有十六条通光码道，通光码道和不通光码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通光码道宽度为90°/(16×2)＝2.8125°，靠近0°的码道和靠近90°的码道为不通光码道，其宽度为其他不通光码道的一半(1/2)，即2.8125°/2＝1.40625°；在90°～180°的区间内刻有八条通光码道，通光码道和不通光码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通光码道宽度为90°/(8×2)＝5.625°，靠近90°的码道和靠近180°的码道为不通光码道，其宽度为不通光码道的一半(1/2)，即5.625°/2＝2.8125°；在180°～270°的区间内刻有四条通光码道，通光码道和不通光码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通光码道宽度为90°/(4×2)＝11.25°，靠近180°的码道和靠近270°的码道为不通光码道，其宽度为不通光码道的一半(1/2)，即11.25°/2＝5.625°；在270°～360°的区间内刻有二条通光码道，通光码道和不通光码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通光码道宽度为90°/(2×2)＝22.5°，靠近270°的码道和靠近360°的码道为不通光码道，其宽度为不通光码道的一半(1/2)，即22.5°/2＝11.25°。

在狭缝盘2上，有三圈狭缝，第一圈狭缝a₁在0°位置，狭缝a₂在90°位置；

第二圈狭缝b₁在0°位置，狭缝b₂在180°位置；第三圈狭缝c₁在0°位置，狭缝c₂在90°位置，狭缝c₃在180°位置，狭缝c₄在270°位置。

码盘1和狭缝盘2相匹配，相对应的圈的直径相等，构成的矩阵编码盘，它的前两圈码道只能输出四位码，刻划圈数较多，输出位数却少，同时，使得编码器的径向尺寸偏大。

发明内容

为了克服已有技术存在的缺点，本发明的目的在于为缩小编码器的径向尺寸，特设计一种单圈五位绝对式编码盘。

本发明要解决的技术问题是：提供一种单圈五位绝对式编码盘。解决技术问题的技术方案如图3和图4所示：包括码盘3和狭缝盘4。码盘3和狭缝盘4平行安装在编码器的主轴上，两者之间保持一定的间隙，码盘随主轴转动。

码盘3的码道布局如图3所示：在码盘3上刻有一圈码道，码道分为两个区间，0°～180°为不通光区，180°～360°为通光区。

狭缝盘4的狭缝布局如图4所示，在狭缝盘4上的同一个圆周上，在0°～180°区域内均布刻有十六个狭缝，相邻两个峡缝之间的夹角为11.25°，分别用a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆、a₇、a₈、a₉、a₁₀、a₁₁、a₁₂、a₁₃、a₁₄、a₁₅、a₁₆表示，a₁在0°位置，a₂在11.25°位置，a₃在22.5°位置，a₄在33.75°位置，a₅在45°位置，a₆在56.25°位置，a₇在67.5°位置，a₈在78.75°位置，a₉在90°位置，a₁₀在101.25°位置，a₁₁在112.5°位置，a₁₂在123.75°，a₁₃在135°位置，a₁₄在146.25°位置，a₁₅在157.5°位置，a₁₆在168.75°位置，狭缝的宽度均为0.06毫米，码盘3上的码道直径与狭缝盘4上的狭缝直径相同。

工作原理说明

码盘3与狭缝盘4同轴安装在编码器的主轴上，码盘3固定在编码器主轴上，并随主轴一起转动，狭缝盘4固定于基座上固定不动，与码盘3相对平行安装，两者之间保持一定的间隙，码盘3与狭缝盘4之间相对转动，输出代码记录着编码器主轴转动的角位移位置。码盘3的码道与狭缝盘4的狭缝相匹配，当码盘3逆时针转动时，狭缝盘4的狭缝在遇到码盘3上的码道的通光区段时，呈现高电平状态输出；遇有不通光区段时，呈现低电平状态输出。

狭缝处接收到的电信号如图5所示。实线代表通光，空白代表不通光，a₁～a₁₆代表各狭缝位置获得的电平状态。

狭缝a₁在0°～180°接收到高电平信号，在180°～360°接收到低电平信号，狭缝a₁获得的码为传统码道的A₁码；狭缝a₂在0°～11.25°接收到低电平信号，在11.25°～191.25°接收到高电平信号，在191.25°～360°接收到低电平信号；狭缝a₃在0°～22.5°接收到低电平信号，在22.5°～202.5°接收到高电平信号，在202.5°～360°接收到低电平信号；狭缝a₄在0°～33.75°接收到低电平信号，在33.75°～213.75°接收到高电平信号，在213.75°～360°接收到低电平信号；狭缝a₅在0°～45°接收到低电平信号，在45°～225°接收到高电平信号，在225°～360°接收到低电平；狭缝a₆在0°～56.25°接收到低电平信号，在56.25°～236.25°接收到高电平信号，在236.25°～360°接收到低电平信号；狭缝a₇在0°～67.5°接收到低电平信号，在67.5°～247.5°接收到高电平信号，在247.5°～360°接收到低电平信号；狭缝a₈在0°～78.75°接收到低电平信号，在78.75°～258.75°接收到高电平信号，在258.75°～360°接收到低电平信号；狭缝a₉在0°～90°接收到低电平信号，在90°～270°接收到高电平信号，在270°～360°接收到低电平；狭缝a₁₀在0°～101.25°接收到低电平信号，在101.25°～281.25°接收到高电平信号，在281.25°～360°接收到低电平信号；狭缝a₁₁在0°～112.5°接收到低电平信号，在112.5°～292.5°接收到高电平信号，在292.5°～360°接收到低电平信号；狭缝a₁₂在0°～123.75°接收到低电平信号，在123.75°～303.75°接收到高电平信号，在303.75°～360°接收到低电平信号；狭缝a₁₃在0°～135°接收到低电平信号，在135°～315°接收到高电平信号，在315°～360°接收到低电平；狭缝a₁₄在0°～146.25°接收到低电平信号，在146.25°～326.25°接收到高电平信号，在326.25°～360°接收到低电平信号；狭缝a₁₅在0°～157.5°接收到低电平信号，在157.5°～337.5°接收到高电平信号，在337.5°～360°接收到低电平信号；狭缝a₁₆在0°～168.75°接收到低电平信号，在168.75°～348.75°接收到高电平信号，在348.75°～360°接收到低电平信号。

由上可知，狭缝a₁获得的码取其反码为传统码道的第一位A₁码；狭缝a₉获得的码为传统码道的第二位A₂码；狭缝a₆获得的码与狭缝a₁₃获得的码通过电路异或处理(也就是在同一区段内a₆与a₁₃一个为高电平状态一个为低电平状态时，a₆获得的码与狭缝a₁₃获得的码通过电路异或处理后为高电平，a₆与a₁₃同为低电平状态或同为高电平状态时，a₆获得的码，在与狭缝a₁₃获得的码通过电路异或处理后为低电平)，在0°～45°接收到低电平信号，在45°～135°接收到高电平信号，在135°～225°接收到低电平信号，在225°～315°接收到高电平信号，在315°～360°接收到低电平信号。这个信号为传统码道的第三位码A₃码；狭缝a₃获得的码与狭缝a₇获得的码通过电路异或处理，再加上狭缝a₁₁获得的码与狭缝a₁₄获得的码通过电路异或处理后获得传统码道的第四位码A₄码；狭缝a₂获得的码与狭缝a₄获得的码通过电路异或处理，加上狭缝a₆获得的码与狭缝a₈获得的码通过电路异或处理，加上狭缝a₁₀获得的码与狭缝a₁₂获得的码通过电路异或处理，加上狭缝a₁₄获得的码与狭缝a₁₆获得的码通过电路异或处理，获得传统码道的第五位码A₅码即

$A_1=\stackrel{\‾}{a_1}$

A₂＝a₉

$A_3=a_6\⊕a_{13}$

$A_4=(a_3\⊕a_7)+(a_{11}\⊕a_{15})$

$A_5=(a_2\⊕a_4)+(a_6\⊕a_8)(a_{10}\⊕a_{12})(a_{14}\⊕a_{16})$

本发明的积极效果

与已有技术比较，已有技术两圈码道与两圈狭缝匹配只能输出四位码，本发明一圈码道与一圈狭缝匹配输出五位码，减少刻划圈数，增加输出位数，采用该编码盘，可缩小编码器径向尺寸，减小体积，适用范围增大。

附图说明

图1是已有技术中码盘码道的布局结构示意图；

图2是已有技术中狭缝盘上狭缝的布局结构示意图；

图3是本发明的码盘码道的布局结构示意图；

图4是本发明的狭缝盘上狭缝的布局结构示意图；

图5是本发明的工作原理说明的码道与狭缝匹配在不同角度接收到的电信号显示示意图。

具体实施方式

本发明中的码盘码道布局按图3所示的结构实施，狭缝盘的狭缝布局按图4所示的结构实施。码盘3和狭缝盘4的材料采用K₉玻璃，其具体尺寸大小根据需要设计，表面镀铬，用铬层腐蚀的方法制造出码盘与狭缝盘图案，码盘上的码道和狭缝盘上的狭缝，在圈位上直径相等。

Claims (1)

1、一种单圈五位绝对式编码盘，包括码盘和狭缝盘，码盘和狭缝盘平行安装在编码器的主轴上，两者之间保持一定的间隙，码盘随主轴转动，其特征在于在码盘(3)上刻有一圈码道，码道分为两个区间，0°～180°为不通光区，180°～360°为通光区；在狭缝盘(4)上的同一个圆周上，在0°～180°区域内均布刻有十六个狭缝，相邻两个峡缝之间的夹角为11.25°，分别用a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆、a₇、a₈、a₉、a₁₀、a₁₁、a₁₂、a₁₃、a₁₄、a₁₅、a₁₆表示，a₁在0°位置，a₂在11.25°位置，a₃在22.5°位置，a₄在33.75°位置，a₅在45°位置，a₆在56.25°位置，a₇在67.5°位置，a₈在78.75°位置，a₉在90°位置，a₁₀在101.25°位置，a₁₁在112.5°位置，a₁₂在123.75°，a₁₃在135°位置，a₁₄在146.25°位置，a₁₅在157.5°位置，a₁₆在168.75°位置，狭缝的宽度均为0.06毫米，码盘(3)上的码道直径与狭缝盘(4)上的狭缝直径相同。

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