CN102589442B

CN102589442B - 一种基于绝对位置判定的单码道编解码方法

Info

Publication number: CN102589442B
Application number: CN201210012665.5A
Authority: CN
Inventors: 张俊星; 薄纯娟
Original assignee: Dalian Nationalities University
Current assignee: Dalian Minzu University
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2032-01-13
Also published as: CN102589442A

Abstract

本发明公开了一种基于绝对位置判定的单码道编解码方法，该方法是将多个码字表征在一直线码道的不同连续分区中，利用置于码道两侧的发光二极管和接收器反馈的光脉冲信号识别码道表征的码字，之后按照本发明的解码方法对码字进行识别，找出码字所对应的码道中的分区，即为码字对应的绝对位置。本发明的有效效果是：本发明的编解码方法简单，可靠性高，便于解码并能确保测量精度，绝对位置定位快速准确，解决了现有绝对位置编码器结构复杂、成本高的问题。虽然表征能力和编码效率稍差于m序列，但是互相关函数较现有编码方法理想，需维护的数据量大大减小，且能准确定位码的位置和信息，可应用于信息带运动时快速定位。

Description

一种基于绝对位置判定的单码道编解码方法

技术领域

本发明属于工控领域，特别是一种基于绝对位置判定的单码道编解码方法。

背景技术

随着制造和自动化技术的迅速发展，编码器作为一种融合数字技术和计算机技术的数字式传感器已经被广泛地应用于生活和生产中。

绝对位置编码器轨道有圆周、曲线、直线等种类，按码道分，位置判定的编码方法主要有多码道编码和双码道编码。双码道编码的两码道上都是等间距条纹，但不同码道上条纹间距不同，位置信息由码道间构成的拍信号的相位给出，这种方法的缺点是信号处理复杂，成本高。多码道编码的每条码道表示二进制编码的某一位，编码能力取决于码道的多少，这种编码技术制造复杂。

目前绝对位置编码器的位置判定应用最多的测量方法是基于多码道编码方式的光电式位移测量方法，又包括采用两片光栅组合的增量计数法和基于一片光栅的绝对位置编码法。增量计数法通过两片光栅相对运动产生的脉冲序列进行计数，用具有方向性的累计数来表示位移的变化量，这种方法原理简单，所用的光栅工艺流程短、成本低，但其缺点在于数据的可靠性较差，一旦累计计数产生差错，这种误差会一直保留到测量结束，并且在测量过程中一旦发生断电，则所记数据立即全部丢失，无法恢复。基于一片光栅的绝对位置编码法在一片光栅上刻以特定规则的编码，被测量的所有位置均有唯一编码与之对应，并且重新上电后这种对应关系不变，从而保证了数据的可靠性。

但该种基于多码道编码方式的光电式位移测量方法中，多码道编码光栅的制造工艺流程长，成本高，而且与之对应的光电转换元件和电子器件也比较多，因此测量装置结构复杂，外型尺寸也无法缩小。且现有常用的伪随机序列是目前常用的位置编码，有着表征能力强，编码效率高的特点，但其缺点是编解码方法和装置复杂，成本高。

发明内容

本发明针对现有基于多码道编码方式的光电式位移测量方法存在的问题，提出了一种基于绝对位置判定的单码道编解码方法。本发明采用的技术手段如下：

一种基于绝对位置判定的单码道编解码方法，包括编码步骤和解码步骤，编码步骤包括：

步骤1：生成一位数为m的起始码，同时利用相加器产生多个信息码，每一信息码的位数为n；

步骤2：将信息码按照从小到大的顺序排列，统计信息码中为1的编码位之前为0的编码位的个数，若信息码中任一为1的编码位之前为0的编码位的个数大于或等于m-2，则删除该信息码，并将排序在后的信息码提前；

步骤3：经过步骤2得到一码库，再将码库中每一n位信息码与m位起始码组合，构成位数为m+n的码字，将码字顺序相连的表征在一信息带上一直线码道的各分区中，码库中每一信息码对应一分区的绝对位置；该码道整体不透光，码道上等距离排列有编码位，在编码位为0处开通有透光小孔。

本发明的有效效果是：本发明的编解码方法简单，可靠性高，便于解码并能确保测量精度，绝对位置定位快速准确，解决了现有绝对位置编码器结构复杂、成本高的问题。虽然表征能力和编码效率稍差于m序列，但是互相关函数较现有编码方法理想，需维护的数据量大大减小，且能准确定位码的位置和信息，可应用于信息带运动时快速定位。

附图说明

图1为本发明信息带示意图。

图2为解码定位系统结构图。

图3为本发明一解码实例流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，本发明的基于绝对位置判定的单码道编解码方法包括编码步骤和解码步骤，其中的编码步骤包括：

步骤1：生成一位数为m的起始码，同时利用相加器产生多个信息码，每一信息码的位数为n。

步骤2：将信息码按照从小到大的顺序排列，统计信息码中为1的编码位之前为0的编码位的个数，若信息码中任一为1的编码位之前为0的编码位的个数大于或等于m-2，则删除该信息码，并将排序在后的信息码提前。

步骤3：经过步骤2得到一码库，该码库中信息码的个数表征了编码能力，再将码库中每一n位信息码与m位起始码组合，构成位数为m+n的码字，将码字顺序相连的表征在一信息带上一直线码道1的各分区中，码库中每一信息码对应一分区的绝对位置，如图1所示。该码道1整体不透光，码道1上等距离排列有编码位，在编码位为0处开通有透光小孔2。

如图2所示，其中的解码步骤包括：

步骤4：在信息带移动过程中，控制和信息处理模块5控制置于信息带一侧的发光二极管3发光，并接收置于信息带另一侧的接收器4反馈的光脉冲信号，将该脉冲光信号转换成码字。

步骤5：去除码字中的起始码，具体是：在取出的m+n位码字中找到每一为1的编码位前连续为0的编码位的个数，若某一为1的编码位前连续为0的编码为个数为m-2，则从此为1的编码位的下一位开始到该码字的末位取出作为高位，设该高位共有a位的编码位，同时将m-2个为0的编码位之前的所有编码位取出后去掉末位作为低位，该低位共有n-a位的编码位。

步骤6：将n-a位的低位加1后，按照步骤5的方式，判断连续为0的编码位的个数是否有大于或等于m-2的情况，若有则将加1后的低位继续加1，如此直至连续为0的编码位的个数均小于m-2为止，将最终得到的低位与步骤5得到的高位组合，得到一新的信息码。

步骤7：判断新的信息码中，每一为1的编码位前为0的编码位的个数是否有大于或等于m-2的情况，若有则将新的信息码拆开得到a位高位和n-a位低位，将n-a位低位加1后与a位高位重新组合。

步骤8：判断重新组合的信息码中，每一为1的编码位前为0的编码位的个数是否有大于或等于m-2的情况，若有则重复步骤7，直至组合后的信息码中为1的编码位前连续为0的编码位的个数均小于m-2为止，最终得到的信息码即为当前信息码，之后通过查找即可确认信息码对应的绝对位置。

举例来说，假设m＝5，n＝6，利用步骤1至步骤3的编码过程，可得到如下表所示的信息码及对应的位置：

编码	位置
		001001	1
001010	2
		001011	3
001100	4
		001101	5
001110	6
		001111	7
010010	8
		010011	9
010100	10
		010101	11
010110	12
		010111	13
011001	14
		011010	15
011011	16
		011100	17
011101	18
		011110	19
011111	20
		100100	21
100101	22
		100110	23
100111	24
		101001	25
101010	26
		101011	27
101100	28
		101101	29
101110	30
		101111	31
110010	32
		110011	33
110100	34
		110101	35
110110	36
		110111	37
111001	38
		111010	39
111011	40
		111100	41
111101	42

111110	43
		111111	44

之后，如图3所示，通过步骤4取一码字11110001010，将该码字11110001010通过步骤5去除起始位后，得到低位111和高位010。在步骤6中，将低位111加1得到低位000，由于此时连续为0的个数等于m-2，则将低位加1得到低位001，将低位001与高位010组合，得到信息码010001。在步骤7中，判断存在连续为0的个数等于m-2，则拆分该信息码，得到低位001和高位010，将低位001加1得到低位010。在步骤8中，将低位010与高位010组合，得到信息码010010，该信息码中连续为0的个数均小于m-2，则确定该信息码是当前信息码，通过查找上表，即可确定最终绝对位置是码道1上的第8区。

此外，考虑到该编码方法的编码效率，在编码时，取m≥n/2+2(n为偶数)或m≥(n+1)/2(n为奇数)；此时的编码表征能力为：2ⁿ-2^n-m+2-(n-m+2)2^n-m+1，编码效率：2ⁿ-2^n-m+2-(n-m+2)2^n-m+1/(n+m)。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于绝对位置判定的单码道编解码方法，其特征在于包括编码步骤和解码步骤；

其中，编码步骤包括：

步骤3：经过步骤2得到一码库，再将码库中每一n位信息码与m位起始码组合，构成位数为m+n的码字，将码字顺序相连的表征在一信息带上一直线码道的各分区中，码库中每一信息码对应一分区的绝对位置；该码道整体不透光，码道上等距离排列有编码位，在编码位为0处开通有透光小孔；

其中，解码步骤又包括：

步骤4：在信息带移动过程中，控制和信息处理模块控制置于信息带一侧的发光二极管发光，并接收置于信息带另一侧的接收器反馈的光脉冲信号，将该脉冲光信号转换成码字；

步骤5：去除码字中的起始码，具体是：在取出的m+n位码字中找到每一为1的编码位前连续为0的编码位的个数，若某一为1的编码位前连续为0的编码为个数为m-2，则从此为1的编码位的下一位开始到该码字的末位取出作为高位，设该高位共有a位的编码位，同时将m-2个为0的编码位之前的所有编码位取出后去掉末位作为低位，该低位共有n-a位的编码位；

步骤6：将n-a位的低位加1后，按照步骤5的方式，判断连续为0的编码位的个数是否有大于或等于m-2的情况，若有则将加1后的低位继续加1，如此直至连续为0的编码位的个数均小于m-2为止，将最终得到的低位与步骤5得到的高位组合，得到一新的信息码；

步骤7：判断新的信息码中，每一为1的编码位前为0的编码位的个数是否有大于或等于m-2的情况，若有则将新的信息码拆开得到a位高位和n-a位低位，将n-a位低位加1后与a位高位重新组合；

2.根据权利要求1所述的基于绝对位置判定的单码道编解码方法，其特征在于起始码的位数m和信息码的位数n满足：m≥n/2+2，且n为偶数。

3.根据权利要求1所述的基于绝对位置判定的单码道编解码方法，其特征在于起始码的位数m和信息码的位数n满足：m≥（n+1）/2，且n为奇数。