CN109881390A - 一种光栅片、编码器、以及零点检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光栅片、编码器、以及零点检测装置和方法，其中，光栅片包括呈圆盘状的光栅本体，光栅本体的外圈处开设有一圈光栅孔，一圈光栅孔构成一个第一区域、至少一个第二区域、以及至少一个第三区域，第一区域内的多个光栅孔的宽度相同，第二区域内的多个光栅孔的宽度相同，第三区域内的多个光栅孔的宽度相同，第二区域内光栅孔的宽度>第一区域内光栅孔的宽度>第三区域内光栅孔的宽度。本申请能够在缝纫机开机后根据光耦的输出信号判断零点的当前位置，并使主电机按最小的转动角度转动，进而使机针停留在允许的零点范围内，且本申请中的编码器采用相配合的光栅片和光耦，最大程度地降低了成本。

Description

一种光栅片、编码器、以及零点检测装置和方法

技术领域

本发明涉及一种光栅片。

本发明又涉及一种包含有上述光栅片的编码器。

本发明再涉及一种包含有上述编码器、且用于缝纫机的零点检测装置。

本发明还涉及一种使用上述零点检测装置进行的零点检测方法。

背景技术

缝纫机是用一根或多根缝纫线，在缝料上形成一种或多种线迹，使一层或多层缝料交织或缝合起来的机器。缝纫机由主电机驱动运转，主电机带动缝纫机的主轴同步转动，主轴通过针杆机构驱动机针上下往复运动；机针具有上针位和下针位，上针位是指机针停留在最高点时的位置，下针位是指机针停留在最低点时的位置，下针位位于缝纫机中针板的下方。另外，为了操作方便，缝纫机中通常都配置有零点检测装置，用于在缝纫机开机后寻找零点(即上针位)、并使机针停在允许的零点范围内，进而便于操作工将布料放入机针下方。

进一步地，零点检测装置中通常包含有编码器，通过编码器的反馈信号来寻找零点。现有技术中，编码器普遍使用的是相对式编码器，相对式编码器同时也称为增量式编码器，其反馈方式一般为光电方式。但是，相对式编码器用于零点检测装置时，在主电机带动主轴同步转动一圈的过程中编码器只有一个信号的变化，从而导致缝纫机在找零点的时候需要转动一圈，容易造成误操作、卡线等问题，且相对式编码器还存在零点累计误差、抗干扰性较差、接收设备停机需断电记忆等问题，最终导致不能精确控制主轴的位置。当编码器采用绝对式编码器时，能够较好地精确控制主轴的位置；但是，绝对式编码器的成本很高，将其应用到缝纫机中后，缝纫机的成本会随之提高很多，从而降低缝纫机的经济性。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种光栅片，其用于缝纫机开机找零点时能够减少主电机转角。

为实现上述目的，本发明提供一种光栅片，包括呈圆盘状的光栅本体，所述光栅本体的外圈处开设有一圈光栅孔，所述一圈光栅孔构成一个第一区域、至少一个第二区域、以及至少一个第三区域，所述第一区域内的多个光栅孔的宽度相同，所述第二区域内的多个光栅孔的宽度相同，所述第三区域内的多个光栅孔的宽度相同，所述第二区域内光栅孔的宽度>第一区域内光栅孔的宽度>第三区域内光栅孔的宽度。

进一步地，所述第一区域内光栅孔的开孔比例为50％，所述第二区域内光栅孔的开孔比例为75％，所述第三区域内光栅孔的开孔比例为25％。

进一步地，所述第二区域和第三区域的数量相同，所述第一区域的两端分别为第二区域和第三区域，所述第二区域和第三区域沿光栅本体的周向间隔排布。

进一步地，所述一圈光栅孔的数量为300-1000个。

进一步地，所述第二区域和第三区域都有多个，所述第一区域、各第二区域、以及各第三区域占光栅本体的圆周角度各不相同。

本发明的又一目的在于提供一种编码器，其用于缝纫机开机找零点时能够减少主电机转角，且成本低。

为实现上述目的，本发明提供一种编码器，包括光耦、以及如上所述的光栅片，所述光耦和光栅片相配合；当光耦对准光栅片上的第一区域时，光耦输出第一信号；当光耦对准光栅片上的第二区域时，光耦输出第二信号；当光耦对准光栅片上的第三区域时，光耦输出第三信号；所述第一信号、第二信号和第三信号各不相同。

进一步地，所述光耦为光电开关，所述光电开关包括发光二极管、与发光二极管相配合的光敏三极管、第一电阻、以及第二电阻，所述发光二极管和光敏三极管沿光栅片的轴向分布在光栅孔的两侧，所述发光二极管的正极和光敏三极管的集电极都与电源相连，所述第一电阻的一端与发光二极管的负极相连、另一端接地，所述第二电阻的一端与光敏三极管的发射极相连、另一端接地，所述光电开关的输出端与光敏三极管的发射极相连。

进一步地，还包括与光栅片相配合的光编芯片。

本发明的再一目的在于提供一种零点检测装置，其在缝纫机开机时准确找零点并使机针停在零点范围内，同时减少找零点过程中主电机的转角。

为实现上述目的，本发明提供一种零点检测装置，包括缝纫机的电控模块、主电机、以及如上所述的编码器，所述主电机的电机控制器与电控模块相连，所述编码器中的光栅片与主电机的电机轴相对固定、两者同步且同轴线转动，所述编码器中的光耦与电控模块相连；当机针位于零点范围内时，所述光耦对准光栅片上的第一区域。

本发明的又一目的在于提供一种零点检测方法，其在缝纫机开机时准确找零点并使机针停在零点范围内，同时减少找零点过程中主电机的转角。

为实现上述目的，本发明提供一种零点检测方法，使用如上所述的零点检测装置，所述零点检测方法包括以下步骤：

S1、缝纫机开机；

S2、电控模块判断光耦的输出信号是否为第一信号，若是，则电控模块控制主电机不转动、等待起缝指令；若否，则执行下述步骤S3；

S3、电控模块根据光耦的输出信号判断零点的当前位置，且电控模块按以最小转动角度转动至零点的方式去控制主电机正转或反转，使机针位于零点范围内，电控模块控制主电机停止转动、等待起缝指令。

进一步地，所述光栅片上的第二区域和第三区域都有多个，所述第一区域、各第二区域、以及各第三区域占光栅本体的圆周角度各不相同，缝纫机缝纫时主电机为正转；所述步骤S3为：电控模块控制主电机正转，则光栅片随主电机同步正转，若电控模块接收到光耦输出第一信号，则电控模块控制主电机停止转动、等待起缝指令；若电控模块接收到光耦输出第二信号或第三信号，则电控模块根据该第二信号或第三信号的个数判断零点的当前位置，且电控模块按以最小转动角度转动至零点的方式去控制主电机正转或反转，使机针停在零点，电控模块控制主电机停止转动、等待起缝指令。

如上所述，本发明涉及的光栅片、编码器、以及零点检测装置和方法，具有以下有益效果：

本申请能够在缝纫机开机后根据光耦的输出信号判断零点的当前位置，并使主电机按最小的转动角度转动，进而使机针停留在允许的零点范围内，且本申请中的编码器采用相配合的光栅片和光耦，最大程度地降低了成本。

附图说明

图1为本申请光栅片的结构示意图。

图2为图1中光栅片中某一段在光栅孔处的展开图。

图3为本申请光栅片实施例一中第一区域、第二区域和第三区域的分布图。

图4为本申请光栅片实施例二中第一区域、第二区域和第三区域的分布图。

图5为本申请编码器中光电开关的结构示意图。

图6为本申请零点检测方法实施例一的流程图。

图7为本申请零点检测方法实施例二的流程图。

元件标号说明

1 光栅本体

11 光栅孔

12 第一区域

13 第二区域

14 第三区域

15 未开孔部

2 发光二极管

3 光敏三极管

R1 第一电阻

R2 第二电阻

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本申请提供一种缝纫机，特别是一种用于缝纫机的零点检测装置及使用该零点检测装置进行的零点检测方法。对于缝纫机，缝纫机具有机壳、可转动地安装在机壳中的主轴、安装于机壳的主电机、固定于机壳的电控箱、安装在电控箱内的电控模块、以及可上下往复运动的机针；主电机的电机轴和主轴同轴线设置、且相固定，故主电机带动主轴同步转动；主轴的左端通过针杆机构与机针相连、驱动机针上下往复直线运动；主电机具有电机控制器，电控模块与电机控制器相连，电控模块可控制主电机正转或反转或停止转动。缝纫机在运转过程中，主电机为正转，驱动缝纫机运转；缝纫机缝纫时沿主电机的正转一圈方向，机针具有从上针位下移至下针位的前半段行程、以及从下针位上移至上针位的后半段行程。为便于叙述，当机针处于上针位(即零点)时，将此时主电机的电机轴的机械角度定义为0°；因此，在主电机的电机轴从0°正转至360°这一圈的过程中，机针的运动行程包括先从上针位下移至下针位的前半段行程、以及再从下针位上移至上针位的后半段行程。更进一步地，主电机的电机轴从0°正转至180°，机针在前半段行程内，即机针从上针位下移至下针位；主电机的电机轴从180°正转至360°，机针在后半段行程内，即机针从下针位上移至上针位。

本申请涉及的零点检测装置包括缝纫机的电控模块、主电机、以及编码器；如图5所示，编码器包括光耦、以及光栅片，光耦和光栅片相配合，光耦设在光栅片的外圈处；编码器中的光栅片与主电机的电机轴相对固定、两者同步且同轴线转动，编码器中的光耦和主电机的电机控制器都与电控模块相连。特别地，本申请中的光栅片采用以下结构：如图1所示，光栅片包括呈圆盘状的光栅本体1，光栅本体1的外圈处开设有一圈光栅孔11；如图3或图4所示，一圈光栅孔11构成一个第一区域12、至少一个第二区域13、以及至少一个第三区域14；如图2所示，第一区域12内的多个光栅孔11的宽度相同，第二区域13内的多个光栅孔11的宽度相同，第三区域14内的多个光栅孔11的宽度相同，第二区域13内光栅孔11的宽度W2>第一区域12内光栅孔11的宽度W1>第三区域14内光栅孔11的宽度W3；第一区域12内光栅孔11的宽度W1、第二区域13内光栅孔11的宽度W2、以及第三区域14内光栅孔11的宽度W3是指：各区域内的光栅孔11在以光栅片为圆心的同一圆的圆周上的宽度。因此，当光耦与不同区域内的光栅孔11配合时，由于各区域内光栅孔11的宽度不同，导致光耦中透过各区域内光栅孔11的光强度也不相同；基于此，当光耦对准光栅片上的第一区域12时，光耦输出第一信号；当光耦对准光栅片上的第二区域13时，光耦输出第二信号；当光耦对准光栅片上的第三区域14时，光耦输出第三信号；第一信号、第二信号和第三信号各不相同。另外，当机针位于零点范围内时，光耦对准光栅片上的第一区域12，此时，光耦输出第一信号；零点范围是指上针位、以及允许的上针位附近，当机针停在零点范围内时，可便于操作工将布料放入机针下方。特别地，当机针位于零点时，光耦对准光栅片上第一区域12的中点。

基于上述零点检测装置，本申请涉及的零点检测方法包括以下步骤：如图6或图7所示，

步骤S1、缝纫机开机；

步骤S2、电控模块判断光耦的输出信号是否为第一信号，若是，说明机针已停在零点范围内，则电控模块控制主电机不转动、等待起缝指令；若否，说明机针不在零点范围内，则执行下述步骤S3；

步骤S3、电控模块根据光耦的输出信号判断零点的当前位置，且电控模块按以最小转动角度转动至零点的方式去控制主电机正转或反转，使机针停在零点范围内，则电控模块控制主电机停止转动、等待起缝指令。

以下对编码器中的光耦和光栅片的优选实施例展开叙述。

光耦

光耦器件一般分高性能光耦和低性能光耦，高性能光耦的价格是低性能光耦的10倍左右，高性能光耦中光源的光一般能穿透高速转动的细小宽度的光栅孔11，比如光编芯片；低性能光耦中光源的光一般无法穿透高速转动的细小宽度的光栅孔11，比如光电开关。对于光栅片上光栅孔11宽度较大、开槽比例较大的第二区域13而言，高性能光耦和低性能光耦的接收端都能接收到光、都有信号；对于光栅片上光栅孔11宽度较小、开槽比例较小的第三区域14而言，高性能光耦的接收端能接收到光、有信号，而低性能光耦中光源的光透过的强度非常低，可以认为是被挡住的，故低性能光耦没有信号；对于光栅片上第一区域12内的光栅孔11，低性能光耦中光源的光透过的强度在第二区域13和第三区域14之间。基于此，低性能光耦与光栅片上不同区域配合时，其输出的信号各不相同，通过对低性能光耦输出信号的区分可实现光栅片上不同区域的判定，进而为判定零点的当前位置提供依据，零点的当前位置对应于机针的当前位置。而通过高性能光耦的输出信号，可确定第一区域12、第二区域13和第三区域14各区域的长度，确定各区域的长度的方式是计数各区域开的光栅孔11的个数。

本申请中用于零点检测装置中编码器包括一个光电开关和一个光栅片；或者，零点检测装置中编码器包括一个光电开关、一个光编芯片和一个光栅片，光电开关和光编芯片位于光栅片的同一径线上。光电开关的结构优选为：如图5所示，光电开关包括发光二极管2、与发光二极管2相配合的光敏三极管3、第一电阻R1、以及第二电阻R2，发光二极管2构成光电开关的光源，光敏三极管3构成光电开关的接收端，发光二极管2和光敏三极管3沿光栅片的轴向分布在光栅孔11的两侧，发光二极管2的正极和光敏三极管3的集电极都与电源相连，第一电阻R1的一端与发光二极管2的负极相连、另一端接地，第二电阻R2的一端与光敏三极管3的发射极相连、另一端接地，光电开关的输出端ORG与光敏三极管3的发射极相连。

上述光电开关中，第一信号、第二信号和第三信号都表示为电压值。根据光的不同强度，将产生不同的电流值从光敏三极管3的集电极流入发射极，从而在光电开关的输出端ORG输出相应的电压。本实施例中，将光敏三极管3的集电极处的输入电压V2设定为5V，通过调节光电开关中第一电阻R1和第二电阻R2的参数实现：

光电开关与光栅片上第一区域12的光栅孔11配合时，光电开关的输出电压为2.5V、也即为第一信号。

光电开关与光栅片上第二区域13的光栅孔11配合时，光电开关的输出电压为5V、也即为第二信号。

光电开关与光栅片上第三区域14的光栅孔11配合时，光电开关的输出电压为0V、也即为第三信号。

上述实施例中，光电开关与光栅片上的第一区域12、第二区域13、第三区域14配合时，输出的三个不同电压值的差别较大。

光栅片

如图1所示，一圈光栅孔11的数量为300-1000个，本实施例中，一圈光栅孔11的数量优选为720个，多个光栅孔11沿光栅片的轴向均匀分布。较优地，第一区域12内光栅孔11的开孔比例为50％，第二区域13内光栅孔11的开孔比例为75％，第三区域14内光栅孔11的开孔比例为25％；所谓开孔比例是指：同一区域内相邻的两个光栅孔11之间的部分为未开孔部15，在以光栅片为圆心的同一圆的圆周上，开孔比例＝光栅孔11的宽度/(光栅孔11的宽度+与该光栅孔11相邻的未开孔部15的宽度)。因此，第一区域12内光栅孔11的宽度与未开孔部15的宽度的比值为1:1，第二区域13内光栅孔11的宽度与未开孔部15的宽度的比值为3:1，第三区域14内光栅孔11的宽度与未开孔部15的宽度的比值为1:3。比如，在光栅片的一个实施例中，第一区域12内光栅孔11和未开孔部15都占1°圆心角，第二区域13内光栅孔11和未开孔部15分别占1.5°和0.5°圆心角，第三区域14内光栅孔11和未开孔部15分别占0.5°和1.5°圆心角。另外，第二区域13和第三区域14的数量相同，第一区域12的两端分别为第二区域13和第三区域14，第二区域13和第三区域14沿光栅本体1的周向间隔排布。基于第二区域13和第三区域14在光栅片上的数量，光栅片有以下两个优选实施例。

光栅片实施例一、如图3所示，光栅片上分布有一个第一区域12、一个第二区域13和一个第三区域14，第一区域12、第二区域13和第三区域14依次首尾相接，第二区域13和第三区域14对称分布在第一区域12的两端。因此，第二区域13和第三区域14交界处的位置也即为主电机的电机轴处于180°机械角度的位置。沿缝纫机缝纫时主电机的正转方向，第一区域12、第二区域13和第三区域14依次排布；主电机的正转方向也为图3和图4中的逆时针方向。因此，当机针位于零点范围内时，光电开关对准光栅片上的第一区域12、输出2.5V电压；当机针不在零点范围内、但在前半段行程内时，光电开关对准光栅片上的第二区域13、输出5V电压；当机针不在零点范围内、但在后半段行程内时，光电开关对准光栅片上的第三区域14、输出0V电压。具有该光栅片实施例一的编码器中的光耦可以仅包括一个光电开关。因此，如图6所示，使用具有光栅片实施例一的零点检测装置所进行的零点检测方法包括以下步骤：

步骤A1、缝纫机开机。

步骤A2、电控模块判断光电开关的输出电压是否为2.5V，若是，说明机针在零点范围内，则电控模块控制主电机不转动、等待起缝指令；若否，则执行下述步骤A3。

步骤A3、电控模块判断光电开关的输出电压为5V还是0V，若是5V，说明机针在前半段行程内，同时也判断出零点的当前位置，则执行下述步骤A4；若是0V，说明机针在后半段行程内，同时也判断出零点的当前位置，则执行下述步骤A5。

步骤A4、电控模块控制主电机反转，直至电控模块接收到光电开关的输出电压是2.5V时，电控模块控制主电机停止转动、等待起缝指令；此步骤中，由于机针在前半段行程内，故主电机反转使机针移动到上针位时，相对于主电机正转而言，主电机的转动角度小，机针移动的幅度少，且机针只进行上移，提高操作安全性。

步骤A5、电控模块控制主电机正转，直至电控模块接收到光电开关的输出电压是2.5V时，电控模块控制主电机停止转动、等待起缝指令；此步骤中，由于机针在后半段行程内，故主电机正转使机针移动到上针位时，相对于主电机反转而言，主电机的转动角度小，机针移动的幅度少，且机针只进行上移，提高操作安全性。

该实施例中，第二区域13和第三区域14的位置可以互换，此时，当机针不在零点范围内、但在后半段行程内时，光电开关对准光栅片上的第二区域13、输出5V电压；当机针不在零点范围内、但在前半段行程内时，光电开关对准光栅片上的第三区域14、输出0V电压。上述步骤A4中的反转变成正转，而步骤A5中的正转变成反转。

光栅片实施例二、如图4所示，光栅片上分布有一个第一区域12、五个第二区域13和五个第三区域14，第二区域13和第三区域14沿光栅片的周向间隔分布，第一区域12的两端分别为一个第二区域13和一个第三区域14，第一区域12、各第二区域13、以及各第三区域14占光栅本体1的圆周角度各不相同；即：一个第一区域12、五个第二区域13和五个第三区域14构成11个区域，这11个区域占光栅本体1的圆周角度(即圆心角)各不相同，各区域占光栅本体1的圆周角度也可以定义为各区域的区域宽度，且各区域中开设的光栅孔11的数量也各不相同，进而便于确定各区域的区域宽度。因此，五个第二区域13中，各第二区域13对应的光栅孔11数量各不相同；同理，五个第三区域14中，各第三区域14对应的光栅孔11数量各不相同。光栅片制造好后，第一区域12、各第二区域13和各第三区域14在光栅片上的具体位置是已知的，或者说，各第二区域13和各第三区域14相对于第一区域12的中点位置是已知的；由于第一区域12、各第二区域13、以及各第三区域14占光栅本体1的圆周角度各不相同，故当光编芯片对准不同的区域时，输出的信号的个数会各不相同，各区域对应的信号个数都是已知的；当某区域的区域宽度较大时，则光编芯片对应该区域输出的信号的个数较多；当某区域的区域宽度较小时，则光编芯片对应该区域输出的信号的个数较少。基于此，电控模块根据光电开关和光编芯片的输出信号能够准确地判断机针的当前位置，也能够准地判断输出信号所对应区域在光栅片的位置，从而判断出零点位置。为便于叙述，将五个第二区域13定义为第二区域13a、第二区域13b、第二区域13c、第二区域13d、第二区域13e，将五个第三区域14定义为第三区域14a、第三区域14b、第三区域14c、第三区域14d、第三区域14e，沿主电机正转方向图4所示的视图中各区域的排布方式为：第一区域12、第三区域14a、第二区域13a、第三区域14b、第二区域13b、第三区域14c、第二区域13c、第三区域14d、第二区域13d、第三区域14e、以及第二区域13e。

如图7所示，使用具有光栅片实施例二的零点检测装置所进行的零点检测方法包括以下步骤：

步骤B1、缝纫机开机。

步骤B2、电控模块判断光电开关的输出电压是否为2.5V，若是，说明机针在零点范围内，则电控模块控制主电机不转动、并等待起缝指令或执行下述步骤B4；若否，则执行下述步骤B3。

步骤B3、电控模块控制主电机正转，则光栅片随主电机同步正转，若电控模块接收到光电开关输出第一信号，若是，则电控模块控制主电机停止转动、并等待起缝指令或执行下述步骤B4；若否，则电控模块会接收到光电开关输出一段第二信号或一段第三信号，电控模块根据光编芯片的输出信号判断该段第二信号或第三信号的个数，进而判断零点的当前位置，且电控模块按以最小转动角度转动至零点的方式去控制主电机正转或反转，直至使机针直接停在上针位，电控模块控制主电机停止转动、等待起缝指令。比如：缝纫机开机状态时机针当前的位置对应于光电开关对准第二区域13d的位置，则缝纫机开机后主电机正转，光电开关输出一段对应于第三区域14e的0V信号，根据该段信号的个数电控模块即可知道零点的位置，当完整转过这个第三区域14e后，在第三区域14e和第二区域13e直接发生电压切换，这个切换点相对于第一区间12的位置是已知的，此时即可找到一个相对原点，该相对原点即为第三区域14e和第二区域13e的边界点，后续即可直接找到第一区间12的中点，也即可直接找到机械上针位。因此，电控模块判断出机针当前处于后半段行程内、且还判断出第三区域14e沿主电机正转方向更加靠近于零点，则电控模块控制主电机继续正转，直至使机针直接停在上针位，电控模块控制主电机停止转动、等待起缝指令，实现以最小的转动角度转动至零点。又比如：缝纫机开机状态时机针当前的位置对应于光电开关对准第三区域14a的位置，则缝纫机开机后主电机正转，光电开关输出一段对应于第二区域13a的5V信号，根据该段信号的个数电控模块即可知道零点的位置，也即电控模块即可知道机针当前处于前半段行程内，第二区域13a沿主电机反转方向更加靠近于零点，电控模块控制主电机反转，直至电控模块接收到光电开关输出第一信号时，电控模块控制主电机停止转动、等待起缝指令，实现以最小的转动角度转动至零点。当然，在其他实施例中，光栅片上一圈光栅孔11的分区可以更多，有利于提高精度。

步骤B4、电控模块是否接受到光栅片转动的指令，若是，则电控模块执行下述步骤B5；若否，则等待光栅片转动的指令。

步骤B5、电控模块控制主电机反转，找到第一区域12和第二区域13e的边界点，该点为相对原点，在下次缝纫结束后根据该相对原点使机针直接停在上针位；之后，等待起缝指令，起缝后进入正常启动和停止的缝纫状态。

上述结构的编码器还可用于缝纫机的速度控制，此时，编码器中需要增加一个用于速度控制的高性能光耦，比如光编芯片，光编芯片设在光栅片上的光栅孔11处、并与电控模块相连，光编芯片将主电机的速度信息反馈给电控模块。

综上所述，本申请具有以下优点：

1、利用光电开关和光栅片的配合关系，当开机后机针在上针位及上针位附近时，不用找上针位；当开机后机针不在上针位及上针位附近时，能够找到上针位、并以主电机最小的转动角度使机针停在上针位及上针位附近。

2、编码器中一个光电开关和一个光编芯片联合使用，同时实现上针位检测和速度控制，最大程度地降低成本，且能够与目前的编码器做成兼容，只需调整光栅片和相应的程序。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种光栅片，包括呈圆盘状的光栅本体(1)，所述光栅本体(1)的外圈处开设有一圈光栅孔(11)，其特征在于：所述一圈光栅孔(11)构成一个第一区域(12)、至少一个第二区域(13)、以及至少一个第三区域(14)，所述第一区域(12)内的多个光栅孔(11)的宽度相同，所述第二区域(13)内的多个光栅孔(11)的宽度相同，所述第三区域(14)内的多个光栅孔(11)的宽度相同，所述第二区域(13)内光栅孔(11)的宽度>第一区域(12)内光栅孔(11)的宽度>第三区域(14)内光栅孔(11)的宽度。

2.根据权利要求1所述的光栅片，其特征在于：所述第一区域(12)内光栅孔(11)的开孔比例为50％，所述第二区域(13)内光栅孔(11)的开孔比例为75％，所述第三区域(14)内光栅孔(11)的开孔比例为25％。

3.根据权利要求1所述的光栅片，其特征在于：所述第二区域(13)和第三区域(14)的数量相同，所述第一区域(12)的两端分别为第二区域(13)和第三区域(14)，所述第二区域(13)和第三区域(14)沿光栅本体(1)的周向间隔排布。

4.根据权利要求1所述的光栅片，其特征在于：所述一圈光栅孔(11)的数量为300-1000个。

5.根据权利要求1所述的光栅片，其特征在于：所述第二区域(13)和第三区域(14)都有多个，所述第一区域(12)、各第二区域(13)、以及各第三区域(14)占光栅本体(1)的圆周角度各不相同。

6.一种编码器，其特征在于：包括光耦、以及权利要求1-5任一项所述的光栅片，所述光耦和光栅片相配合；当光耦对准光栅片上的第一区域(12)时，光耦输出第一信号；当光耦对准光栅片上的第二区域(13)时，光耦输出第二信号；当光耦对准光栅片上的第三区域(14)时，光耦输出第三信号；所述第一信号、第二信号和第三信号各不相同。

7.根据权利要求6所述的编码器，其特征在于：所述光耦为光电开关，所述光电开关包括发光二极管(2)、与发光二极管(2)相配合的光敏三极管(3)、第一电阻(R1)、以及第二电阻(R2)，所述发光二极管(2)和光敏三极管(3)沿光栅片的轴向分布在光栅孔(11)的两侧，所述发光二极管(2)的正极和光敏三极管(3)的集电极都与电源相连，所述第一电阻(R1)的一端与发光二极管(2)的负极相连、另一端接地，所述第二电阻(R2)的一端与光敏三极管(3)的发射极相连、另一端接地，所述光电开关的输出端与光敏三极管(3)的发射极相连。

8.根据权利要求6或7所述的编码器，其特征在于：还包括与光栅片相配合的光编芯片。

9.一种零点检测装置，包括缝纫机的电控模块和主电机，所述主电机的电机控制器与电控模块相连，其特征在于：还包括权利要求6-8任一项所述的编码器，所述编码器中的光栅片与主电机的电机轴相对固定、两者同步且同轴线转动，所述编码器中的光耦与电控模块相连；当机针位于零点范围内时，所述光耦对准光栅片上的第一区域(12)。

10.一种零点检测方法，其特征在于：使用权利要求9所述的零点检测装置，所述零点检测方法包括以下步骤：

S1、缝纫机开机；

S2、电控模块判断光耦的输出信号是否为第一信号，若是，则电控模块控制主电机不转动、等待起缝指令；若否，则执行下述步骤S3；

S3、电控模块根据光耦的输出信号判断零点的当前位置，且电控模块按以最小转动角度转动至零点的方式去控制主电机正转或反转，使机针位于零点范围内，电控模块控制主电机停止转动、等待起缝指令。

11.根据权利要求10所述的零点检测方法，其特征在于：所述光栅片上的第二区域(13)和第三区域(14)都有多个，所述第一区域(12)、各第二区域(13)、以及各第三区域(14)占光栅本体(1)的圆周角度各不相同，缝纫机缝纫时主电机为正转；所述步骤S3为：电控模块控制主电机正转，则光栅片随主电机同步正转，若电控模块接收到光耦输出第一信号，则电控模块控制主电机停止转动、等待起缝指令；若电控模块接收到光耦输出第二信号或第三信号，则电控模块根据该第二信号或第三信号的个数判断零点的当前位置，且电控模块按以最小转动角度转动至零点的方式去控制主电机正转或反转，使机针停在零点，电控模块控制主电机停止转动、等待起缝指令。