CN106482764A - 差分式光电编码器及位置判断方法 - Google Patents
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Abstract
差分式光电编码器及位置判断方法，编码器由光电检测装置和码盘组成，所述码盘上包括载于码盘基体上不同直径的同心圆周上的码道A和码道B两条码道，以通过码道A每一条刻痕的正中心的码盘半径线将码盘分隔成若干扇区，分隔得到的所有扇区没有任何两个扇区完全相同。这里的相同是指扇区形状及其上所载的刻痕位置和刻痕宽度或形状，或者进一步解释为码盘以匀速旋转时光电检测装置检测每个扇区，任何两个扇区分别一个边缘进入光电检测装置到该扇区另一边缘离开光电检测装置所产生的光电信号或光电波形都不完全相同，码道A可以在码道B的外侧，码道B也可以在码道A的外侧。
Description
技术领域
在本发明涉及光电编码器技术领域，尤其涉及一种差分式光电编码器及差分式位置判断方法。
背景技术
编码器（encoder）是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种，非接触式包括光电编码器和磁编码器；目前按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码。
光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由码盘(又名光栅盘)和光电检测装置组成。码盘是在一定直径的圆板上加工出若干明暗相间的区域，通常这些区域是在码盘材料上加工出的刻痕（为方便说明无论何种加工方法加工出的明暗区域以下统称刻痕），刻痕可以刻通也可以不刻通，这些刻痕组成位于码道上的光栅。由于码盘与转动机构同轴，旋转时码盘与转动机构同速旋转，经发光二极管和光敏元件等电子元件和光学器件组成的光电检测装置检测输出若干脉冲或波形信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数或波形就能反映当前码盘的转速等信息。此外，为判断旋转方向，光电检测装置检测码盘时还可提供相位相差90º的两路脉冲或波形信号。
透射式光电编码器码盘含有数据码道，码道由一系列透明区和不透明区交替形成。当光投射到移动中的编码器码盘数据码道上时，码道上的刻痕或刻痕间的区域将充当一道门，使得一部分光能从缝隙中透过，而阻碍另一部分光透过。编码器码盘的这一系列连续动作会在检测器中的光电二极管上产生移动阴影（脉冲）。然后，光电二极管将产生输出或信号。编码器码盘用于旋转运动。
编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。
分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5~10000线。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种结构相对简单的在小范围的运动中实现绝对位置判断的差分式编码器和位置判断方法。
为了实现意思目的，本发明所采用的技术方案是。
差分式光电编码器及位置判断方法方法。
差分式光电编码器，由光电检测装置和码盘组成，所述码盘上包括载于码盘基体上不同直径的同心圆周上的码道A和码道B两条码道，以通过码道A每一条刻痕的正中心的码盘半径线将码盘分隔成若干扇区，分隔得到的所有扇区没有任何两个扇区完全相同。这里的相同是指扇区形状及其上所载的刻痕位置和刻痕宽度或形状，或者进一步解释为码盘以匀速旋转时光电检测装置检测每个扇区，任何两个扇区分别一个边缘进入光电检测装置到该扇区另一边缘离开光电检测装置所产生的光电信号或光电波形都不完全相同，码道A可以在码道B的外侧，码道B也可以在码道A的外侧。当选用透射形式的编码器时，码盘上的刻痕为透光区域，没有刻痕的区域为非透光区域。
上述的差分式光电编码器，所述码道A或码道B为所有刻痕的形状全等且所有刻痕的间距相等的码道。等间距是一个易于码盘加工，也易于光电检测装置对位检测的技术方案，在码道A的刻痕等形状等间距，码道B的刻痕也是等形状等间距的时候光电检测部件检测到的信号更稳定两个码道检测到的信号的差异也更容易对比，通常码盘上的刻痕都是矩形、扇形、圆角矩形和圆角扇形。
上述的差分式光电编码器，所述码道A的刻痕条数和码道B的刻痕条数之差是大于零的非码道A刻痕条数的因数也非码道b刻痕条数的因数的整数，并且码道A的刻痕条数和码道B的刻痕条数之差不与码道A的刻痕条数或码道B的刻痕条数有大于1的公因数。这样码道A和码道B的刻痕能尽可能少的出现相对位置关系重复，尤其在码道A和码道B分别满足上述刻痕形状全等和刻痕间距全等的时候上述刻痕条数差限制能够保证码道A和码道B的刻痕位置关系在码盘旋转一周都不出现重复。
上述的差分式光电编码器，所述码道A的刻痕条数和码道B的刻痕条数相差1。这是最简单易用的差分式编码方法，因为这时码道A和码道B的信号差间距在码盘旋转一周的过程中只出现一次周期变化，而且有利于最大化的利用码盘面积增加刻痕提高解析度。
上述的差分式光电编码器，所述码道A的刻痕条数和码道B的刻痕条数相差2。通常在码道A的刻痕数和码道B的刻痕数都是奇数时选择这种编码方式。
上述的差分式光电编码器，所述码道A或码道B的刻痕条数大于4。为了区别只有两圈的普通二进制方式的静态绝对位置编码器，本发明的差分式编码器的目的在于用更少的码道数和更简单的光电检测装置在动态中计算绝对位置，所以本发明的编码器的刻痕数通常会选择在码盘尺寸和工艺允许的范围内做更多的刻痕。
上述的差分式光电编码器，所述码道A或码道B的刻痕条数大于8。
上述的差分式光电编码器，所述光电检测装置为至少含有两路信号采集的光电检测装置。因为码盘有两个码道，所以光电检测装置必须具备两路光电检测信号采集，这样才能输出两路相对的信号。
上述的差分式光电编码器，所述光电检测装置为透射式光电传感器或是反射式光电传感器或两种的组合。透射式光电传感器光源和光敏器件分别对着码盘的两面，反射式光电传感器的光源和光敏器件对着码盘的同一面，两种光电传感器使用的码盘也不相同，因为本发明的差分式光电编码器的码盘上有两个码道，所以可能出现对不同的码道使用不同光电检测装置的情况，这时两个码道的刻痕方式也会有所不同。
上述的差分式光电编码器的位置判断方法，当码盘转动时，所述光电检测装置可以得到一组包含检测码道A和码道B的双路信号，通过对两个信号的对比和转动过程中信号的变化对比来计算出码盘当前的绝对位置角度。这种方法可以在很小的角度运动范围内通过相对简单的编码器结构得到绝对位置，同时可以在运动中不断的校准绝对位置。
应用差分式编码器和其位置判断方法的时候外界处理器应根据信号判断码盘是否以匀速运动，当信号符合匀速运动时码盘的某一部分通过光电检测装置时的数据特征时，即可判断出码盘的绝对位置，实际应用中可以再配合电机控制信号对是否匀速运动做出辅助判断，匀速检测只是检测算法的一种，实际应用中处理器可以根据其检测精度对信号是否符合码盘某一位置通过光电检测装置的特征进行更为复杂精确的判断运算。尤其当出现多圈旋转的时候，可以更好的通过实时双路信号验证码盘位置，避免信号跳动造成的读数误差，而且差分式编码器不需要额外增加零位判断点，而是通过差分信号的变化判断绝对位置和零位，并没有比包含零位判断点的编码器增加任何成本。
当然也可以将处理器集成到差分式编码器中，这样编码器可以直接输出处理器的到的位置信息。
为了更好的描述本发明的发明点，在描述和部分附图中隐去或省略了壳体和固定连接的各种零件以及穿过码盘的轴或码盘固定部件，作为本领域一般技术人员皆可根据本专利的描述实施的技术方案的非发明点的部分零件，可以由本领域一般技术人员自行在实施过程中选用和添加，本发明的叙述中不做描述并不表明本发明缺乏这些本领域一般技术人员不需要创造性思维或劳动就能自行选用或添加的技术特征，本专利用语中的“或”为逻辑或。
附图说明
图1差分式编码器的一种码道A和码道B刻痕条数差1的码盘示意图。
图2差分式编码器的一种码道A和码道B刻痕条数差1的码盘区域分隔示意图。
图3差分式编码器的一种刻痕条数相等但是刻痕宽度和间距不相等的示意图。
图4差分式编码器使用透射式光电检测装置时码盘和光电检测装置的示意图。
图中标记含义如下：1，码道A；2，码道B；3，码盘；4，光电检测装置。
具体实施方式
下面结合附图对具体实施方式提出示例。
实施例1，如图1和图4所示，作为本发明的优选方案，本实施例选用金属码盘，透射式光电检测装置，码盘如图1所示加工有通孔的码道A和码道B，码道A在外侧共有20个等间距等宽度的扇形通孔，码道B在码道A内侧加工有19个等间距等宽度的扇形通孔,选用双路透射式光电传感器做为光电检测装置，码盘和光电传感器的位置关系如图4所示。光电检测装置可以得到一组包含码道A和码道B的双路信号，当码盘转动时，码道A的信号和码道B的信号会产生变化的相位差，本实施例不集成处理器，只是将光电检测装置的两路信号输出。外界处理器可以不断的判断所得到的两路信号是否符合码盘匀速运动的信号特征，当信号符合匀速运动时码盘的某一部分通过光电检测装置时的数据特征时，即可判断出码盘的绝对位置。匀速检测只是检测算法的一种，实际应用中处理器可以根据其检测精度对信号是否符合码盘某一位置通过光电检测装置的特征进行更为复杂精确的判断运算。
Claims (10)
1.差分式光电编码器，其特征是：由光电检测装置和码盘组成，所述码盘上包括载于码盘基体上不同直径的同心圆周上的码道A和码道B两条码道，以通过码道A每一条刻痕的正中心的码盘半径线将码盘分隔成若干扇区，分隔得到的所有扇区没有任何两个扇区完全相同。
2.根据权利要求1所述的差分式光电编码器，其特征是：所述码道A或码道B为所有刻痕的形状全等且所有刻痕的间距相等的码道。
3.根据权利要求1所述的差分式光电编码器，其特征是：所述码道A的刻痕条数和码道B的刻痕条数之差是大于零的非码道A刻痕条数的因数也非码道b刻痕条数的因数的整数，并且码道A的刻痕条数和码道B的刻痕条数之差不与码道A的刻痕条数或码道B的刻痕条数有大于1的公因数。
4.根据权利要求1所述的差分式光电编码器，其特征是：所述码道A的刻痕条数和码道B的刻痕条数相差1。
5.根据权利要求1所述的差分式光电编码器，其特征是：所述码道A的刻痕条数和码道B的刻痕条数相差2。
6.根据权利要求1所述的差分式光电编码器，其特征是：所述码道A或码道B的刻痕条数大于4。
7.根据权利要求1所述的差分式光电编码器，其特征是：所述码道A或码道B的刻痕条数大于8。
8.根据权利要求1所述的差分式光电编码器，其特征是:所述光电检测装置为至少含有两路信号采集的光电检测装置。
9.根据权利要求1所述的差分式光电编码器，其特征是：所述光电检测装置为透射式光电传感器或是反射式光电传感器或两种的组合。
10.一种应用于权利要求1所述的差分式光电编码器的位置检测方法，其特征是，当码盘转动时，所述光电检测装置可以得到一组包含检测码道A和码道B的双路信号，通过对两个信号的对比和转动过程中信号的变化对比来计算出码盘当前的绝对位置角度。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107014298A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-08-04 | 武汉静磁栅机电制造有限公司 | 一种自同步条形码位移传感器及其测量方法 |
| CN109242077A (zh) * | 2018-07-12 | 2019-01-18 | 西安繁荣恒业文化艺术有限公司 | 一种用户可编辑的智能二维码 |
| CN110044395A (zh) * | 2018-01-02 | 2019-07-23 | 大银微系统股份有限公司 | 光学编码感测装置 |
| CN113124910A (zh) * | 2020-01-14 | 2021-07-16 | 株式会社三丰 | 旋转编码器 |
| CN113701880A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-11-26 | 南京大学 | 一种高光通量光谱编码成像系统与方法 |
| WO2022116017A1 (zh) * | 2020-12-01 | 2022-06-09 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | 光栅盘、z相信号的识别方法、光电编码器和激光雷达 |
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107014298A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-08-04 | 武汉静磁栅机电制造有限公司 | 一种自同步条形码位移传感器及其测量方法 |
| CN107014298B (zh) * | 2017-05-27 | 2024-01-23 | 武汉静磁栅机电制造有限公司 | 一种自同步条形码位移传感器及其测量方法 |
| CN110044395A (zh) * | 2018-01-02 | 2019-07-23 | 大银微系统股份有限公司 | 光学编码感测装置 |
| CN109242077A (zh) * | 2018-07-12 | 2019-01-18 | 西安繁荣恒业文化艺术有限公司 | 一种用户可编辑的智能二维码 |
| CN113124910A (zh) * | 2020-01-14 | 2021-07-16 | 株式会社三丰 | 旋转编码器 |
| CN113124910B (zh) * | 2020-01-14 | 2023-12-29 | 株式会社三丰 | 旋转编码器 |
| WO2022116017A1 (zh) * | 2020-12-01 | 2022-06-09 | 深圳市速腾聚创科技有限公司 | 光栅盘、z相信号的识别方法、光电编码器和激光雷达 |
| CN113701880A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-11-26 | 南京大学 | 一种高光通量光谱编码成像系统与方法 |
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