CN106556309B - 一种格雷码带、格雷码带智能卷尺及数据读取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种格雷码带、格雷码带智能卷尺及数据读取方法，通过将格雷码直接设置在卷尺带上，且卷尺带上按指定周期重复设置格雷码，而不是直接在卷尺带上设置长度刻度，可通过读取装置读取卷尺带上的格雷码，取代了传统的刻度读取方式，增强了读数的稳定性。同时由于采用直接在卷尺带本体上设置格雷码，将其缠绕设置至卷尺本体内时无需再附加设置格雷码盘，减小了卷尺的体积。

Description

一种格雷码带、格雷码带智能卷尺及数据读取方法

技术领域

本发明涉及智能卷尺技术领域，尤其涉及的是一种格雷码带、格雷码带智能卷尺及数据读取方法。

背景技术

格雷码属于可靠性编码，是一种错误最小化的编码方式。因为，虽然自然二进制码可以直接由数/模转换器转换成模拟信号，但在某些情况，例如从十进制的3转换为4时二进制码的每一位都要变，能使数字电路产生很大的尖峰电流脉冲。而格雷码则没有这一缺点，它在相邻位间转换时，只有一位产生变化。它大大地减少了由一个状态到下一个状态时逻辑的混淆。由于这种编码相邻的两个码组之间只有一位不同，因而在用于方向的直线位移量－数字量的转换中，当直线位移量发生微小变化（而可能引起数字量发生变化时，格雷码仅改变一位，这样与其它编码同时改变两位或多位的情况相比更为可靠，即可减少出错的可能性。

现有技术中多采用格雷码盘用于检测或计数，在编码器或电刷装置读取格雷码盘时常会出现跳刷或漏刷的现象，即由于电刷装置转速过快，出现电刷装置弹跳过某个格雷码，导致计数错误的现象，不利于格雷码的使用。同时，将格雷码盘设置在智能卷尺本体内占用较大内部空间，使得装置体积较大。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种格雷码带、格雷码带智能卷尺及数据读取方法，旨在解决现有技术中在卷尺带上印制长度刻度时读数易产生误差，或是采用塑胶卷尺在卷尺内的卷筒上缠绕半径变化较大而导致测量误差的缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种格雷码带，其中，包括卷尺带本体，及设置在所述卷尺带本体正面和/或背面的格雷码，所述格雷码为2-9位格雷码，所述格雷码按指定周期重复设置。

所述格雷码带，其中，所述格雷码包括对应二进制数1的第一子格雷码，及对应二进制数0的第二子格雷码。

所述格雷码带，其中，所述第一子格雷码为宽度为1-600mm的白底色矩形丝印层。

所述格雷码带，其中，所述第二子格雷码为宽度为1-600mm的黑底色矩形丝印层。

所述格雷码带，其中，所述卷尺带本体的正反两面均设置有至少一个直线型的格雷码道，所述格雷码道上设置有多个第一子格雷码和第二子格雷码。

所述格雷码带，其中，所述卷尺带本体的正面和背面均从下至上设置有3个格雷码道，每一格雷码道对应设置6位格雷码的其中一位。

所述格雷码带，其中，所述卷尺带本体的正面设置低三位格雷码道，所述低三位格雷码道对应6位格雷码中的低三位，所述低三位格雷码道分别记为第一位格雷码道、第二位格雷码道及第三位格雷码道。

所述格雷码带，其中，所述卷尺带本体的背面设置高三位格雷码道，所述高三位格雷码道对应6位格雷码中的高三位，所述高三位格雷码道分别记为第四位格雷码道、第五位格雷码道及第六位格雷码道。

一种格雷码带智能卷尺，其中，包括所述的格雷码带，还包括用于实时读取所述格雷码带读数的格雷码读取装置。

一种格雷码带智能卷尺的数据读取方法，其中，包括以下步骤：

A、当检测到卷尺带本体从智能卷尺内经卷尺带出口抽出时，通过格雷码读取装置实时获取卷尺带本体上具有指定周期的格雷码的重复次数，并判断卷尺带本体是否静止；

B、当判断卷尺带本体静止时，则获取格雷码读取装置对准的格雷码对应的二进制数，并根据格雷码表获取在格雷码的当前周期内移动的距离；

C、根据每一周期格雷码的总宽度、格雷码的重复次数及在格雷码的当前周期内移动的距离获取当前测量长度的读数。

有益效果：本发明所述的格雷码带、格雷码带智能卷尺及数据读取方法，通过将格雷码直接设置在卷尺带上，且卷尺带上按指定周期重复设置格雷码，而不是直接在卷尺带上设置长度刻度，可通过读取装置读取卷尺带上的格雷码，取代了传统的刻度读取方式，增强了读数的稳定性。同时由于采用直接在卷尺带本体上设置格雷码，将其缠绕设置至卷尺本体内时无需再附加设置格雷码盘，减小了卷尺的体积。

附图说明

图1为本发明所述格雷码带的卷尺带本体正面的示意图。

图2为本发明所述格雷码带的卷尺带本体背面的示意图。

图3为本发明所述格雷码带智能卷尺较佳实施例的结构示意图。

图4为本发明所述格雷码带智能卷尺较佳实施例的爆炸示意图。

图5为本发明所述格雷码带智能卷尺的数据读取方法较佳实施例的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种格雷码带、格雷码带智能卷尺及数据读取方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请同时参见图1-图2，其中图1是本发明所述格雷码带的卷尺带本体正面的示意图，图2是本发明所述格雷码带的卷尺带本体背面的示意图，所述格雷码带，包括卷尺带本体100，及设置在所述卷尺带本体100正面和/或背面的格雷码110，所述格雷码110为2-9位格雷码，所述格雷码110按指定周期重复设置。

进一步的，所述格雷码110包括对应二进制数1的第一子格雷码111，及对应二进制数0的第二子格雷码112。

请再次参考图1和图2，所述第一子格雷码111为宽度为1-600mm的白底色矩形丝印层。最佳的，所述第一子格雷码111的宽度为2mm。所述第二子格雷码为宽度为1-600mm的黑底色矩形丝印层。最佳的，所述第二子格雷码112的宽度为2mm。将所述第一子格雷码111设置为白底色矩形丝印层，并将所述第二子格雷码112黑底色矩形丝印层仅仅是为了增大两种子格雷码的色差，便于格雷码带的读取装置准确读取当前格雷码。

具体实施时并不局限于白底色矩形丝印层和黑底色矩形丝印层，只要将对应二进制数1的第一子格雷码及对应二进制数0的第二子格雷码之间的色差高于指定色差阈值即可，例如所述第一子格雷码111为黄底色矩形丝印层，所述第二子格雷码112为黑底色矩形丝印层。

进一步的，如图1和图2所示，所述卷尺带本体100的正反两面均设置有至少一个直线型的格雷码道120，所述格雷码道120上设置有多个第一子格雷码111和第二子格雷码112。所述格雷码道120仅用于限制格雷码110在卷尺带本体100上的设置区间。例如卷尺带本体100上设置了1个长1.5m、宽5mm的格雷码道120，同时第一子格雷码111为宽2mm、高5mm的白底色矩形丝印层，第二子格雷码112为宽2mm、高5mm的黑底色矩形丝印层，则在该格雷码道120沿长度方向设置格雷码时共可设置750个。若只设置一个格雷码道120时，则卷尺带本体100上只能设置1位格雷码，实际用途不大，故在具体实施时在卷尺带本体100的正面和/或反面设置有至少一个直线型的格雷码道120。

若将所有格雷码道120均设置在卷尺带本体100的同一面会增大卷尺带本体100的宽度，将卷尺带本体100缠绕设置于智能卷尺内部时增大卷尺带出口的高度，也就是增加了智能卷尺本体的厚度，从而增大了整个智能卷尺的体积，不便于用户携带。

若将格雷码道120设置在卷尺带本体100的正反两面时，则可降低卷尺带本体100的宽度，有利于减小智能卷尺的体积，便于用户携带。

例如，当卷尺带本体100上共设置有6个平行的格雷码道120时，可在正面设置N个格雷码道（其中1≤N≤6，且N为正整数），在背面设置（6-N）个格雷码道。由于每一格雷码道120的宽度均相等且是固定值，卷尺带本体100同一面的格雷码道120的宽度之和再加上非格雷码道区域的宽度等于卷尺带本体100的宽度，故当卷尺带本体100正面的格雷码道120的个数与卷尺带本体100背面的格雷码道120的个数相差1个或完全相等时，可将卷尺带本体100的宽度降至最低值。

优选的，如图1和图2所示，所述卷尺带本体100的正面和背面均从下至上设置有3个格雷码道，每一格雷码道对应设置6位格雷码的其中一位。所述卷尺带本体100的正面设置低三位格雷码道，所述低三位格雷码道对应6位格雷码中的低三位，所述低三位格雷码道分别记为第一位格雷码道121、第二位格雷码道122及第三位格雷码道123；所述卷尺带本体100的背面设置高三位格雷码道，所述高三位格雷码道对应6位格雷码中的高三位，所述高三位格雷码道分别记为第四位格雷码道124、第五位格雷码道125及第六位格雷码道126。具体实施时，卷尺带本体100正面的第一位格雷码道121、第二位格雷码道122及第三位格雷码道123的设置顺序可任意互换，同样的卷尺带本体100背面的第四位格雷码道124、第五位格雷码道125及第六位格雷码道126的设置顺序可任意互换。

本发明中的6位格雷码中各位格雷码在卷尺带本体100的同一面沿纵向设置（即按照卷尺带本体100的宽度方向设置）。若卷尺带本体100的正面从下至上依次设置有第三位格雷码道123、第二位格雷码道122及第一位格雷码道121，卷尺带本体100的背面从下至上依次设置有第四位格雷码道124、第五位格雷码道125及第六位格雷码道126，如有六位格雷码111111，其中最高位（即第6位）1所对应的白底色矩形丝印层（宽为2mm）设置在第六位格雷码道126，次高位（即第5位）1所对应的白底色矩形丝印层（宽为2mm）设置在第五位格雷码道125，第4位1所对应的白底色矩形丝印层（宽为2mm）设置在第四位格雷码道124，第3位1所对应的白底色矩形丝印层（宽为2mm）设置在第三位格雷码道123，次低位（即第2位）1所对应的白底色矩形丝印层（宽为2mm）设置在第二位格雷码道122，最低位（即第1位）1所对应的白底色矩形丝印层（宽为2mm）设置在第一位格雷码道121。

其中，最高位（即第6位）1所对应的白底色矩形丝印层、次高位（即第5位）1所对应的白底色矩形丝印层及第4位1所对应的白底色矩形丝印层沿纵向（即沿卷尺带本体100的宽度方向）对齐设置。第3位1所对应的白底色矩形丝印层、次低位（即第2位）1所对应的白底色矩形丝印层及最低位（即第1位）1所对应的白底色矩形丝印层纵向（即沿卷尺带本体100的宽度方向）对齐设置。由于6位格雷码的周期为64（即2的6次方），具体可参见表1-表4，故将一整个周期的6位格雷码设置完，其长度为32*l（其中l为第一子格雷码111或第二子格雷码112的宽度，如2mm）。

序号	6位格雷码	高3位对应十进制数	低3位对应十进制数	序号	6位格雷码	高3位对应十进制数	低3位对应十进制数
								1	000000	0	0	9	001100	1	7
2	000001	0	1	10	001101	1	6
								3	000011	0	2	11	001111	1	5
4	000010	0	3	12	001110	1	4
								5	000110	0	4	13	001010	1	3
6	000111	0	5	14	001011	1	2
								7	000101	0	6	15	001001	1	1
8	000100	0	7	16	001000	1	0

表1

序号	6位格雷码	高3位对应十进制数	低3位对应十进制数	序号	6位格雷码	高3位对应十进制数	低3位对应十进制数
								17	011000	2	0	25	010100	3	7
18	011001	2	1	26	010101	3	6
								19	011011	2	2	27	010111	3	5
20	011010	2	3	28	010110	3	4
								21	011110	2	4	29	010010	3	3
22	011111	2	5	30	010011	3	2
								23	011101	2	6	31	010001	3	1
24	011100	2	7	32	010000	3	0

表2

序号	6位格雷码	高3位对应十进制数	低3位对应十进制数	序号	6位格雷码	高3位对应十进制数	低3位对应十进制数
								33	110000	4	0	41	111100	5	7
34	110001	4	1	42	111101	5	6
								35	110011	4	2	43	111111	5	5
36	110010	4	3	44	111110	5	4
								37	110110	4	4	45	111010	5	3
38	110111	4	5	46	111011	5	2
								39	110101	4	6	47	111001	5	1
40	110100	4	7	48	111000	5	0

表3

序号	6位格雷码	高3位对应十进制数	低3位对应十进制数	序号	6位格雷码	高3位对应十进制数	低3位对应十进制数
								49	101000	6	0	57	100100	7	7
50	101001	6	1	58	100101	7	6
								51	101011	6	2	59	100111	7	5
52	101010	6	3	60	100110	7	4
								53	101110	6	4	61	100010	7	3
54	101111	6	5	62	100011	7	2
								55	101101	6	6	63	100001	7	1
56	101100	6	7	64	100000	7	0

表4

可见，由于将格雷码直接设置在卷尺带上，且卷尺带上按指定周期重复设置格雷码，而不是直接在卷尺带上设置长度刻度，可通过读取装置读取卷尺带上的格雷码，取代了传统的刻度读取方式，增强了读数的稳定性。同时由于采用直接在卷尺带本体上设置格雷码，将其缠绕设置至卷尺本体内时无需再附加设置格雷码盘，减小了卷尺的体积。

基于上述格雷码带，本发明还提供了一种格雷码带智能卷尺，如图3和图4所示，包括所述的格雷码带，还包括用于实时读取所述格雷码带读数的格雷码读取装置200。

当所述智能卷尺的卷尺带本体100的正面及背面均从下至上设置有3个格雷码道120时，还设置有与所述格雷码道120一一对应的格雷码读取装置200，且每一格雷码读取装置发出的红外光的照射范围不超出每一格雷码道120的高度范围。具体的，第一格雷码读取装置正对所述第一位格雷码道121，第二格雷码读取装置正对所述第二位格雷码道122，第三格雷码读取装置正对所述第三位格雷码道123，第四格雷码读取装置正对所述第四位格雷码道124，第五格雷码读取装置正对所述第五位格雷码道125，第六格雷码读取装置正对所述第六位格雷码道126。上述六个格雷码读取装置分别连接智能卷尺本体内的MCU控制芯片中的对应I/O口。

具体实施时，所述格雷码读取装置200为红外收发装置或电刷。当所述格雷码读取装置200为红外收发装置时，则采用的是无接触的方式读取卷尺带本体100上格雷码读数。当所述格雷码读取装置200为电刷时，则采用的是有接触的方式读取卷尺带本体100上格雷码读数。

当所述格雷码读取装置200为红外收发装置时，由于卷尺带本体100的两侧各设置了3个红外收发装置，若卷尺带本体100两侧的红外收发装置完全正对，则卷尺带本体100一侧的红外收发装置发出的红外线透射过所述卷尺带本体100时，会导致另一侧的格雷码读取装置200的红外光接收结果改变，影响测量结果。

为了确保测量结果的准确性，需将所述卷尺带本体100正面的格雷码道的起点与所述卷尺带本体100背面的格雷码道的起点错位设置。由于当卷尺带本体100为初始未被拉出的状态时，所述第一格雷码读取装置正对所述第一位格雷码道121的起点，第二格雷码读取装置正对所述第二位格雷码道122的起点，第三格雷码读取装置正对所述第三位格雷码道123的起点，第四格雷码读取装置正对所述第四位格雷码道124的起点，第五格雷码读取装置正对所述第五位格雷码道125的起点，第六格雷码读取装置正对所述第六位格雷码道126的起点。由于卷尺带本体100双面的格雷码道的起点存在错位，故分布在所述卷尺带本体100一侧的第一格雷码读取装置、第二格雷码读取装置及第三格雷码读取装置正对的位置相对于分布在所述卷尺带本体100另一侧的第四格雷码读取装置、第五格雷码读取装置及第六格雷码读取装置正对的位置有一定距离的错位。具体实施时，所述卷尺带本体100正面的格雷码道的起点与所述卷尺带本体100背面的格雷码道的起点错位距离为3-10mm。最佳的，所述卷尺带本体100正面的格雷码道的起点与所述卷尺带本体100背面的格雷码道的起点错位距离为5.5mm。

由于每一格雷码道120上都是以一定周期出现黑码和白码，而且白码和黑码是交替出现。同时黑码及白码对格雷码读取装置200发出的红外光的吸收率不同，具体是黑码对红外光的吸收率高，白码对红外光的吸收率低、且低于黑码的红外光吸收率，经过黑码反射回去的红外光被格雷码读取装置200接收后被解码为0，经过白码反射回去的红外光被格雷码读取装置200接收后被解码为1。

故当卷尺带本体100在被拉动的过程中，由格雷码读取装置200、及与设置在智能卷尺本体内且与格雷码读取装置200连接的MCU控制芯片共同检测卷尺带本体100被拉动时重复周期长度的次数n和在当前重复周期长度内的偏移量ΔL，再通过L=n*L_T+ΔL即可计算得到实际测量长度L，这样实现对长度的精准测量，降低了测量误差。具体是因为在尺带每一格雷码道上设置具有一定宽度的黑码和白码，可通过读取装置读取卷尺带上的格雷码，取代了传统的刻度读取方式，增强了读数的稳定性。

基于上述格雷码带智能卷尺，本发明还提供了一种格雷码带智能卷尺的数据读取方法，如图5所示，包括：

步骤S100、当检测到卷尺带本体从智能卷尺内经卷尺带出口抽出时，通过格雷码读取装置实时获取卷尺带本体上具有指定周期的格雷码的重复次数，并判断卷尺带本体是否静止；

步骤S200、当判断卷尺带本体静止时，则获取格雷码读取装置对准的格雷码对应的二进制数，并根据格雷码表获取在格雷码的当前周期内移动的距离；

步骤S300、根据每一周期格雷码的总宽度、格雷码的重复次数及在格雷码的当前周期内移动的距离获取当前测量长度的读数。

即卷尺带本体100在被拉动的过程中，由格雷码读取装置200、及与设置在智能卷尺本体内且与格雷码读取装置200连接的MCU控制芯片共同检测卷尺带本体100被拉动时重复周期长度的次数n和在当前重复周期长度内的偏移量ΔL，再通过L=n*L_T+ΔL即可计算得到实际测量长度L，这样实现对长度的精准测量，降低了测量误差。

综上所述，本发明所述的格雷码带、格雷码带智能卷尺及数据读取方法，通过将格雷码直接设置在卷尺带上，且卷尺带上按指定周期重复设置格雷码，而不是直接在卷尺带上设置长度刻度，可通过读取装置读取卷尺带上的格雷码，取代了传统的刻度读取方式，增强了读数的稳定性。同时由于采用直接在卷尺带本体上设置格雷码，将其缠绕设置至卷尺本体内时无需再附加设置格雷码盘，减小了卷尺的体积。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种格雷码带，其特征在于，包括卷尺带本体，及设置在所述卷尺带本体正面和背面的格雷码，所述格雷码为2-9位格雷码，所述格雷码按指定周期重复设置；所述格雷码用于当卷尺带本体被拉动时，检测重复周期长度的次数n和在当前重复周期长度内的偏移量ΔL，通过L＝n*L_T+ΔL计算得到实际测量长度L，L_T为重复周期长度；所述格雷码包括对应二进制数1的第一子格雷码，及对应二进制数0的第二子格雷码；所述第一子格雷码和所述第二子格雷码交替出现，所述第一子格雷码和所述第二子格雷码之间的色差高于指定色差阈值。

2.根据权利要求1所述格雷码带，其特征在于，所述第一子格雷码为宽度为1-600mm的白底色矩形丝印层。

3.根据权利要求2所述格雷码带，其特征在于，所述第二子格雷码为宽度为1-600mm的黑底色矩形丝印层。

4.根据权利要求3所述格雷码带，其特征在于，所述卷尺带本体的正反两面均设置有至少一个直线型的格雷码道，所述格雷码道上设置有多个第一子格雷码和第二子格雷码。

5.根据权利要求4所述格雷码带，其特征在于，所述卷尺带本体的正面和背面均从下至上设置有3个格雷码道，每一格雷码道对应设置6位格雷码的其中一位。

6.根据权利要求5所述格雷码带，其特征在于，所述卷尺带本体的正面设置低三位格雷码道，所述低三位格雷码道对应6位格雷码中的低三位，所述低三位格雷码道分别记为第一位格雷码道、第二位格雷码道及第三位格雷码道。

7.根据权利要求6所述格雷码带，其特征在于，所述卷尺带本体的背面设置高三位格雷码道，所述高三位格雷码道对应6位格雷码中的高三位，所述高三位格雷码道分别记为第四位格雷码道、第五位格雷码道及第六位格雷码道。

8.一种格雷码带智能卷尺，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的格雷码带，还包括用于实时读取所述格雷码带读数的格雷码读取装置。

9.一种格雷码带智能卷尺的数据读取方法，其特征在于，采用权利要求8所述的格雷码带智能卷尺，且该数据读取方法包括以下步骤：

A、当检测到卷尺带本体从智能卷尺内经卷尺带出口抽出时，通过格雷码读取装置实时获取卷尺带本体上具有指定周期的格雷码的重复次数，并判断卷尺带本体是否静止；

B、当判断卷尺带本体静止时，则获取格雷码读取装置对准的格雷码对应的二进制数，并根据格雷码表获取在格雷码的当前周期内移动的距离；

C、根据每一周期格雷码的总宽度、格雷码的重复次数及在格雷码的当前周期内移动的距离获取当前测量长度的读数。

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