CN109341734B - 一种绝对式光电编码装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绝对式光电编码装置，采用具有不同高度编码孔的编码器、两组或两组以上光电设备和控制器，构建绝对式光电编码器，能够解决编码器读取效率低、编码条纹刻录复杂及编码条纹不易识别的问题。本发明通过采用不同高度的方形编码孔来代表二进制的0和1，利用至少两组光电设备分别对准方形编码孔的上下两个部分，通过判断两组光电设备有无信号，则可以直接判断该方形孔代表二进制的数值，而不需要对获得的电平信号的脉冲宽度进行测量，从而提高了编码器的读取效率。
Description
技术领域
本发明涉及光电测量领域，具体涉及一种绝对式光电编码装置。
背景技术
目前，光电式编码器主要有轴角编码器和直线位移编码器两种，要实现绝对式编码，其码盘(轴角编码器)和码尺(直线位移编码器)大都采用不同宽度的方形孔来代表二进制的0和1，再结合选定的编码方法来实现角度位置测量和位移监测。
采用不同宽度的方形孔来代表二进制的0和1，需要对光电信号进行二次处理。由于光电设备(以红外传感器为例)经过不同宽度的孔，可以得到不同宽度的电平信号，从而得到脉宽按照一定规律变化的信号，需要使用编码阅读装置对这一信号进行二次处理，即通过测量脉宽，才能真正将电平信号转换成二进制的0和1。综述所述，现有技术存在以下问题：一是，由于需要对信号进行二次处理，导致编码器读取效率较低；二是，由于根据编码孔的宽窄区别电平信号对编码条纹刻录工艺要求较高，所以刻录过程复杂，且产生的编码条纹不易识别。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种绝对式光电编码装置，采用具有不同高度编码孔的编码器、两组或两组以上光电设备和控制器，构建绝对式光电编码器，能够解决编码器读取效率低、编码条纹刻录复杂及编码条纹不易识别的问题。
本发明提供了一种绝对式光电编码装置，包括编码阅读装置和编码器，所述编码器上设置编码孔，所述编码孔采用不同高度表示二进制0和1；
所述编码阅读装置上设置光电设备和控制器，所述光电设备的组数为2的整数倍，其中每两组光电设备分别对应编码孔的上下两个部分，用于读取编码孔所代表的信号；
所述控制器通过电缆与光电设备连接，获取并记录光电设备采集到的信号，再将信号转换为绝对地址。
进一步地，所述编码阅读装置的两侧装载两块光栅板，光栅板上有开孔，光电设备与光栅板之间通过开孔连接；所述控制器固定设置于所述编码阅读装置的顶端；所述控制器与所述光电设备之间通过电缆连接。
进一步地，所述光电设备为红外传感器。
进一步地，所述编码器为金属材料。
有益效果：
1、绝对码盘和码尺采用不同高度的方形编码孔来代表二进制的0和1，利用至少两组光电设备分别对准方形编码孔的上下两个部分，通过判断两组光电设备有无信号，则可以直接判断该方形孔代表二进制的数值，而不需要对获得的电平信号的脉冲宽度进行测量，从而提高了编码器的读取效率；
2、采用红外传感器作为光电设备，能够有效提高抗干扰能力，增强系统的可靠性、稳定性；
3、码盘和码尺均采用金属制造，可以改善光学玻璃制造的缺陷，提高码盘和码尺本身的可靠性、稳定性。
附图说明
图1为本发明的轴角编码器的码盘的示意图。
图2为本发明的直线位移编码器的码尺的示意图。
图3为本发明的编码阅读装置的示意图。
图4为本发明的红外编码器与方形编码孔的相对位置示意图。
其中：1-方形编码孔，2-轴角编码器的码盘，3-直线位移编码器的码尺，4-编码阅读装置，5-控制器，6-红外传感器。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种绝对式光电编码装置，其基本思想是：所述编码器采用不同高度的方形孔来代表二进制的0和1，通过设置在编码孔两侧的两组或两组以上的光电设备(一组光电设备，是指包括发射设备和接收设备的一对光电设备)，且两组光电设备分别对应编码孔的上下两个半侧，实现信息的读取。具体读取过程为，当位于编码孔两侧的两组光电设备均检测到有信号时，则说明此时位于光电设备之间的是高的方形孔，此时代表的是二进制的1；当仅有一组光电设备检测到有信号时，则说明此时位于光电设备之间的是低的方形孔，此时代表的是二进制的0；当两组光电设备均未检测到信号时，则说明将有新的数据到来。
如图1-2所示，一种绝对式光电编码装置，包括轴角编码器和直线位移编码器两种，轴角编码器使用如图1所示的2-轴角编码器的码盘，直线位移编码器则使用如图2所示的3-直线位移编码器的码尺，分别适用于角度位置测量和位移监测，在2-轴角编码器的码盘和3-直线位移编码器的码尺上均刻有两种不同高度的方形孔1来代表二进制的0和1，二者除了在2-轴角编码器的码盘和3-直线位移编码器的码尺的构造上略有不同之外，其余装置都是相同的。
所述的2-轴角编码器的码盘是刻录一圈不重复的二进制编码串的金属圆盘，所述3-直线位移编码器的码尺是一条刻录不重复的二进制编码串的金属带，在码盘和码尺上刻录有不同高度的方形孔来代表二进制的0和1。
所述光电设备为用于将光信号转换为电信号的设备，本实施例中优选为红外传感器。
编码阅读装置4是读取码盘和码尺上刻录的编码的装置，如图3所示，用于搭载红外传感器6和控制器5；编码阅读装置4的两侧装载两块尺寸相同的光栅板，光栅板上均开有可以装载红外传感器6的孔，用于安装红外传感器6的发射端和接收端，红外传感器6与光栅板之间可通过开孔螺纹连接，或直插连接；控制器5固定安装于编码阅读装置4的顶端，与红外传感器6之间通过电缆连接。
控制器5通过电缆与红外传感器6连接，以编码表的形式存储着码盘和码尺上刻录的编码信息。测量过程中，控制器5可以直接得到红外传感器6采集到的信号，并根据相关算法将信号直接转换成编码对应的绝对地址。
红外传感器和编码孔的相关位置设置，如图4所示，两组红外传感器分别对应编码孔的上下两个半侧，使用过程中，当两组红外传感器都有信号时，即，红外传感器所对的方形孔1为较高的孔时，代表二进制的1；当只有一组红外传感器有信号时，即，红外传感器所对的方形孔1为较低的孔时，代表二进制的0；当两组红外传感器都没有信号时，则表示将有新的数据到来。
编码阅读装置上需要装载至少两组红外传感器(一组红外传感器，包括一个发射端和一个接收端)。当采取串行读码方式时，仅需要装载两组红外传感器；当采用并行读码方式时，则需要装载多组红外传感器，红外传感器的组数与编码的字长相关。从装置成本和装置安装的角度考虑，一般采用串行读码的方式。当采用串行读码时，在系统初始化后需要成功连续阅读N个编码位后才能准确判断当前位置，其中N是编码位数，由编码方法决定。例如8位编码，初始化后需要成功连续阅读8个编码位后才能判断当前位置，之后只要移动一个编码位即可得到当前位置信息。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种绝对式光电编码装置，包括编码阅读装置和编码器，其特征在于，所述编码器上设置编码孔，所述编码孔采用不同高度表示二进制0和1；
所述编码阅读装置上设置光电设备和控制器，所述光电设备的组数为2的整数倍，其中每两组光电设备分别对应编码孔的上下两个部分，用于读取编码孔所代表的信号；
所述控制器通过电缆与光电设备连接，获取并记录光电设备采集到的信号，再将信号转换为绝对地址。
2.根据权利要求1所述的编码装置，其特征在于，所述编码阅读装置的两侧装载两块光栅板，光栅板上有开孔，光电设备与光栅板之间通过开孔连接；所述控制器固定设置于所述编码阅读装置的顶端；所述控制器与所述光电设备之间通过电缆连接。
3.根据权利要求1或2所述的编码装置，其特征在于，所述光电设备为红外传感器。
4.根据权利要求3所述的编码装置，其特征在于，所述编码器为金属材料。
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