CN113566855A - 编码盘、编码器、电机及编码器工作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种编码盘、编码器、电机及编码器工作方法，编码盘包括像素带，像素带被划分为同心布置的多个码道，以及设置在每个码道上的由像素点组成的字符编码，字符编码中不同的英文字符和英文字符之间的排列组合表示电机轴不同的位置信息。本申请可以使得编码器获得更高精度和更高分辨率，使用此编码器的电机速度波动更小，电机运行更加平稳，可以提高编码器和电机的产品性能，提高市场竞争力。
Description
技术领域
本申请属于编码器技术领域，具体涉及一种编码盘、编码器、电机及编码器工作方法。
背景技术
编码器作为一种测角传感器广泛应用于工业控制中，现阶段市场主流编码器可分为光电编码器和磁电编码器。磁电编码器耐油污、抗震好但分辨率低且易受到外界电磁场干扰，而光电编码器具有分辨率高等优点，因此，光电编码器被广泛应用到分辨率高要求的工业控制中，传统光电编码器内部包括打孔码盘，为了提高分辨率需要增加码数(相当于增加打孔数量)，由于打孔码盘每个孔的大小实际加工工艺中做不到理想的设计精度，依靠牺牲精度来提高分辨率，因此会影响整个编码器精度。
发明内容
为至少在一定程度上克服传统光电编码器中由于打孔码盘每个孔的大小实际加工工艺中做不到理想的设计精度，依靠牺牲精度来提高分辨率，影响整个编码器精度的问题，本申请提供一种编码盘、编码器、电机及编码器工作方法。
第一方面，本申请提供一种编码盘，包括：
像素带，所述像素带被划分为同心布置的多个码道；
以及设置在每个码道上的由像素点组成的字符编码，所述字符编码中不同的英文字符和英文字符之间的排列组合表示电机轴不同的位置信息。
进一步的，所述多个码道包括：
第一码道，所述第一码道包括由像素点组成的第一字符编码，所述第一字符编码在被读取识别时用于表示编码器零点、多圈计数、电机轴逆时针旋转和电机轴顺时针旋转中的至少一种。
进一步的，所述第一字符编码为CAAB编码，所述CAAB编码在被读取识别时：
当识别到识别窗口中的码值为AA时表示编码器零点，当识别窗口中的码值为AB时表示电机轴逆时针旋转，当识别窗口中的码值为CA是表示电机轴顺时针旋转。
进一步的，所述多个码道包括：
第二码道，所述第二码道包括由像素点组成的第二字符编码，所述第二字符编码用于判定当前编码器位置。
进一步的，所述第二字符编码为循环排布的ABCD编码，所述循环排布的ABCD编码在被读取识别时：
通过读取第二码道当前码值和读取到的ABCD码值次数来判定当前编码器位置。
进一步的，所述多个码道包括：
第三码道，所述第三码道设置在所述第二码道的外层与所述第二码道相邻；所述第三码道包括由像素点组成的第三字符编码，所述第三字符编码用于将所述第二字符编码等分，以将第二字符编码判定出的当前编码器位置进行细分。
进一步的，所述第三字符编码为相同的英文字符。
第二方面，本申请提供一种编码器，包括：
如第一方面所述的编码盘；
设置在所述编码盘相邻位置的图像识别单元，所述图像识别单元用于获取识别窗口中每个码道的字符编码；
与所述图像识别单元连接的主控芯片，所述主控芯片用于根据所述每个码道的字符编码确定当前电机轴位置信息和/或电机轴转速信息。
进一步的，还包括：
轮毂，所述轮毂分别与所述编码盘和电机轴连接。
进一步的，还包括：
支架，所述支架用于支撑固定所述主控芯片。
第三方面，本申请提供一种电机，包括：
如第二方面所述的编码器。
第四方面，本申请提供一种编码器的工作方法，包括：
获取编码盘中每个码道的字符编码；
根据所述每个码道的字符编码确定当前电机轴位置和速度信息。
进一步的，还包括：
根据所述每个码道的字符编码计算编码器的分辨率。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明实施例提供的编码盘、编码器、电机及编码器工作方法，编码盘包括像素带，像素带被划分为同心布置的多个码道，以及设置在每个码道上的由像素点组成的字符编码，字符编码中不同的英文字符和英文字符之间的排列组合表示电机轴不同的位置信息，可以使得编码器获得更高精度和更高分辨率，使用此编码器的电机速度波动更小，电机运行更加平稳，可以提高编码器和电机的产品性能，提高市场竞争力。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请一个实施例提供的一种编码盘的功能结构图。
图2为本申请一个实施例提供的一种编码器的结构剖面图。
图3为本申请一个实施例提供的一种编码器的工作方法流程图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
图1为本申请一个实施例提供的编码盘的功能结构图，如图1所示，该编码盘，包括：
像素带，像素带被划分为同心布置的多个码道；
以及设置在每个码道上的由像素点组成的字符编码，字符编码中不同的英文字符和英文字符之间的排列组合表示电机轴不同的位置信息。
如图1所示，多个码道包括：
第一码道11，所述第一码道包括由像素点组成的第一字符编码，所述第一字符编码在被读取识别时用于表示编码器零点、多圈计数、电机轴逆时针旋转和电机轴顺时针旋转中的至少一种。
第一字符编码例如为CAAB编码，所述CAAB编码在被读取识别时：
当识别到识别窗口中的码值为AA时表示编码器零点，当识别窗口中的码值为AB时表示电机轴逆时针旋转，当识别窗口中的码值为CA是表示电机轴顺时针旋转。
第二码道12，第二码道包括由像素点组成的第二字符编码，第二字符编码用于判定当前编码器位置。
进一步的，第二字符编码为循环排布的ABCD编码，循环排布的ABCD编码在被读取识别时：
通过读取第二码道当前码值和读取到的ABCD码值次数来判定当前编码器位置。
第三码道13，第三码道设置在第二码道12的外层与第二码道12相邻；第三码道包括由像素点组成的第三字符编码，第三字符编码用于将第二字符编码等分，以将第二字符编码判定出的当前编码器位置进行细分。
第三字符编码为相同的英文字符。
传统光电编码器内部包括打孔码盘，为了提高分辨率需要增加码数(相当于增加打孔数量)，由于打孔码盘每个孔的大小实际加工工艺中做不到理想的设计精度，依靠牺牲精度来提高分辨率，因此会影响整个编码器精度。由于编码器精度低，使用其测量的电机会出现速度波动，导致电机工作不平稳。
本实施例中，编码盘包括像素带，像素带被划分为同心布置的多个码道，以及设置在每个码道上的由像素点组成的字符编码，字符编码中不同的英文字符和英文字符之间的排列组合表示电机轴不同的位置信息，可以使得编码器获得更高精度和更高分辨率，使用此编码器的电机速度波动更小，电机运行更加平稳，可以提高编码器和电机的产品性能，提高市场竞争力。
本发明实施例提供一种编码器，如图2所示的结构剖面图，该编码器包括：
如上述实施例所述的编码盘3；
设置在所述编码盘相邻位置的图像识别单元2，图像识别单元2用于获取编码盘3中每个码道的字符编码；
与图像识别单元2连接的主控芯片，例如PCBA板1，PCBA板1用于根据每个码道的字符编码确定当前电机轴位置信息和/或电机轴转速信息。
一些实施例中还包括：
轮毂4，轮毂4分别与编码盘3和电机轴连接。
支架5，支架5用于支撑PCBA板1。
当电机工作时，编码器中编码盘同电机轴保持相同运动状态，图像识别单元2根据不同英文字符特有特征读取编码盘像素带三个码道的字符编码。电机首次工作时，需将电机调零即将编码盘第一码道码数CAAB对齐图像识别单元第一码道识别区域。当电机逆时针旋转至下一个码值时，图像识别单元2读取的第一码道码值为AB，当电机瞬时针旋转至下一个码值时，图像识别单元2读取的第一码道码值为CA，以此次方式判别电机轴转动方向，通过读取到的AA次数记录编码器多圈值；同样的当电机轴顺时针旋转时，图像识别单元2读取的第二码道码值依次为ABCD、BCDA、CDBC、DABC、ABCD…,第二码道由8组ABCD码值组成，编码器PCBA板通过读取第二码道当前码值和读取到的ABCD码值次数来判定当前编码器位置，由于第二码道由八组四个不同码值组成，即第二码道分辨率为2^2*2^3＝2^5。同样的当电机轴逆时针旋转时，图像识别单元2读取读取的第三码道码值都为AAAA，将同一时刻图像识别单元2读取的第二码道码值ABCD、BCDA、CDBC、DABC、ABCD…四等分，相当于将编码器位置分辨率提高了2位。图像识别单元2解码像素带上特定位置的三个粗码经串口与PCBA板1通讯，PCBA板1通过模数转换模块和一些其它模块对传入的数据进行细分等处理得到最终编码器分辨率及当前电机轴位置和速度等信息。编码盘最终分辨率为2^2*2^3*2^2＝2^7。
需要说明的是，实际编码盘的码道数和码道值均可变化，任何其它由此设计、替换及改进设计均应包含在本申请的保护范围内。
本实施例中，通过像素带码盘代替打孔码盘，可以做到编码器分辨率更高，精度更好，且耐震动冲击性能提高，使用此编码器的电机速度波动很小，电机运行更加平稳，可以提高编码器和电机的产品性能，提高市场竞争力。
本发明实施例提供一种电机，包括：如上述实施例所述的编码器。
本发明实施例提供一种编码器的工作方法，如图3所示的流程图，该编码器的工作方法包括：
S31：获取编码盘中每个码道的字符编码；
S32：根据每个码道的字符编码确定编码器的分辨率、当前电机轴位置和速度信息中的至少一个。
本实施例中，通过获取编码盘中每个码道的字符编码，根据每个码道的字符编码确定编码器的分辨率、当前电机轴位置和速度信息中的至少一个，可以使得编码器获得更高精度和更高分辨率，使用此编码器的电机速度波动更小，电机运行更加平稳，可以提高编码器和电机的产品性能，提高市场竞争力。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
需要说明的是，本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种编码盘，其特征在于，包括：
像素带，所述像素带被划分为同心布置的多个码道；
以及设置在每个码道上的由像素点组成的字符编码，所述字符编码中不同的英文字符和英文字符之间的排列组合表示电机轴不同的位置信息。
2.根据权利要求1所述的编码盘，其特征在于，所述多个码道包括：
第一码道，所述第一码道包括由像素点组成的第一字符编码，所述第一字符编码在被读取识别时用于表示编码器零点、多圈计数、电机轴逆时针旋转和电机轴顺时针旋转中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的编码盘，其特征在于，所述第一字符编码为CAAB编码，所述CAAB编码在被读取识别时：
当识别窗口中的码值为AA时表示编码器零点，当识别窗口中的码值为AB时表示电机轴逆时针旋转，当识别窗口中的码值为CA是表示电机轴顺时针旋转。
4.根据权利要求1所述的编码盘，其特征在于，所述多个码道包括：
第二码道，所述第二码道包括由像素点组成的第二字符编码，所述第二字符编码用于判定当前编码器位置。
5.根据权利要求4所述的编码盘，其特征在于，所述第二字符编码为循环排布的ABCD编码，所述循环排布的ABCD编码在被读取识别时：
通过读取第二码道当前码值和读取到的ABCD码值次数来判定当前编码器位置。
6.根据权利要求4或5所述的编码盘，其特征在于，所述多个码道包括：
第三码道，所述第三码道设置在所述第二码道的外层与所述第二码道相邻；
所述第三码道包括由像素点组成的第三字符编码，所述第三字符编码用于将所述第二字符编码等分，以将第二字符编码判定出的当前编码器位置进行细分。
7.根据权利要求6所述的编码盘，其特征在于，所述第三字符编码为相同的英文字符。
8.一种编码器，其特征在于，包括：
如权利要求1～7任一项所述的编码盘；
设置在所述编码盘相邻位置的图像识别单元，所述图像识别单元用于获取识别窗口中每个码道的字符编码；
与所述图像识别单元连接的主控芯片，所述主控芯片用于根据所述每个码道的字符编码确定当前电机轴位置信息和/或电机轴转速信息。
9.根据权利要求8所述的编码器，其特征在于，还包括：
轮毂，所述轮毂分别与所述编码盘和电机轴连接。
10.根据权利要求8所述的编码器，其特征在于，还包括：
支架，所述支架用于支撑固定所述主控芯片。
11.一种电机，其特征在于，包括：
如权利要求8～10任一项所述的编码器。
12.一种编码器的工作方法，其特征在于，包括：
获取编码盘中每个码道的字符编码；
根据所述每个码道的字符编码确定当前电机轴位置和速度信息。
13.根据权利要求12所述的编码器的工作方法，其特征在于，还包括：
根据所述每个码道的字符编码计算编码器的分辨率。
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