CN107024235A - 标尺和光电编码器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种标尺和光电编码器。该绝对位置检测型光电编码器在维持高分辨率的同时提高针对污迹的鲁棒性。在标尺上沿着长度测量方向设置与伪随机码序列相对应的两级码图案。两级码图案的各码表示码“1”或码“0”，并且包括两个位。这两个位各自是L或H。码“1”由作为L和H的组合的A图案来表现，并且码“0”由作为L和L的组合的B图案或者作为H和H的组合的C图案来表现。在码0连续的情况下，交替地使用B图案和C图案。

Description

标尺和光电编码器
技术领域
本发明涉及位置检测设备，并且具体涉及绝对位置检测型(绝对型)光电编码器。
背景技术
已知有使用绝对(ABS)标尺的绝对位置检测型光电编码器(JP 5553669B)。作为ABS标尺的ABS标尺图案，使用了作为伪随机码序列其中之一的M序列码。
参考图1～3来说明传统的绝对型光电编码器。首先，如图1所示，绝对型光电编码器100包括：ABS标尺200；以及以沿着ABS标尺200相对于长度测量方向可移动的方式设置的检测头部300。
图2是ABS标尺200的ABS标尺图案的示例。作为ABS标尺图案，使用作为伪随机码序列其中之一的M序列码。在提取M序列码图案内的连续的N个码的情况下，在M序列码图案的周期内，由这N个码形成的图案出现一次。
在图2的示例中，在码“1”和“0”随机配置的ABS标尺图案中，“1”和“0”的码各自是由两个位表现的。
码“1”的两个位是透过部(透光部)和反射部的组合。另一方面，码“0”的两个位都是透过部。
这里，为了以下的说明，将透过部(透光部)称为暗部(或“L”)，并且将反射部称为明部(或“H”)。
检测头部300包括光源310、透镜320、受光部330和信号处理单元400。
光源310向着ABS标尺200发射光。该光在ABS标尺200的反射部处发生反射并且在透过部处发生透过。反射光经由透镜320入射到受光部330的受光面。
在受光部330的受光面上，形成与ABS标尺图案相对应的明暗图像图案。
图3示出受光部330的受光面。
在受光部330的受光面上设置光电二极管阵列340。光电二极管阵列340是通过使光电二极管341按能够检测到ABS标尺图案的间距所利用的间距进行排列所形成的。构成光电二极管阵列340的各个光电二极管341包括开关342，并且经由开关342连接至信号处理单元400。通过使开关342顺次接通(ON)，扫描来自各个光电二极管341的受光信号。
信号处理单元400包括图像获取单元410和相关计算单元420。相关计算单元420预先存储ABS标尺图案的设计数据作为参考图案。相关计算单元420进行受光部330处所获取到的信号图案与参考图案之间的相关计算，并且根据相关的峰来获得位置。这样获取到ABS标尺图案上的绝对位置。
发明内容
尽管使用ABS光电编码器，但ABS标尺图案可能由于灰尘等进入到ABS标尺200和检测头部300之间而变脏。如果污迹附着至ABS标尺图案，则在受光部330处所获取到的信号图案在污迹的影响下发生改变。如果基于由于污迹而发生了改变的信号图案来进行相关计算，则相关的峰出现在不正确的位置处，这样增加了误检测到位置的可能性。
例如，在图4A和4B中示出示例。
如图4A的下行所示，污迹附着至标尺图案，但该部分原本是非反射部，并且最终信号图案没有改变。然而，如图4B所示，在污迹附着至原本是反射部的部分的情况下，信号图案发生改变，这样可能导致误检测。
由于该原因，提出了用以避免由于污迹而误检测到位置的方法。
这些方法其中之一是充分增加相关计算所使用的码的数量。然而，随着相关计算所使用的码的数量的增加，计算量相应地增加。此外，无论相关计算所使用的码的数量如何增加，误检测都是不可避免的。
作为另一方法，在JP 5553669B中，提出了用以按特定间距对ABS标尺图案进行分割、并且使该图案的一部分相对于长度测量方向发生偏移的方法。然而，利用该方法，ABS标尺的位置分辨率不可避免地变得粗略。
本发明的目的是提供一种在维持高分辨率的同时提高针对污迹的鲁棒性的绝对位置检测型光电编码器。
根据本发明的方面的一种标尺，其用于绝对位置检测型光电编码器，所述标尺包括：
沿着长度测量方向所设置的与伪随机码序列相对应的两级码图案，
其中，所述码图案的各码包括两个位的组合，以及
使用三个以上的位组合图案来表现两级码。
在本发明的一方面中，优选如下：
所述两级码图案的各码表示码“1”或码“0”，
各码包括两个位，
所述两个位各自是L或H，
所述两级码图案中的连续的L的数量等于或小于上限值，以及
所述两级码图案中的连续的H的数量等于或小于上限值。
在本发明的一方面中，优选如下：
准备用于表现码“0”的两个位的两个以上的组合图案，以及
在码“0”连续的情况下，使用与邻接的组合图案不同的组合图案。
在本发明的一方面中，优选如下：
码“1”由作为L和H的组合的A图案来表现，
码“0”由作为L和L的组合的B图案或者由作为H和H的组合的C图案来表现，以及
在码“0”连续的情况下，交替地使用所述B图案和所述C图案。
在本发明的一方面中，优选如下：
所述两级码图案的各码表示码“1”或码“0”，
各码包括两个位，
所述两个位各自是L、H或M，
码“1”由作为L和H的组合的A图案来表现，
码“0”由从作为L和L的组合的B图案、作为H和H的组合的C图案、以及作为M和M的组合的D图案中所选择的两个以上的图案来表现，以及
在码“0”以邻接点方式连续的情况下，使用与邻接的组合图案不同的组合图案。
在本发明的一方面中，优选如下：码“1”和码“0”彼此能够互换。
本发明的方面中的一个光电编码器，包括：
上述标尺；以及
检测单元，其被设置成能够沿着所述标尺相对移动，并且被配置为基于所述标尺上的所述伪随机码序列来检测所述标尺上的绝对位置。
附图说明
图1是示出绝对型光电编码器的结构的图；
图2是示出ABS标尺的ABS标尺图案的示例的图；
图3是示出受光部的受光面的图；
图4A是示出污迹附着至标尺图案的图；
图4B是示出污迹附着至标尺图案的图；
图5是示出利用根据本发明实施例的方法所形成的ABS标尺图案的示例的图；
图6是示出各自表现码的位图案的示例的图；
图7是说明表现“0”的B图案和C图案的配置规则的图；
图8A是说明本发明的实施例的效果的图；
图8B是说明本发明的实施例的效果的图；
图9A是说明变形例的图；
图9B是说明变形例的图；
图9C是说明变形例的图；
图10A是说明变形例的图；
图10B是说明变形例的图；
图10C是说明变形例的图；
图10D是说明变形例的图；
图11是信号处理单元的功能框图；
图12是说明信号处理单元的操作过程的流程图；
图13是说明污迹判断处理的过程的流程图；
图14是示出量化、掩码和编码的示例的图；
图15是说明第三典型实施例的流程图；
图16是说明第三典型实施例的流程图；以及
图17是说明第三典型实施例的流程图。
具体实施方式
参考添加至附图中的各元件的附图标记来例示并说明本发明的实施例。
第一典型实施例
以下参考图5～8B来说明本发明的第一典型实施例。
根据本实施例的基本结构与参考图1～3所述的基本结构相同。
本实施例的特征是用以形成ABS标尺图案的方式、具体是用以在ABS标尺图案上表现“1”和“0”的码的方式。
图5的(A)示出利用基于传统方式的表现方法所形成的ABS标尺图案。
图5的(B)示出利用根据本实施例的方法所形成的ABS标尺图案的示例。
在图5的(A)的传统方式中，如上所述，码“1”和“0”各自是由两个位表现的，码“1”的两个位是暗部(L)和明部(H)的组合，并且码“0”的两个位都是暗部。
在根据本实施例的图5的(B)的ABS标尺图案中，与传统方式相同，码“1”是暗部和明部的组合。将(明,暗)的该组合称为A图案。
用以表现码“0”的方式不同于传统方式中的方式。
如图6所示，准备用以表现码“0”的两个图案。利用两个位都是暗部的B图案和两个位都是明部的C图案来表现码“0”。B图案是(暗,暗)的组合，并且C图案是(明,明)的组合。
这样，通过使用这两个图案来表现相同的码“0”。
图7是说明用以确定配置B图案和C图案中的哪个图案以表现码“0”的设计规则的图。
为了表现码“0”，通过参考紧前(这里为左侧)的码“0”，要交替配置B图案和C图案。
在图7的示例中，最左侧的码“0”可以是这两个图案中的任一个，并且假定是C图案。
该码“0”的右侧是码“1”，并且配置A图案。
说明该码“1”的右侧的码“0”。
通过参考该码“0”的左侧，紧前的码“0”是C图案。因而，将B图案用于该码“0”。此外，为了表现该码“0”右侧的码“0”，使用与先前的B图案不同的C图案。
这样，为了表现码“0”，通过使用与左侧的紧前的码“0”所使用的图案不同的图案，连续的暗部或连续的明部的数量最大为三个。
换句话说，在受光部330处所检测到的信号图案中四个以上的明部或暗部连续的情况下，图案偏离设计规则，并且可以判断为图案受到某种污迹影响。
如图8A所示，污迹附着至码“0”的部分。如果所有的码“0”都是非反射部，则根据信号图案无法区分图案是码0还是污迹。在这种情况下，信号图案最终没有以传统方式发生改变，但该结果仅是偶然事件。
作为对比，根据本实施例的ABS标尺不具有连续的四个以上的暗部。因而，可以判断为连续的四个以上的暗部是污迹。
如图8B所示，污迹附着至码“1”的部分。在这种情况下，信号图案明显发生改变。
当然，在这种情况下，判断为连续的四个以上的暗部是污迹，并且可以不将该结果用于相关计算。
换句话说，不将原本为“1”的不正确的“0”用于相关计算。结果，没有发生在相关计算中相关的峰出现在错误位置的情况。因而，在位置检测中没有识别出错误位置。
注意，在上述说明中假定了污迹变为非反射部。然而，在本实施例中，在污迹反射光的情况下可以获得相同的效果。换句话说，根据本实施例的设计规则，四个以上的明部不连续。如果四个以上的明部连续，则可以判断为图案受到污迹影响。
通过这样使用根据本实施例的ABS标尺，可以不将由于污迹所引起的不正确数据用于相关计算。因而，提高了位置检测的正确度(可靠度)。
此外，在本实施例中，通过交替地使用表现码“0”的B图案和C图案，明部的出现频率大致等于暗部的出现频率。这样便于根据受光强度来设置阈值以进行量化，并且可以减轻信号处理单元400的负荷或者简化信号处理单元400。
变形例1
接着，以下说明变形例。
图9A～9C是说明变形例1的图。
在上述实施例中，表现码“0”的B图案和C图案必需交替地配置。
在变形例1中，只要四个以上的暗部或四个以上的明部没有连续，就可以提高选择B图案或C图案时的灵活度。
例如，如图9A和9B所示，在码“0”单独孤立的情况下、即在码“0”的两侧都是码“1”的情况下，可以使用B图案或C图案来表现码“0”。在任意情况下，四个以上的明部或四个以上的暗部没有连续。
然而，如图9C所示，在两个以上的“0”连续的情况下，B图案和C图案需要是交替的。
只要至少遵循该设计规则，四个以上的明部或四个以上的暗部没有连续。
变形例2
以下说明变形例2。
变形例2的特征是使用三个图案来表现“1”和“0”这两个码。
因而，例如，图案可以是如图10A所示的图案。
在图10A中，使用两个图案来表现码“0”；两个位是暗部(B图案)，并且两个位是半色调部。将两个位都是半色调部的图案称为D图案。
换句话说，交替地使用B图案和D图案来表现码“0”。
将明部和暗部分别表现为“H”和“L”，并且将半色调部(中间部)表现为“M”。
可选地，图案可以是图10B所示的图案。
换句话说，构成两个位的半色调部不是由反射率约为50％的层来实现的，而是可以通过分别形成暗部和明部的上半部分和下半部分来实现。
可以进一步将图10A和10B所示的图案修改为图10C和10D所示的图案。
为了表现码“1”，图案的顺序不是暗部和明部，而是可以是明部和暗部。
将该图案称为A’图案。
此外，为了表现码“0”，代替B图案，可以使用C图案。
注意，在上述的说明中，无需说明，码“1”和码“0”彼此可互换。
第二典型实施例
接着，以下说明本发明的第二典型实施例。
作为第二典型实施例，例示说明使用污迹判断的信号处理操作。
图11是第二典型实施例中的信号处理单元500的功能框图。
信号处理单元500包括图像获取单元510、量化单元520、污迹判断单元530、掩码单元540、编码单元550、相关计算单元560和中央处理单元570。
信号处理单元500主要具有CPU、ROM和RAM，并且通过载入运算程序来作为上述各功能单元进行工作。
参考图12的流程图来说明各功能单元的操作。
图12是说明信号处理单元500的操作过程的流程图。
首先，图像获取单元510顺次扫描来自受光部330的光电二极管阵列340的信号，并且获取ABS标尺200所检测到的图像(ST110)。然后，量化单元520顺次对所获取到的检测图像进行量化(ST120)。这里，假定设置了相对于受光强度的适当阈值。通过与该阈值进行比较，将暗部和明部彼此区分开并且进行二值化。这里，为了以下的说明，将暗部称为“L”，并且将明部称为“H”。
然后，如图14的第二行所示，对图像进行量化。
在图14的示例中，污迹附着至ABS标尺200的一部分。在光电二极管341处的受光强度低于阈值的情况下，其量化值自然为“L”。该结果与传统方式中的结果相同。
在量化(ST120)之后，污迹判断单元530进行污迹判断(ST130)。
以下参考图13的流程图来说明污迹判断处理(ST130)。图13是说明污迹判断处理(ST130)的过程的流程图。
为了进行污迹判断处理(ST130)，首先，对参数n进行初始化以对位进行计数。
为了以下的处理，将参数n初始化为n＝4。
这里，假定图14中的量化值从左侧起依次被编号为1、2、3、…。
污迹判断单元530获取第n位的量化值(ST132)。这里，假定n等于4，并且第四位的量化值是“L”。
接着，污迹判断单元530获取第(n-3)位、第(n-2)位和第(n-1)位的量化值，即获取连续的四个位的量化值(ST133)。这里，n等于4，并且污迹判断单元530获取第一位、第二位和第三位的量化值(ST133)。
然后，污迹判断单元530判断连续的四个位的量化值是否相同。
在ABS标尺图案的设计规则中，具有相同值的连续的量化值的最大数量是三个，并且具有相同值(L或H)的四个以上的量化值不连续。因此，将要判断的第n位与紧前的三个位的量化值进行比较。
在第(n-3)位～第n位的所有量化值都不相同的情况下(ST134中为“否”)，图案至少在设计规则方面是可能的并且是可靠的，并且没有对第n位的量化值进行掩码(ST135)。
另一方面，在第(n-3)位～第n位的所有量化值均相同(全部为H或全部为L)的情况下(ST134中为“是”)，第n位的量化值偏离设计规则且不可靠，并且判断为图案受到污迹影响。
在这种情况下，对第n个位的量化值进行掩码而不使用(ST136)。
重复ST132～ST138的处理，直到参数n达到所获取图像的所有位的数量为止。在参数n达到所获取图像的所有位的数量的情况下，终止污迹判断(ST137中为“是”)。
图14的第三行示出掩码的ON/OFF(启用/停用)。
在终止污迹判断的情况下(ST130)，编码单元550进行编码(ST150)。为了进行编码，使用未被掩码的位的量化值。
利用两个位来表示一个码。
将(L,H)对转换成码“1”。
将(L,L)和(H,H)对转换成码“0”。
图14的第四行示出编码后的结果的示例。
通过掩码(ST136)，量化值在一些部分中是未知的。当然，在掩码后的位的部分中，码是未知的。在图14中，利用“？”来表示未知值。
这样进行编码后的数据和参考图案之间的相关计算(ST160)。计算出该相关计算中表示最高相关的位置作为当前绝对位置(ST170)。
通过进行第二典型实施例的处理，可以区分出由于污迹所引起的不确定的码。此外，可以不将该不确定的码用于相关计算。因而，提高了位置检测的正确度(可靠度)。
第三典型实施例
以下参考图15～17的流程图来说明第三典型实施例。
在第二典型实施例中，说明了污迹判断。
通过污迹判断(ST130)，可以将可靠的量化值和不可靠的量化值区分开。因而，在获得了预定数量的可靠的量化值的情况下，可以终止量化处理和污迹判断处理。
为了避免重复说明，向与第二典型实施例共通的处理步骤添加相同的附图标记。
按顺序简要说明该处理。
在ST110中，从受光部330获取检测图像。然后，量化单元520对检测图像进行量化。在本典型实施例中，所有的检测图像不是一次进行量化的，而是顺次对所需的检测图像进行量化。
为了进行污迹判断(ST130A)，首先，从第一位起直到第四位为止进行量化(ST111～ST123)。然后，在对第四位进行了量化的情况下(ST122)，对第四位进行污迹判断(ST130A)。
污迹判断的过程与第二典型实施例中的过程相同。再次如图16所示，在对对象位(第n个位)进行了污迹判断的情况下，暂时终止污迹判断。
返回图15，在污迹判断(ST130A)之后，判断是否满足终止条件(ST140)。
在图17的流程图中示出终止条件判断(ST140)。
作为终止条件，判断没有进行掩码的位的数量是否等于或大于预定数量(这里为40)(ST141)。
预定数量(这里为40)是相关计算所需的位的数量。将该预定数量称为可计算数量。
注意，考虑到污迹判断(ST130A)的错误率，优选对预定数量(可计算数量)进行设置，以使得理论上的最小数量存在余量。例如，假定理论上的最小数量为20，则这里可计算数量是作为理论上的最小数量的2倍的40。
在不使用本实施例的情况下，通常具有理论上的最小数量的约四倍的冗余性。在本实施例中，可以将可计算数量设置在作为理论上的最小数量的1～3倍的范围内。优选地，将可计算数量设置为理论上的最小数量的1.5～2.5倍、并且更优选设置为1.5～2.0倍。当然，在污迹判断的精度极高的情况下，可以将可计算数量设置在理论上的最小数量的1.1～1.3倍的范围内。
在准备了相关计算所需的数据的情况下(ST141中为“是”)，终止量化(和污迹判断)(ST140中为“是”)，并且处理进入编码(ST150)。
另一方面，在没有进行掩码的位的数量没有达到预定数量的情况下(ST141中为“否”)，判断参数n是否达到位的数量的上限(ST142)。
在位的数量达到上限的情况下，终止处理(ST142中为“是”)。
在没有获得相关计算所需的数据(ST141中为“否”)、并且位的数量达到上限(ST142中为“是”)的情况下，标尺变得过脏，并且不能进行可靠的相关计算。因此，向用户通知标尺变脏的警告(ST143)。
在参数n没有达到位的数量的上限的情况下(ST142中为“否”)，继续进行量化(ST121)和污迹判断(ST130A)(ST140中为“否”、ST145)。
在编码(ST150)之后，相关计算(ST160)与第二典型实施例中的相关计算相同，并且省略了针对该相关计算的说明。
根据第三典型实施例，在获得了相关计算所需的可靠度高的量化值的情况下，终止量化和编码的处理。因而，可以加速计算处理并且减轻信号处理单元的负荷。
此外，相关计算所使用的码的数量减少，并且在加速计算处理和减轻信号处理单元的负荷方面的效果明显变大。
注意，本发明不限于上述实施例，并且可以在没有背离范围的情况下进行改变。
在上述实施例中，例示了ABS标尺是反射型，但ABS标尺也可以是透过型。
说明了在量化值的可靠度高的情况下不进行掩码(ST135)、并且在量化值不可靠的情况下进行掩码(ST136)，但这仅是示例。可以使用表示可靠度高或表示不可靠度的标志，并且可以使用任何方式，只要获得相同效果即可。
在上述实施例中，例示了线性标尺和编码器，但本发明还可应用于旋转编码器。
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求2015年9月14日提交的日本专利申请2015-180631的优先权，在此通过引用包含其全部内容。

Claims (7)

1.一种标尺，其用于绝对位置检测型光电编码器，所述标尺包括：
沿着长度测量方向所设置的与伪随机码序列相对应的两级码图案，
其中，所述码图案的各码包括两个位的组合，以及
使用三个以上的位组合图案来表现两级码。
2.根据权利要求1所述的标尺，其中，
所述两级码图案的各码表示码“1”或码“0”，
各码包括两个位，
所述两个位各自是L或H，
所述两级码图案中的连续的L的数量等于或小于上限值，以及
所述两级码图案中的连续的H的数量等于或小于上限值。
3.根据权利要求2所述的标尺，其中，
准备用于表现码“0”的两个位的两个以上的组合图案，以及
在码“0”连续的情况下，使用与邻接的组合图案不同的组合图案。
4.根据权利要求2所述的标尺，其中，
码“1”由作为L和H的组合的A图案来表现，
码“0”由作为L和L的组合的B图案或者由作为H和H的组合的C图案来表现，以及
在码“0”连续的情况下，交替地使用所述B图案和所述C图案。
5.根据权利要求1所述的标尺，其中，
所述两级码图案的各码表示码“1”或码“0”，
各码包括两个位，
所述两个位各自是L、H或M，
码“1”由作为L和H的组合的A图案来表现，
码“0”由从作为L和L的组合的B图案、作为H和H的组合的C图案、以及作为M和M的组合的D图案中所选择的两个以上的图案来表现，以及
在码“0”连续的情况下，使用与邻接的组合图案不同的组合图案。
6.根据权利要求3所述的标尺，其中，码“1”和码“0”彼此能够互换。
7.一种光电编码器，包括：
根据权利要求1所述的标尺；以及
检测单元，其被设置成能够沿着所述标尺相对移动，并且被配置为基于所述标尺上的所述伪随机码序列来检测所述标尺上的绝对位置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110160441A (zh) * 2018-02-13 2019-08-23 韩国标准科学研究院 绝对位置测量方法、绝对位置测量装置和颜色标尺
CN110672136A (zh) * 2018-07-03 2020-01-10 株式会社三丰 用于光电编码器的信号处理方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10724877B2 (en) * 2017-10-23 2020-07-28 Mitutoyo Corporation Compact pseudorandom scale and read head for an inductive type absolute position encoder

Citations (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1082744B (de) * 1958-03-28 1960-06-02 Feinmechanik Verfahren zum Messen oder Steuern von Bewegungen und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens
CN1497243A (zh) * 2002-09-25 2004-05-19 Լ����˹���Ǻ�����ʿ�ɷ����޹�˾ 测定绝对位置的方法
US20050088667A1 (en) * 2003-10-23 2005-04-28 Yeo Chiau W. Absolute position encoder requiring less than one encoding track per bit
CN1615428A (zh) * 2002-01-17 2005-05-11 约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司 位置测量装置
JP2006226987A (ja) * 2005-01-18 2006-08-31 Mitsutoyo Corp 光電式エンコーダ、及び、そのスケール
CN101021425A (zh) * 2006-02-15 2007-08-22 三丰株式会社 光电式编码器
CN101101223A (zh) * 2006-07-03 2008-01-09 三丰株式会社 位移检测编码器
JP2008146653A (ja) * 2006-12-11 2008-06-26 Ncr Corp 多重経路イメージ・スキャナのための方法、システムおよび装置
US20090272885A1 (en) * 2008-04-30 2009-11-05 Avago Technologies Ecbu (Singapore) Pte. Ltd. Optical Encoder with Code Wheel Misalignment Correction and Automatic Gain Control
US20100044551A1 (en) * 2008-08-20 2010-02-25 Mitutoyo Corporation Photoelectric encoder
CN101750108A (zh) * 2008-12-17 2010-06-23 菲高合作社 绝对位置编码器
CN101924585A (zh) * 2010-08-10 2010-12-22 中国科学院计算技术研究所 一种两级码本的构造与信道反馈方法
CN101922947A (zh) * 2010-08-20 2010-12-22 西南交通大学 一种光电编码器
CN102095439A (zh) * 2010-08-27 2011-06-15 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 单码道绝对位置编码方法、解码方法及测量装置
CN102168995A (zh) * 2009-10-23 2011-08-31 株式会社三丰 光电编码器
CN102216736A (zh) * 2008-08-26 2011-10-12 格拉斯哥大学理事会 电磁干涉图案的应用
JP2013221795A (ja) * 2012-04-13 2013-10-28 Nikon Corp エンコーダ、及び駆動装置
WO2013172561A2 (ko) * 2012-05-15 2013-11-21 한국표준과학연구원 절대 위치 측정 방법, 절대 위치 측정 장치, 및 스케일
CN103557878A (zh) * 2013-07-26 2014-02-05 广东工业大学 一种绝对光栅尺的多轨道编码方法
JP5553669B2 (ja) * 2010-04-16 2014-07-16 株式会社ミツトヨ 光学式絶対位置測長型エンコーダ
WO2014132631A1 (en) * 2013-02-27 2014-09-04 Canon Kabushiki Kaisha Absolute encoder
CN104422469A (zh) * 2013-09-03 2015-03-18 株式会社三丰 光电编码器
CN104713479A (zh) * 2015-03-11 2015-06-17 吉林大学珠海学院 一种绝对式直线光栅尺及其编码方法

Patent Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1082744B (de) * 1958-03-28 1960-06-02 Feinmechanik Verfahren zum Messen oder Steuern von Bewegungen und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens
CN1615428A (zh) * 2002-01-17 2005-05-11 约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司 位置测量装置
CN1302260C (zh) * 2002-01-17 2007-02-28 约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司 位置测量装置
CN1497243A (zh) * 2002-09-25 2004-05-19 Լ����˹���Ǻ�����ʿ�ɷ����޹�˾ 测定绝对位置的方法
US20050088667A1 (en) * 2003-10-23 2005-04-28 Yeo Chiau W. Absolute position encoder requiring less than one encoding track per bit
JP2006226987A (ja) * 2005-01-18 2006-08-31 Mitsutoyo Corp 光電式エンコーダ、及び、そのスケール
CN101021425A (zh) * 2006-02-15 2007-08-22 三丰株式会社 光电式编码器
CN101101223A (zh) * 2006-07-03 2008-01-09 三丰株式会社 位移检测编码器
JP2008146653A (ja) * 2006-12-11 2008-06-26 Ncr Corp 多重経路イメージ・スキャナのための方法、システムおよび装置
US20090272885A1 (en) * 2008-04-30 2009-11-05 Avago Technologies Ecbu (Singapore) Pte. Ltd. Optical Encoder with Code Wheel Misalignment Correction and Automatic Gain Control
US20100044551A1 (en) * 2008-08-20 2010-02-25 Mitutoyo Corporation Photoelectric encoder
CN102216736A (zh) * 2008-08-26 2011-10-12 格拉斯哥大学理事会 电磁干涉图案的应用
CN101750108A (zh) * 2008-12-17 2010-06-23 菲高合作社 绝对位置编码器
CN102168995A (zh) * 2009-10-23 2011-08-31 株式会社三丰 光电编码器
JP5553669B2 (ja) * 2010-04-16 2014-07-16 株式会社ミツトヨ 光学式絶対位置測長型エンコーダ
CN101924585A (zh) * 2010-08-10 2010-12-22 中国科学院计算技术研究所 一种两级码本的构造与信道反馈方法
CN101922947A (zh) * 2010-08-20 2010-12-22 西南交通大学 一种光电编码器
CN102095439A (zh) * 2010-08-27 2011-06-15 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 单码道绝对位置编码方法、解码方法及测量装置
JP2013221795A (ja) * 2012-04-13 2013-10-28 Nikon Corp エンコーダ、及び駆動装置
WO2013172561A2 (ko) * 2012-05-15 2013-11-21 한국표준과학연구원 절대 위치 측정 방법, 절대 위치 측정 장치, 및 스케일
WO2014132631A1 (en) * 2013-02-27 2014-09-04 Canon Kabushiki Kaisha Absolute encoder
CN103557878A (zh) * 2013-07-26 2014-02-05 广东工业大学 一种绝对光栅尺的多轨道编码方法
CN104422469A (zh) * 2013-09-03 2015-03-18 株式会社三丰 光电编码器
CN104713479A (zh) * 2015-03-11 2015-06-17 吉林大学珠海学院 一种绝对式直线光栅尺及其编码方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUA AI 等: "The study of encoding principle and encoding disc design of a new-style vernier absolute encoder", 《2011 INTERNATIONAL CONFERENCE ON ELECTRICAL AND CONTROL ENGINEERING》 *
罗世魁 等: "伪随机码在绝对式光电轴角编码器中的应用", 《光学精密工程》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110160441A (zh) * 2018-02-13 2019-08-23 韩国标准科学研究院 绝对位置测量方法、绝对位置测量装置和颜色标尺
CN110160441B (zh) * 2018-02-13 2022-03-22 韩国标准科学研究院 绝对位置测量方法、绝对位置测量装置和颜色标尺
CN110672136A (zh) * 2018-07-03 2020-01-10 株式会社三丰 用于光电编码器的信号处理方法
CN110672136B (zh) * 2018-07-03 2023-03-21 株式会社三丰 用于光电编码器的信号处理方法

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US10119844B2 (en) 2018-11-06

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