CN105509779B - 一种绝对式光电码盘及光电编码器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种绝对式光电码盘及光电编码器，该绝对式光电码盘上设有若干个同心码道，所述码盘按角度平均分为M个区，M>＝2，至少一个码道于各个区中被按照设定编码规则设置为不同精度的编码格栅。该编码器包括绝对式光电码盘和光电检测装置，所述光电检测装置包括发光器件和感光器件，所述绝对式光电码盘采用上述光电码盘，所述每个区对应设置有一个光电检测装置。本发明的绝对式光电码盘及光电编码器体积小、数字信息数位多、分辨率高、测量精度高。

Description

一种绝对式光电码盘及光电编码器
技术领域
本发明属于光电数字化检测领域，具体涉及一种绝对式光电码盘及光电编码器。
背景技术
光电码盘是集光、机、电技术于一体的数字化传感器，可以高精度测量被测物体的转角或直线位移量。它将输入给转轴的角度量(几何位移量)，利用光电转换原理转换成相应的电脉冲或数字量，以供计算机计算出角度信息(位移信息)。但传统的绝对式光电码盘其代码刻度盘大都采用了对整个圆周的全编码，每一码道为同一分辨率编码，使得码盘体积大、分辨率低，不适于高精度测量、小空间安装的使用需求。为了适应现代日益发展的高精度、小型化测量技术要求，需对传统的光电码盘刻度盘进行技术创新，在同样半径尺寸的编码刻度盘上实现多数位、高分辨率编码，以达到提高光电码盘测量精度和分辨率的目的。
发明内容
本发明提供了一种绝对式光电码盘及光电编码器，以解决现有传统的绝对式光电码盘体积大、分辨率低，不适于高精度测量、小空间安装使用需求的问题。
为解决上述技术问题，本发明的绝对式光电码盘上设有若干个同心码道，所述码盘按角度平均分为M个区，M>＝2，至少一个码道于各个区中被按照设定编码规则设置为不同精度的编码格栅。
各个区中具有不同精度的编码格栅的码道位于码盘外围。
越靠近码盘圆心，码道所代表编码的位数越高。
所述设定编码规则为格雷码。
所述码盘上设有6个同心码道，M＝4。
本发明的绝对式光电编码器包括绝对式光电码盘和光电检测装置，所述光电检测装置包括发光器件和感光器件，其特征在于，所述码盘上设有若干个同心码道，所述码盘按角度平均分为M个区，M>＝2，至少一个码道于各个区中被按照设定编码规则设置为不同精度的编码格栅，所述每个区对应设置有一个光电检测装置。
各个区中具有不同精度的编码格栅的码道位于码盘外围。
越靠近码盘圆心，码道所代表编码的位数越高。
所述设定编码规则为格雷码。
所述码盘上设有6个同心码道，M＝4。
本发明的有益效果是：本发明的绝对式光电码盘及光电编码器利用分区编码技术，实现码盘在各个区内具备不同分辨率的刻度编码，以提高绝对式光电码盘测量精度，在不增加光电码盘体积的情况下，使得光电码盘数字信息数位多、分辨率高、测量精度高，并且本发明绝对式光电码盘及光电编码器的设计简单、易于工程实现。
附图说明
图1为传统的6码道码盘编码窗口分布图；
图2为光电码盘的4个分区分布图；
图3为本实施例中对光电码盘进行分区编码设计的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的方法进行详细说明。
绝对式光电码盘实施例
1、在绝对式光电码盘上均匀划分出半径不同的6个同心码道，利用使其透光与不透光的方法实现对该码道的编码，编码规则按格雷码变换规律实现。传统的6位光电码盘码道分布关系如图1所示，注意图中的各窗口分布按整个圆周均匀分布，每一码道代表一位信息；
2、将码盘平均分为四个区，采用码道压缩技术在不同区上对同一码道进行不同分辨率的数位编码，见图2所示；
3、从圆心算起对第1、2、3、4码道按格雷码进行整个圆周完全编码，覆盖完整的四个象限，编码规律按格雷码变换规律实现，与图1中传统码盘编码方法完全一致，图中所示窗口为透光窗口，其它为不透光部分；
4、从圆心算起对第5码道分区按格雷码进行编码，在第1区的编码对应12位格雷码中第5位，在第2区的编码对应12位格雷码中第7位，在第3区的编码对应12位格雷码中第9位，在第4区的编码对应12位格雷码中第11位；
5、从圆心算起对第6码道分区按格雷码进行编码，在第1区的编码对应12位格雷码中第6位，在第2区的编码对应12位格雷码中第8位，在第3区的编码对应12位格雷码中第10位，在第4区的编码对应12位格雷码中第12位，该码道透光窗口及不透光间隔占有的角度均为0.17578125°；
6、图2中第1、2、3、4码道的代码读数作为码盘的第1～4位编码，第5、6码道在第一区内的编码作为码盘的第5～6位编码，在第二区内的编码作为码盘的第7～8位编码，在第三区内的编码作为码盘的第9～10位编码，在第四区内的编码作为刻度盘的第11～12位编码；
作为其他实施方式，光电码盘上可均匀划分出半径不同的7个同心码道，从圆心算起对第1、2、3、4码道按格雷码进行整个圆周完全编码。
从圆心算起对第5码道分区按格雷码进行编码，在第1区的编码对应16位格雷码中第5位，在第2区的编码对应16位格雷码中第8位，在第3区的编码对应16位格雷码中第11位，在第4区的编码对应12位格雷码中第14位；
从圆心算起对第6码道分区按格雷码进行编码，在第1区的编码对应16位格雷码中第6位，在第2区的编码对应16位格雷码中第9位，在第3区的编码对应16位格雷码中第12位，在第4区的编码对应16位格雷码中第15位。
从圆心算起对第7码道分区按格雷码进行编码，在第1区的编码对应16位格雷码中第7位，在第2区的编码对应16位格雷码中第10位，在第3区的编码对应16位格雷码中第13位，在第4区的编码对应16位格雷码中第16位。
第1、2、3、4码道的代码读数作为码盘的第1～4位编码，第5、6、7码道在第一区内的编码作为码盘的第5～7位编码，在第二区内的编码作为码盘的第8～10位编码，在第三区内的编码作为码盘的第11～13位编码，在第四区内的编码作为码盘的第14～16位编码。
作为其他实施方式，在绝对式光电码盘上可均匀划分出半径不同的6个同心码道，从圆心算起对第1、2、3码道按格雷码进行整个圆周完全编码；
从圆心算起对第4码道分区按格雷码进行编码，在第1区的编码对应15位格雷码中第4位，在第2区的编码对应11位格雷码中第7位，在第3区的编码对应11位格雷码中第10位，在第4区的编码对应11位格雷码中第13位；
从圆心算起对第5码道分区按格雷码进行编码，在第1区的编码对应15位格雷码中第5位，在第2区的编码对应15位格雷码中第8位，在第3区的编码对应15位格雷码中第11位，在第4区的编码对应15位格雷码中第14位。
从圆心算起对第6码道分区按格雷码进行编码，在第1区的编码对应15位格雷码中第6位，在第1区的编码对应15位格雷码中第9位，在第3区的编码对应15位格雷码中第12位，在第4区的编码对应15位格雷码中第15位。
第1、2、3码道的代码读数作为码盘的第1～3位编码，第4、5、6码道在第一区内的编码作为刻度盘的第4～6位编码，在第二区内的编码作为码盘的第7～9位编码，在第三区内的编码作为码盘的第10～12位编码，在第四区内的编码作为码盘的第13～15位编码。
作为其他实施方式，光电码盘上按照角度可划分为2、3、5个区等等。
本实施例中设计的光电码盘优选格雷码编码规则，格雷码编码规则使得码盘在转到相邻区域时，编码中只有一位发生变化，消除了产生粗大误差的可能。作为其他实施方式，代码刻度盘还可采用8421码、葛莱码等编码规则。
本实施例的光电码盘采用的分区编码技术原理简单、便于实现，在工业应用中有着广泛的使用前景，尤其在对体积有严格限制的光电类产品设计中能够得到广泛地应用。
绝对式光电编码器实施例
本实施例中的光电编码器采用上述实施例中的绝对式光电码盘，这里不再详细阐述绝对式光电码盘的具体结构，光电编码器还包括光电检测装置，光电检测装置包括发光器件和感光器件。在光电码盘应用设计中，对分区编码的码道的编码读数时，只要将发光器件和感光器件与光电码盘的各个分区对应对称分布，就可以保证同时将代表角度信息的编码确定下来，即在读数时，将各个光电检测转置的读数按照编码所代表位数组合起来，即可得到光电编码器的读书。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种绝对式光电码盘，其特征在于，所述码盘上设有若干个同心码道，所述码盘按角度平均分为M个区，至少一个码道于各个区中被按照设定编码规则设置为不同精度的编码格栅；12位信息编码的实现过程为：同心码道的个数为6个，M＝4；从码盘圆心算起对第1、2、3、4码道按格雷码进行整个圆周完全编码，覆盖完整的四个区；第5、6码道分区按格雷码进行编码；第1、2、3、4码道的代码读数作为码盘的第1～4位编码，第5、6码道在第一区内的编码作为码盘的第5～6位编码，在第二区内的编码作为码盘的第7～8位编码，在第三区内的编码作为码盘的第9～10位编码，在第四区内的编码作为码盘的第11～12位编码；
各个区中具有不同精度的编码格栅的码道位于码盘外围。
2.根据权利要求1所述绝对式光电码盘，其特征在于，越靠近码盘圆心，码道所代表编码的位数越高。
3.一种绝对式光电编码器，该编码器包括绝对式光电码盘和光电检测装置，所述光电检测装置包括发光器件和感光器件，其特征在于，所述码盘上设有若干个同心码道，所述码盘按角度平均分为M个区，至少一个码道于各个区中被按照设定编码规则设置为不同精度的编码格栅，所述每个区对应设置有一个光电检测装置；12位信息编码的实现过程为：同心码道的个数为6个，M＝4；从码盘圆心算起对第1、2、3、4码道按格雷码进行整个圆周完全编码，覆盖完整的四个区；第5、6码道分区按格雷码进行编码；第1、2、3、4码道的代码读数作为码盘的第1～4位编码，第5、6码道在第一区内的编码作为码盘的第5～6位编码，在第二区内的编码作为码盘的第7～8位编码，在第三区内的编码作为码盘的第9～10位编码，在第四区内的编码作为码盘的第11～12位编码；
各个区中具有不同精度的编码格栅的码道位于码盘外围。
4.根据权利要求3所述绝对式光电编码器，其特征在于，越靠近码盘圆心，码道所代表编码的位数越高。
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