CN109470279A - 绝对码编码器及其编码方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种绝对码编码器及其编码方法，通过对设于编码盘上的环形码道进行编码细分设计后，实现了在相同或相近分辨率下，按此细分方法制成的绝对编码器的轨道数量成倍的减少，从而使编码器的半径及体积减小，或在环形码道数量相同时，绝对码编码器的分辨率成倍的提高，且传感器安放灵活多样，为编码器的其它设计或布局带来方便。
Description
技术领域
本发明属于具体涉及一种绝对码编码器及其编码方法。
背景技术
现有的数字式编码器有两种：增量式编码器和绝对码编码器；增量式编码器输出两列相位差为90度的方波，利用相位可判别运动方向，通过对方波计数可测量转动量大小，但缺点是运动过慢或被干扰时会丢码，使计数值出错；绝对码编码器，按对应分辨率或位数并行输出绝对位置编码，再慢也不会丢码，或干扰过后仍能输出正确编码，但精度高、位数多时，编码轨道数要相应增多，随之编码器的半径尺寸或体积会增大，就不能用于对编码器尺寸或体积有限制的场合，因此，有必要进行改进。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种绝对码编码器及其编码方法，通过对设于编码盘上的环形码道进行细分设计后，实现了在相同或相近分辨率下，按此细分方法制成的绝对码编码器的轨道数量成倍的减少，从而使编码器的半径及体积减小，或在环形码道数量相同时，绝对码编码器的分辨率成倍的提高，且传感器安放灵活多样，为编码器的其它设计或布局带来方便。
本发明采用的技术方案：绝对码编码器，包括编码盘、多个环形码道、传感器和逻辑电路，多个所述环形码道为圆环状结构并沿编码盘径向由内向外同心设置于编码盘上，每个所述环形码道被等分为数量不同的扇形区，且设置于环形码道上的两种物理性状在扇形区内依次交替排列后形成编码信息，每个所述环形码道外侧的安装板上设有多个用于检测对应环形码道上编码信息的传感器且传感器与逻辑电路连接，所述环形码道与传感器有相对转动时传感器将检测的环形码道上的编码信息以高低电平信号的形式输送至逻辑电路并由逻辑电路转化为多位二进制的绝对编码输出。
其中，与每个环形码道对应位置的安装板上设有多个传感器，且多个传感器与对应环形码道上物理性状相同的一个或多个扇形区的位置对应；每个所述环形码道被等分为多个扇形区且沿编码盘径向由内向外的环形码道被等分的扇形区个数依次递增。
进一步地，所述越靠近所述编码盘圆心的环形码道所代表的编码的权值越高。
进一步地，所述环形码道上的两种物理性状为反光/不反光、透光/不透光、导电/不导电、凸起/凹陷、磁感应强/磁感应弱、磁化为S极/磁化为N极中的任意一种。
绝对码编码器的编码方法，包括以下步骤：
1)将N个圆环状结构的环形码道沿编码盘径向由内向外同心设置于编码盘上，环形码道的数量N≥2个；
2)每个环形码道被等分为多个扇形区且沿编码盘径向由内向外的第N个环形码道被等分为2(M+1)N-M个扇形区，其中，M≥1由每个环形码道对应的传感器个数A＝2M确定，在每个环形码道上设置两种物理性状且两种物理特性分别设置于扇形区内并依次交替排列并呈对称结构分布后形成环形码道的编码信息；
3)根据细分精度选取数量为A的传感器，A＝2M个，其中M≥1，每个环形码道对应于安装板上的相应位置处均设有A个传感器，且A个传感器与环形码道上物理性状相同的一个或多个扇形区的位置对应；
上述步骤1)中，每个所述环形码道均可绕编码盘的圆心转动。
上述步骤2)中，所述环形码道上的两种物理性状为反光/不反光、透光/不透光、导电/不导电、凸起/凹陷、磁感应强/磁感应弱、磁化为S极/磁化为N极中的任意一种。
上述步骤2)中，所述环形码道被等分为多个扇形区后每个扇形区对应的圆心角α＝360/2(M+1)N-M度。
上述步骤3)中，所述传感器在安装板上安装时，根据环形码道的数量N和每个环形码道对应的传感器数量A＝2M，将N个环形码道投影到安装板上形成的安装定位图中每一环按θ＝360/2(M+1)N度对同一物理性状的扇形区对应在安装板上的区域进行等分后形成传感器安装定位的定位扇区，每个环形码道对应的传感器安装于对应环的定位扇区内，最外层环形码道对应的A个传感器安装于第N环同一个扇形区对应的A个定位扇区内，或将最外层环形码道对应的A个传感器顺次安装于最外层任意A个扇形区对应下的第A个定位扇区内，这任意A个扇形区不必是连续或紧挨在一起的，相互间可以空出一个或几个扇形区，即第一个传感器安装于第一个扇形区对应下的第一个定位扇区内，第二个传感器安装于第二个扇形区对应下的第二个定位扇区内，以此类推至第A个传感器安装于第A个扇形区对应下的第A个定位扇区内；其余环形码道上相同物理性状的扇形区投影至安装板上的区域按传感器的数量A等分后形成A个定位区，且每个定位区中包含多个定位扇区，将其余环形码道对应的A个传感器依次分别安装于每个定位区中的第一个定位扇区内，若相同物理性状对应的扇形区个数不少于A个，也可按上述的第N个环形码道对应下的传感器的安装方法进行灵活多样的安装。
上述步骤3)中，所述传感器将检测的环形码道上的编码信息以高低电平信号的形式输送至逻辑电路并由逻辑电路转化为(M+1)N位二进制的绝对编码输出。
说明：最外层的环形码道上相同物理性状的任一扇形区被A等分后形成的定位区与按θ角划分的定位扇区相同；最内层的第一环形码道，只有一个相同物理性状的扇形区，其传感器的安装定位也只有一种方案。环形码道及传感器定位做等分划分时，每环间的扇区不必对齐或关联，原则上每环可单独做等分划分，或者说，每环先按同一径向统一划分好所有扇区(包括编码盘上两种物理性状的扇区及安装定位图中的定位区和定位扇区)后，允许不同环间随意旋转，只是确定好后，所有图中的相对位置不要再变，这也可使编码器中传感器及其它部件的设计或布局更灵活方便。
本发明与现有技术相比的优点：
1、本技术方案通过增加每个环形码道内的传感器数量，实现单轨内的编码细分，从而实现在相同或相近分辨率下，按此细分方法制成的绝对码编码器的轨道数量减少，从而使编码器的半径及体积减小；
2、本技术方案在保证编码器轨道数目或半径不变的情况下，可通过增加传感器的数量来成倍的提高编码器的分辨率，相比现有同半径的编码器而言，分辨率大大提高；
3、本技术方案中传感器的安放灵活多样，为编码器的其它设计或布局带来方便，便于编码器其它部分的设计与布局；
4、本技术方案中所有传感器输出的高低电平信号具有格雷码的特征，即相邻两个编码之间只有一个传感器输出的高低电平有变化。
5、本技术方案中位于环形码道上的编码图案具有对称性，设计简单，便于制作，可通过增加环形码道的数量提高分辨率，按此细分方法和传感器的安放原理，可推广到平动、直线或曲线运动中，使用价值高，应用场合广泛。
附图说明
图1为本发明第一种实施例的结构示意图；
图2为本发明第一种实施例的传感器分布的第一种结构示意图；
图3为本发明第一种实施例的传感器分布的第二种结构示意图；
图4为本发明第一种实施例传感器输出信号原理图；
图5为本发明第二种实施例的结构示意图；
图6为本发明第二种实施例传感器定位的局部放大图；
图7为本发明两个传感器三个环形码道时传感器的一种安放图；
图8为本发明两个传感器三个环形码道时传感器的另一种安放图；
图9为本发明用于测量平动运动或直线运动的平动式绝对码编码器结构示意图；
图10为本发明制成的柱面编码盘的旋转式绝对码编码器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-4、9、10描述本发明的第一种实施例。
以传感器3的数量A＝4、环形码道2为N＝2个、输出六位二进制绝对编码6的绝对码编码器为例进行说明，包括编码盘1、2个环形码道2、传感器3和逻辑电路4，两个所述环形码道2为圆环状结构并沿编码盘1径向由内向外同心设置于编码盘1上，每个所述环形码道2被等分为数量不同的扇形区5(即每环上的一个阴影区或空白区)，且设计于环形码道2上的两种物理性状在扇形区5内依次交替排列后形成编码信息，每个所述环形码道2外侧的安装板上设有4个用于检测对应环形码道2上编码信息的传感器3且传感器3与逻辑电路4连接，所述环形码道2与传感器3有相对转动时传感器3将检测的环形码道2上的编码信息以高低电平信号的形式输送至逻辑电路4并由逻辑电路4转化为三位二进制的绝对编码6输出；具体的，与每个环形码道2对应位置的安装板上设有4个传感器3，且4个传感器3与对应环形码道2上物理性状相同的一个或多个扇形区5的位置对应；具体的，所述越靠近所述编码盘1圆心的环形码道2所代表的编码的权值越高；具体的，所述环形码道2上的两种物理性状为反光/不反光、透光/不透光、导电/不导电、凸起/凹陷、磁感应强/磁感应弱、磁化为S极/磁化为N极中的任意一种。
具体按照下列方法进行编码，包括以下步骤：
1)将2个圆环状结构的环形码道2沿编码盘1径向由内向外同心设置于编码盘1上，即环形码道2的数量N＝2个；具体的，每个所述环形码道2均可绕编码盘1的圆心转动；
2)每个环形码道2被等分为多个扇形区5且沿编码盘1径向由内向外的第N个环形码道2被等分为2(M+1)N-M个扇形区5，其中，M≥1，由于传感器3的数量A＝4，根据A＝2M可得M＝2，按照上述公式可得，沿编码盘1径向由内向外的第1个环形码道2被等分为2个扇形区5，第二个环形码道2被等分为16个扇形区5，具体见如图1，在每个环形码道2上设置两种物理性状且两种物理特性在扇形区5内依次交替排列并呈对称结构分布后形成环形码道2的编码信息，两种物理性状分别用空白区和阴影区表示；具体的，所述环形码道2上的两种物理性状为反光/不反光、透光/不透光、导电/不导电、凸起/凹陷、磁感应强/磁感应弱、磁化为S极/磁化为N极中的任意一种；具体的，所述环形码道2被等分为多个扇形区5后每个扇形区5对应的圆心角α＝360/2(M+1)N-M度，由此可知，第一个环形码道2被等分后的扇形区5的圆心夹角α＝360/2(2+1)×1-2＝180度，第二个环形码道2被等分后的扇形区5的圆心夹角α＝360/2(2+1)×2-2＝22.5度；
3)每个环形码道2对应于安装板上的相应位置处均设有4个传感器，且4个传感器3与环形码道2上物理性状相同的一个或多个扇形区5的位置对应；具体的，所述传感器3在安装板上安装时，根据环形码道2的数量N＝2和每个环形码道2对应的传感器3的数量A＝2M＝4即M＝2，将2个环形码道2投影到安装板上形成的安装定位图中每一环按θ＝360/2(M+1)N＝5.625度对同一物理性状的扇形区5对应在安装板上的区域进行等分后形成传感器3的定位扇区7，每个环形码道2对应的传感器3要安装于对应环的一个定位扇区7内；最外层环形码道2对应的4个传感器3安装于第2环相同物理性状的一个扇形区5对应的4个定位扇区7内，或将最外层环形码道2对应的4个传感器3顺次安装于最外层相同物理性状的4个扇形区5分别对应下的第1到第4个定位扇区7内，即第一个传感器3安装于第一个扇形区5对应下的第一个定位扇区7内，第二个传感器3安装于第二个扇形区5对应下的第二个定位扇区7内，第三个传感器3安装于第三个扇形区5对应下的第三个定位扇区7内，第四个传感器3安装于第四个扇形区5对应下的第四个定位扇区7内，其中所选出的这4个物理性状相同的扇形区5，不必是连续或紧挨在一起的，相互间可以空出一个或几个扇形区5，这也是本发明中传感器安放灵活多样的体现。第一个环形码道2上相同物理性状的扇形区5投影至安装板上的区域按4等分后形成4个定位区8，且每个定位区8中包含多个定位扇区7，将第一个环形码道2对应的4个传感器3依次分别安装于每个定位区8中的第一个定位扇区7内，详见图3所示。
当编码盘1相对于传感器3转动时，也就是环形码道2相对传感器3有相对转动时，传感器3对应于环形码道2的两种物理性状，有高低电平输出，假设对应阴影区时输出为低电平(0状态)，对空白区时输出高电平(1状态)，如图4所示，单独看每环形码道2与传感器2的相对转动，当环形码道2每转过相同物理性状的扇形区5(一个阴影区或一个空白区)的四分之一角度(简称四分位，其大小等于本例中的定位区8)时，4个传感器3中只有一个的输出有改变，由0变1或由1变0，从任意一个起始态开始，再连续转过7个四分角，4个传感器3即ABCD输出8个状态组合，也就是8个四位二进制数，再转到第8个四分角时，输出变为起始态，之后再转动，输出与以上8个四位二进制数重复。
假设4个传感器3即ABCD的起始态为0000，下一状态为0001，之后的连续状态为，0011，0111，1111，1110，1100，1000，再连续的下一个回到了起始态0000；从起始态0000开始，分配对应编码Y2Y1Y0为000到111，见下表，也可用卡诺图表示，可得到编码输出的逻辑表达式：Y2＝A；Y1＝A⊕C；Y0＝A⊕B+C⊕D，即Y2就取A值，Y1等于A异或C，Y0为A异或B与C异或D的或，这就是4个传感器3状态对应的译码方法，每个环形码道2的译码方法都相同，都采用这个译码方法。
编码盘1相对于传感器3连续转动，每个环形码道2对应的传感器3连续输出8个状态，逻辑电路4输出8个不同的三位二进制绝对码，最外层环形码道2相对连续转动8个四分位，相邻内层的环形码道2只转过一个四分位，也就是，最外层环形码道2对应的传感器3的逻辑电路4每输出8个三位二进制编码，相邻内层的逻辑电路4输出的三位二进制编码只有加1或减1的变化，这样，每个环形码道2的传感器3对应逻辑电路4的输出就是一个三位二进制计数器，其内层环形码道2的对应逻辑电路4的输出，就像是对外层计数的进位位的计数，由内层向外层编码连联合起来，就是一个(2+1)2＝6即六位的绝对码编码器；当编码盘1相对逆向转动时，输出编码也对应逆向变化；所以输出的六位的绝对码编码与编码盘1的绝对位置是一一对应的，这就是3位绝对码细分原理，据此可画出逻辑电路4，详见图1，其输出的绝对编码6就是六位绝对编码数值。
分配的编码Y2Y1Y0并不限于上表，原则上可从输出状态ABCD的任意一个状态开始分配编码，或分配逆序的减1计数码，例如，可给状态1111分配编码000，给0111分配编码001，以此类推，不难得出：Y2＝D'；Y1＝B⊕D；Y0＝A⊕B+C⊕D。
下面结合附图5-6、9、10描述本发明的第二种实施例。
以传感器3的数量A＝8(M＝3)、环形码道2为N＝2个、输出(M+1)N＝8位二进制绝对编码6的绝对码编码器为例进行说明，包括编码盘1、2个环形码道2、传感器3和逻辑电路4，两个所述环形码道2为圆环状结构并沿编码盘1径向由内向外同心设置于编码盘1上，每个所述环形码道2被等分为数量不同的扇形区5，且设计于环形码道2上的两种物理性状在扇形区5内依次交替排列后形成编码信息，每个所述环形码道2外侧的安装板上设有8个用于检测对应环形码道2上编码信息的传感器3且传感器3与逻辑电路4连接，所述环形码道2与传感器3有相对转动时传感器3将检测的环形码道2上的编码信息以高低电平信号的形式输送至逻辑电路4并由逻辑电路4转化为四位二进制的绝对编码6输出；具体的，与每个环形码道2对应位置的安装板上设有8个传感器3，且8个传感器3与对应环形码道2上物理性状相同的一个或多个扇形区5的位置对应，每个所述环形码道2被等分为多个扇形区5且沿编码盘1径向由内向外的环形码道2被等分的扇形区5个数依次递增；具体的，所述越靠近所述编码盘1圆心的环形码道2所代表的编码的权值越高；具体的，所述环形码道2上的两种物理性状为反光/不反光、透光/不透光、导电/不导电、凸起/凹陷、磁感应强/磁感应弱、磁化为S极/磁化为N极中的任意一种。
具体按照下列方法进行编码，包括以下步骤：
1)将2个圆环状结构的环形码道2沿编码盘1径向由内向外同心设置于编码盘1上，即环形码道2的数量N＝2个；具体的，每个所述环形码道2均可绕编码盘1的圆心转动；
2)每个环形码道2被等分为多个扇形区5且沿编码盘1径向由内向外的第N个环形码道2被等分为2(M+1)N-M个扇形区5，其中，M≥1，由于传感器3的数量A＝8，根据A＝2M可得M＝3，按照上述公式可得，沿编码盘1径向由内向外的第1个环形码道2被等分为2个扇形区5，第二个环形码道2被等分位32个扇形区5，具体见如图5，在每个环形码道2上设置两种物理性状且两种物理特性在扇形区5内依次交替排列并呈对称结构分布后形成环形码道2的编码信息，两种物理性状分别用空白区和阴影区表示；具体的，所述环形码道2上的两种物理性状为反光/不反光、透光/不透光、导电/不导电、凸起/凹陷、磁感应强/磁感应弱、磁化为S极/磁化为N极中的任意一种；具体的，所述环形码道2被等分为多个扇形区5后每个扇形区5对应的圆心角α＝360/2(M+1)N-M度，由此可知，第一个环形码道2被等分后的扇形区5的圆心夹角α＝360/2(3+1)×1-3＝180度，第二个环形码道2被等分后的扇形区5的圆心夹角α＝360/2(3+1)×2-3＝11.25度；
3)每个环形码道2对应于安装板上的相应位置处均设有8个传感器，且8个传感器3与环形码道2上物理性状相同的一个或多个扇形区5的位置对应；具体的，所述传感器3在安装板上安装时，根据环形码道2的数量N＝2和每个环形码道2对应的传感器3数量A＝2M＝8，将2个环形码道2投影到安装板上形成的安装定位图中每一环按θ＝360/(2(M+1)N)＝1.40625度对同一物理性状的扇形区5对应在安装板上的区域进行等分后形成传感器3的定位扇区7，每个环形码道2对应的每个传感器3安装于对应环的定位扇区7内；最外层环形码道2对应的8个传感器3安装于第2层相同物理性状的一个扇形区5对应的8个定位扇区7内，或将最外层环形码道2对应的8个传感器3顺次安装于最外层相同物理性状的8个扇形区5分别对应下的第一到第八个定位扇区7内，即第一个传感器3安装于第一个扇形区5对应下的第一个定位扇区7内，第二个传感器3安装于第二个扇形区5对应下的第二个定位扇区7内，以此类推至第八个传感器3安装于第八个扇形区5对应下的第八个定位扇区7内，其中所选出的这8个物理性状相同的扇形区5，不必是连续或紧挨在一起的，相互间可以空出一个或几个扇形区5。第一个环形码道2上相同物理性状的扇形区5投影至安装板上的区域按传感器个数8等分后形成8个定位区8，且每个定位区8中包含多个定位扇区7，将第一个环形码道2对应的8个传感器3依次分别安装于每个定位区8中的第一个定位扇区7内，详见图5和图6。
当编码盘1相对于传感器3转动时，也就是环形码道2相对传感器3有相对转动时，传感器3对应于环形码道2的两种物理性状，有高低电平输出；图6为传感器3的定位局部放大图，ABCDEFGH为最外层环形码道2对应的8个传感器，其对应的四位二进制编码Y3Y2Y1Y0，见下表，
内层的第一个环形码道2对应的输出与上面所述完全相同，只是外层的编码完成一个循环时，内层的第一个环形码道2对应的输出只有加1或减1的变化。依据上面表中的逻辑式，很容易设计出每个环形码道2对应的逻辑电路4。
按以上原理和方法，对于各种类型的编码器，除第一个环形码道2外，其它的环形码道2内都有多个同一物理性状的扇形区5(阴影区或空白区)，传感器3可以灵活多样的设置在不同的扇形区5中的定位区8中相应的定位扇区7内；这种灵活多样性可以给编码器的其它设计或布局带来方便，例如，可使译码的逻辑电4及各种引线等以最优方案来设计或布局。
以传感器3的数量A＝2、环形码道2的数量N＝3的绝对码编码器为例，如图7和图8所示，给出了两种可能的传感器3布置安放方案。在图7的第三环上任意找两个阴影区(不必是紧挨的两个)，按照传感器3的数量2，把它们分别二等分，则每一个阴影区都形成两个定位区8，每个定位区8中必包含一个定位扇区7，即最外层的环道上定位区8与定位扇区7相同，按顺时针方向，对于环形码道2对应的2个传感器3的安放，将第一个传感器3安放在第一个阴影区中第一个定位区8(或定位扇区7)内，将第二个传感器3安放在第二个阴影区中第二个定位区8(或定位扇区7)内，详见图7第三环形码道2对应的两个传感器3为一种案例；也可将某层的环形码道2对应的两个传感器3安放在任意一个阴影区的两个定位区8中的第一个定位扇区7内，图8中第二和第三环形码道2各对应的两个传感器3为一种案例；即每个传感器3在2等分的阴影区的定位区8中，只要按相序定位安放在对应的定位扇区7中即可。与图7和图8对应的方案中，每个环形码道2对应的两个传感器AB(按顺时针)对应输出的绝对码逻辑式为Y1＝A，Y0＝A⊕B，逻辑电路与图9(从上向下为AB)或图10(逆时针为AB)中的逻辑电路相同。
进一步地，对于编码盘1及对应的定位图，每个环形码道2的阴影区与空白区图案，可随意的绕编码盘1圆心整体旋转任意角度，而不必像图例中的每环间在一个定位扇区内对齐。
按以上原理和方法，可以通过增加环形轨道2的数量来设计更高分辨率的绝对码编码器，也可以通过增加每个环形轨道2上的传感器3数量来提高分辨率。所设计的有N条环形码道2、每条环形码道2对应安装A＝2M个传感器的编码器，其分辨率或位数为(M+1)N。
按照本方法和原理，可以将以上所有同心环形码道2的图案，沿一条半径切开，展平，变成矩形图案，就形成了能测量平动运动、直线或曲线运动的绝对码编码器，如图9所示，为2个传感器3的2位绝对码细分的六位平动式绝对码编码器，其中编码条1上有3条矩形的码道9，相对于传感器3可做先向上后向下的平动运动，传感器3输出的高低电平信号经过逻辑电路4转换后，输出六位的绝对编码6。
按照上述方法和原理，新型的光电式绝对码旋转编码器的制作，首先制作光学编码盘1，将环形码道2上设置透光/不透光两种物理性状，图中阴影区为不透光，空白区为透光，传感器3则为光电对管设于编码盘1两侧，即发光管在编码盘1的一侧，光电接收管在编码盘1的另一侧，这样的每一对光电对管都按照以上方法安装在定位扇区7、在编码盘1的两侧对齐安放，发光管可以是各色的或红外的LED，或是半导体激光器，接收管可以选与之对应的色谱敏感的光电二极管或光电三极管；光电接收管的信号直接或经整形后，再经过逻辑电路4变换，输出对应的绝对编码6，成为新型的光电式绝对码旋转编码器。
上述新型的光电式绝对码旋转编码器中，也可在光电对管的位置上，改换为一对光纤，而光电对管分别在编码器之外、光纤的另一端，光电接收管的信号直接或经整形后，再经过逻辑电路4变换，输出对应的绝对编码6，从而变成一个全光型光纤式绝对编码器。本技术方案中，在保证传感器3与环形码道2有相对转动的前提下，环形码道2可为固定形式，传感器3安装后相对环形码道2转动也可，或一般的环形码道2为转动形式，传感器3为固定形式。
新型的磁感应式绝对码旋转编码器的制作，与新型的光电式绝对码旋转编码器相似，其中编码盘1用软铁或铁磁材料制作，环形码道2上设置凸起/凹陷两种物理性状，即阴影区是凸起的、空白区是凹陷的，或阴影区被磁化为N极、空白区被磁化成S极，传感器3可以选霍尔传感器、磁阻式传感器或磁电感应式接近传感器，与编码盘1的凹陷面、凸起面或磁化为N极、磁化成S极相对应，安放在相应的定位扇区7上，传感器3输出的信号直接或经整形后，再经过逻辑变换4，输出对应的绝对编码6。
新型的光电式或磁感应式绝对码平动编码器，相较于以上的新型的光电式或磁感应式绝对码旋转编码器，只是将编码盘1换为与图9相同或相似的编码平板，编码平板与传感器3间有相对的平动运动，平动编码器就有绝对的平动运动编码输出，适用于一切有平动运动绝对定位的场合，编码平板可直接制作或安装在平动部件上，不再需要将平动转换为转动，再装旋转编码器。
新型柱面编码盘，对于圆柱形的旋转部件，可以将编码图案制作或安装在旋转圆柱的外表面或内表面，形成一个柱面编码盘，如图10所示，柱面编码盘的阴影区和空白区对应两种物理性状，可以是透光/不透光的，或反光/不反光的黑色，也可以是铁磁材料做的凸起/凹陷或磁化为N极/磁化成S极,以圆柱面中心轴为圆心，等分圆柱面上环形码道2，同样可确定传感器3的定位扇区7，在定位扇区7上安放光电式或磁感应式传感器，拾取两种物理性状对应的高低电平信号，经过逻辑电路4转换，就能输出绝对编码6。
将本发明中所有传感器3换为模拟量输出的传感器，就能输出的模拟量的位置信号，再用现有的模拟量的细分技术可以进一步的提高分辨率。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。
Claims (9)
1.绝对码编码器，其特征在于：包括编码盘(1)、多个环形码道(2)、传感器(3)和逻辑电路(4)，多个所述环形码道(2)为圆环状结构并沿编码盘(1)径向由内向外同心设置于编码盘(1)上，每个所述环形码道(2)被等分为数量不同的扇形区(5)，且设计于环形码道(2)上的两种物理性状在扇形区(5)内依次交替排列后形成编码信息，每个所述环形码道(2)外侧的安装板上设有多个用于检测对应环形码道(2)上编码信息的传感器(3)且传感器(3)与逻辑电路(4)连接，所述环形码道(2)与传感器(3)有相对转动时传感器(3)将检测到环形码道(2)上的编码信息以高低电平信号的形式输送至逻辑电路(4)并由逻辑电路(4)转化为多位二进制的绝对编码(6)输出。
2.根据权利要求1所述的绝对码编码器，其特征在于：与每个环形码道(2)对应位置的安装板上设有多个传感器(3)，且多个传感器(3)与对应环形码道(2)上物理性状相同的一个或多个扇形区(5)的位置对应，每个所述环形码道(2)被等分为多个扇形区(5)且沿编码盘(1)径向由内向外的环形码道(2)被等分的扇形区(5)个数依次递增。
3.根据权利要求2所述的绝对码编码器，其特征在于：所述越靠近所述编码盘(1)圆心的环形码道(2)所代表的编码的权值越高。
4.根据权利要求1或2或3所述的绝对码编码器，其特征在于：所述环形码道(2)上的两种物理性状为反光/不反光、透光/不透光、导电/不导电、凸起/凹陷、磁感应强/磁感应弱、磁化为S极/磁化为N极中的任意一种。
5.绝对码编码器的编码方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将N个圆环状结构的环形码道(2)沿编码盘(1)径向由内向外同心设置于编码盘(1)上，环形码道(2)的数量N≥2个；
2)每个环形码道(2)被等分为多个扇形区(5)且沿编码盘(1)径向由内向外的第N个环形码道(2)被等分为2(M+1)N-M个扇形区(5)，其中，M≥1，在每个环形码道(2)上设置两种物理性状且两种物理特性分别设置于扇形区(5)内并依次交替排列并呈对称结构分布后形成环形码道(2)的编码信息；
3)根据检测精度选取数量为A的传感器(3)，A＝2M个，每个环形码道(2)对应于安装板上的相应位置处均设有A个传感器，且A个传感器(3)与环形码道(2)上物理性状相同的一个或多个扇形区(5)的位置对应。
6.根据权利要求5所述的绝对码编码器的编码方法，其特征在于：上述步骤1)中，每个所述环形码道(2)均可绕编码盘(1)的圆心转动。
7.根据权利要求5所述的绝对码编码器的编码方法，其特征在于：上述步骤2)中，所述环形码道(2)上的两种物理性状为反光/不反光、透光/不透光、导电/不导电、凸起/凹陷、磁感应强/磁感应弱、磁化为S极/磁化为N极中的任意一种。
8.根据权利要求5所述的绝对码编码器的编码方法，其特征在于：上述步骤2)中，所述环形码道(2)被等分为多个扇形区(5)后每个扇形区(5)对应的圆心角α＝360/2(M+1)N-M度。
9.根据权利要求5所述的绝对码编码器的编码方法，其特征在于：上述步骤3)中，所述传感器(3)在安装板上安装时，根据环形码道(2)的数量N和每个环形码道(2)对应的传感器(3)数量A＝2M，将N个环形码道(2)投影到安装板上形成的安装定位图中每一环按θ＝360/2(M+1)N度对同一物理性状的扇形区(5)对应在安装板上的区域进行等分后形成传感器(3)的定位扇区(7)，每个环形码道(2)对应的传感器(3)每一个安装于对应环的一个定位扇区(7)内；最外层环形码道(2)对应的A个传感器(3)安装于第N层相同物理性状的一个扇形区(5)对应的A个定位扇区(7)内，或将最外层环形码道(2)对应的A个传感器(3)顺次安装于最外层相同物理性状的任意A个扇形区(5)分别对应的第一到第A个定位扇区(7)内，即第一个传感器(3)安装于第一个扇形区(5)对应下的第一个定位扇区(7)内，第二个传感器(3)安装于第二个扇形区(5)对应下的第二个定位扇区(7)内，以此类推至第A个传感器(3)安装于第A个扇形区(5)对应下的第A个定位扇区(7)内；其余环形码道(2)上相同物理性状的某一个扇形区(5)投影至安装板上的区域按传感器(3)的数量A等分后形成A个定位区(8)，且每个定位区(8)中包含多个定位扇区(7)，将其余环形码道(2)对应的A个传感器(3)依次分别安装于每个定位区(8)中的第一个定位扇区(7)内，若相同物理性状对应的扇形区(5)数量不少于A个，也可按第N个环形码道(2)对应下的传感器(3)的安装方法进行安装。
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