CN85107469A

CN85107469A - 光学转轴编码器

Info

Publication number: CN85107469A
Application number: CN 85107469
Authority: CN
Inventors: R·温德尔·古德温; 约翰·里林
Original assignee: Sangamo Weston Inc
Current assignee: Atos Origin IT Services Inc
Priority date: 1985-10-10
Filing date: 1985-10-10
Publication date: 1987-04-15

Abstract

本发明包括装在转轴上的光闸，上有光透射和反射区域，光闸一面至少有第一光发射体和第一光探测器互相挨着排列；第二面至少有第二光发射体和光探测器互相挨着排列，并与第一光发射体和光探测器相对排列。光闸是一圆盘或鼓，它表面有光反射和透射区域排成预定图形。光发射体被交替供电，取决反射透射区域排列的探测器输出被测，并与光闸和转轴各种角位置输出的预定图形进行比较。排列可有16个状态，能分辨转轴的1/16转，该分辨率超过煤气、水或电表的表盘式记录显示中探测转轴位置所要的分辨率。

Description

本发明涉及光学转轴编码器领域，更具体地说，它涉及这样一种光学转轴编码器：在探测器数目给定情况下它能给出比以前已有更高的角分辨率。

用光学转轴编码器确定旋转轴的角位置已为大家所了解。这样的光学转轴编码器被用于各种类型的机械和机床中，在这些场合需要得到关于转轴与另一构件之间的精确角度关系的信息。

光学转轴编码器一般包含一个诸如圆盘或圆筒一类的光闸，它刚性地附着于其位置有待确定的转轴上。该光闸用来对光发射体（即一个光发射二极管）和光探测器（即一个光二极管或光三极管）之间的光传输进行调制。这种调制可以是透射的，在这种情况下光闸的表面上有由若干缝隙组成的一个图形，而光发射体和光探测器置于光闸相对的两面上。另一方面，该调制也可以是反射的，在这种情况下，光闸的表面上有反射（即白的）和吸收（即黑的）区域，而光发射器和光探测器置于光闸同一面的互相邻接的位置上。

一般说来，光学转轴编码器的分辨率取决于所用光发射体及光探测装置的数量。例如，使用一个发射体和一个探测器，它的输出将是“1”（接通）或“0”（断开），它所给出的角分辨率是转轴的 1/2 转。如果使用二个发射体和两个探测器，则探测器的输出可以具有四个不同的状态（即00、01、10或11），因此，它将能够分辨 1/4 转。三个反射体和三个探测器可以有八个不同的状态，分辨率为 1/8 转;四个发射体和四个探测器可以有16个不同的状态，其分辨率为 1/16 转，以此类推。

光学转轴编码器也被建议用来探测这样一些转轴的位置，这些转轴驱动诸如用在煤气、水或电表中的钟表刻度盘式记录器显示装置。这样的显示装置通常有一个类似于钟表中使用的刻度盘面，盘面上印有0-9这些数字。在每个转轴上装有一个可转动的指针，而每个转轴又与仪表的计量机构联接起来。该转轴和指针通常其旋转量与仪表所监视的计量商品（即煤气、水、电）的数量成正比。

因为用在这种仪表中的钟表刻度盘式记录器显示装置，它所要求的角分辨率只少要为 1/16 转，上述结构的普通光学转轴编码器要能恰当地从这种刻度盘上读出数值，就必须有四个光发射体和四个光探测器（即能产生总计为2⁴＝16个可能的状态），以便分辨 1/16 转。

从公用事业公司的观点来看，它们喜欢有一种方法，这种方法能自动读出每一个刻度盘指针的位置，因为人工读取这种仪表显示速度慢又容易出错。然而，任何加到钟表刻度盘式记录器上的附加装置都必须是简单的，紧凑的和便宜的，以满足公用事业的要需。

本发明涉及一个光学编码器，它仅使用以前必须使用的光发射体和光探测器数目的一半就能分辨出转轴的八个以上的角位置。本发明的光学转轴编码器包括一个光闸，该光闸安装成能随转轴一起旋转，这个光闸上至少具有光透射区域和光反射区域，至少第一光发射体和第一光探测器互相相邻地置于该光闸的一侧上，而且至少第二光发射体和第二光探测器互相相邻地置于光闸的另一侧上，在第一光发射体和第一光探测器的对面。

备有选择性地为第一和第二光发射体供电从而对光闸的光透射区域和光反射区域提供照明的装置;此装置并用于探测对照明响应的光探测器的输出。光探测器的输出，表示光闸相对于第一和第二光发射体和探测器的位置。

具有上述的排列，当对光发射体交替地供电时，通过对光闸上的光透射区域和光反射区域图形的适当选择，可能得到多达2⁴＝16个不同的光探测器的输出组合，这样在仅使用两个光发射体和二个光探测器的情况下能获得被探测转轴的分辨率是 1/16 转。这里所用的光发射体和光探测器的数量，仅是为达到相同的角分辨率的那些已有技术配置中所用光发射体和光探测器数量的另一半，在这些已有技术中，在光闸上仅使用光反射或光透射区域

光闸可以是一个圆盘，在它表面上形成有光反射和光透射区域。另外，光闸也可以取圆柱体形状，它的轴线与转轴重合，而光透射和光反射区域就在该光闸的圆柱表面上形成。

在最佳实施例中，光闸上的光透射和光反射区域排列成一种图形，从而当转轴旋转带动光闸，通过第一和第二光发射体和探测器时，能使第一和第二光探测器的输出以独特的图形改变状态。例如，光透射和光反射区域可以排列成这样，使得第一和第二光探测器按照格雷（Gray）码改状态。

此外，本发明的光学转轴编码器最好还包括下列装置：它能把第一和第二光探测器的输出与这类输出的预定图形进行比较，这个预定图形代表着光闸和转轴相对于第一和第二光发射体和探测器的预定角位置。还可提供对该比较装置响应的装置以产生指示，如此探测转轴的位置的信号。

例如，比较装置、信号指示装置和光发射体供电装置可以是一个适当编程的微处理机或其它这类控制电路。

运用上述安排的装置，所用光发射体和光探测器的数目，与已有技术相比减小了一半，而所提供的角分辨率不变。此外，这样的装置简单，制造便宜，可搞成一种紧凑的装置，它能很容易地装配到现有的转轴驱动装置上，这类的转轴驱动装置可以是用在煤气、水或电表中的钟表刻度盘式的记录器显示装置。

本发明的这些及其它特点和优点可以从下述本发明的最佳实施例的叙述以及所示附图中很容易搞清楚，其中：

图1是按照本发明的原理制造的光学转轴编码器的第一最佳实施例的透视图;

图2a和2b分别是图1所示光闸的内部和外部平面图，它们图示说明了在光闸上形成的光透射和光反射区域的图形。图2c是分别对由图2a和2b的图形所代表的编码方案进行说明的计算图。

图3是按照本发明的原则制造的光学转轴编码器的另一个具体装置的透视图;

图4a和4b分别是图3所示的光闸的前视和后视平面图，它们图示说明了光闸上所形成的光透射和光反射区域的图形;

图5是用来与示于图1和图3中的光学编码器进行连接的线路方框图;

图6是钟表刻度盘式记录器显示装置的分解透视图，它表明了如图1所示的一批光学编码器的使用情况;

图7是沿7-7平面对图6所示记录器装置剖开的剖面图。

图示表示了一个按照本发明原理制造的光学编码器，它含有一个装在转轴3上的光闸1，以便使光闸随转轴旋转。如图1所示，光闸1取圆柱体或圆筒形状。光闸1分别含有光透射区域5及光反射和吸收区域7a和7b，它们在其圆柱体表面上形成。在这里所用情况下，“反射”这个术语的意思是表示这样一个区域，这个区域对光线的反射率在0%（即全部吸收）到100%（即全部反射）之间变化。

与光闸相连的还有：第一光发射体E₁和第一光探测器D₁，这两者在光闸1所规定的圆柱体内互相紧挨着排列;还有第二光发射体E₂和第二光探测器D₂，这两者在光闸所规定的圆柱体外面并与第一光发射体和第一光探测器相对地互相紧挨着排列。例如，光发射体E₁和E₂可以是光发射二极管，而光探测器D₁和D₂可以是光电二极管或光电晶体三极管。

如图1所示，探测器D₁和发射体E₂的光轴是互相成一条直线。同样，光发射体E₁和探测器D₂的光轴也互相成一条直线。

图2a和图2b分别表示对图1沿2-2线断开并展开后所展示的组成光闸1的圆柱体的内部和外部情况。这两张图说明了在光闸1的内和外表面上形成的光透射区域5和光反射及光吸收区域7a和7b的具体图形。

如图2c所示，如果对光发射体E₁和E₂交替地供电，则光探测器D₁和D₂的输出将取决于置于与第一和第二光发射体和光探测器相邻的光透射与光反射/吸收区域的具体图形。例如，在与图2a和2b的最顶端区域相对应的位置（在图2c中称为“a”），当第一光发射体E₁接通时，第一光探测器D₁将有输出（定义为“1”），因为来自发射体E₁的光将被光反射区域7a反射回探测器D₁上去。然而，探测器D₂将不产生输出（定义为“0”），因为光闸1的实体部分将阻挡来自发射体E₁的光使其不能到达探测器D₂。

同样，当对光发射体E₂供电时，由于光线被反射区域7a反射，所以探测器D₂有输出;而探测器D₁没有输出，因为光闸的实体部分使来自发射体E₂的光线不能到达探测器D₁。

在下一个部分（图2c中标为“b”），当对光发射体E₁供电时，探测器D₁因为光线从反射区域7a反射将产生输出。此外，来自发射体E₁的光线将通过光透射区域5由探测器D₂探测。然而，当对于光发射体E₂供电时，只有光探测器D₂由于从反射区域7a的反射光而被激励。安排在光发射体E₂和光探测器D₁之间的光闸的实体部分使任何光均不能到达探测器D₁。

在下一个部分（图2c中标为“c”），当对光发射体E₁供电时，由于从区域7a反射出的光，在探测器D₁上产生一个输出。还有，当对光发射体E₂供电时，来自发射体E₁的光将通过光透射区域5被探测器D₂所探测。然而，由于位于发射体E₂和探测器D₁之间的实体光吸收区域7b使任何光线均不能达到探测器D₁或反射回探测器D₂，所以探测器D₁和D₂均不被激励。对沿光闸1排列的其余的位置（d-j），光探测器D₁的输出表示在图2c中。

表示在图2c中的这些与光闸1相对于光发射体和光探测器的预定角位置相对应的二进制码图形，可以用诸如图5所示的电路很容易地探测和相关，这一点下面将更详细地讨论。

下面将评价这样一点，即当10个不同的位置如图2a～2c中编码所表示时（对应的角分辨率为36°），可在仅使用两个光发射体和二个光探测器以及对排列在光闸的光反射/吸收和透射区域的适当组合情况下，对多达16个位置（对应角分辨率为22.5°）进行编码。这是因为总共能得到4位信息（即在对发射体E₁和E₂交替供电基础上从探测器D₁和D₂得到两种不同的输出）。这导致探测器D₁和D₂的输出与光发射体E₁和E₂的状态（“通”或“断”）相联系，可以取总共2⁴＝16个独特的状态。

最好，对光闸1上提供的光透射和光反射/吸收区域的具体图形作如下的选择，使得光闸相对于光发射体和光探测器对从一个位置到下一个位置的运动，仅造成探测器D₁和D₂的输出图形有一位的变化（看图2c）。这种类型的编码方案被称为格雷（Gray）编码。这种类型的编码方案的优点在于，因为每个相邻角位置之间仅有一位变化，所以任何其它位的变化（例如如果有两位同时变化）均可认为是假的。然而，其它类型的编码方案如不编类本发明基本原理也是可以应用的。

与本发明相反，在已有技术的排列中，光闸的构成是要么有光反射和光吸收区域，要么有光透射和不透光区域构成的图形。在第一种排列方式中，光发射体和光探测器成对地置于光闸的同一面。在第二种排列方式中，每个光发射体置于光探测器的对面，而光闸处在两者之间。在这两种安排中，一个光发射体仅与一个光探测器一起工作。这样，如果有一个光发射体和一个光探测器，则光探测器只能有二个可能的输出，它取决于光发射体是接通还是断开。这种方式的角分辨率只有180°（ 1/2 转）。两对光发射体和光探测器能分辨8个位置（角分辨率为45°）为了提供16个位置的分辨率（即角分辨率为22.5°），则在已有技术安排中需要总共四个发射体和四个光探测器。这样，当需要分辨的位置大于8个时（角度分辨率为45°），本发明的安排只使用半数的光发射体和光探测器。

图3表示了另一个光学编码器的实施例，在这个实施例中光闸取圆盘11的形式，11装在转轴13上，圆盘上分别有光透射区域15和光反射及吸收区域17a，17b的图形。光发射体E₁和光探测器D₁互相挨着排在圆盘11的一面上，而光发射体E₂和光探测器D₂互相挨着地排在圆盘11的另一面上，并且发射体E₁的光轴与探测器D₂的光轴成一直线，而发射体E₂与探测器D₁的光轴成一直线。

图4a表示位于圆盘11前一面上的光透射和光反射/吸收区域的图形（还可看图3）。图4b表示了圆盘11反面的图形。如在图1和2a～2c中所示的安排，对光发射体E₁和E₂交替地供电，而探测器D₁和D₂的输出按照圆盘11相对于光发射体与光探测器对的具体角位置来改变其状态。在图4a和4b中所示的具体图形与图2a和图2b中所示的图形相似，即当码盘11旋转通过光探测器而且光发射体被交替供电时，探测器D₁和D₂的输出将遵循格雷码图形。

图5表示可用来为光发射体E₁和E₂供电和对光探测器D₁和D₂的输出进行探测的一种型号的电路。该电路包括微处理机100以及与100连接的随机存取存储器（RAM）110。微处理机100至少包括一对输出端120和130，后二者分别与光发射体E₁和E₂连接。微处理机100还包括一对分别与光探测器D₁和D₂的输出端相连的输入端140和150。

下面将评价这样一点，即微处理机100只不过是一种类型的控制线路的一个例证，这种线路可用来实践本发明。微处理机或控制线路只需要有适当的输入/输出孔或接头，以便接收来自光探测器D₁和D₂的信号以及向光发射体E₁和E₂输出控制信号。微处理机或控制线路至少还要能够处理四位码字。图5中未示出诸如电源、接地、时钟信号及输入/输出中间转换电路等这样一些东西，这些东西大家都熟悉，不必在这里赘述。

微处理机100适当地编程，如通过存储在RAM110中的指令使得微处理机分别沿着导线120和130提供信号交替地为光发射体E₁和E₂供电，并接受和探测分别沿着导线140和150来的光探测器D₁和D₂的输出信号在或不存在。RAM110包括与线120130，140和150的所有可能状态对应的预编程图形（这些状态即为光发射体E₁和E₂及光探测器D₁和D₂的状态），而这些状态与光闸相对于光发射体和光探测器的预编程位置相对应。例如，象图2c中所示的图形可以存储在RAM110中。微处理机100比较沿着导线120，130，140和150的各种输出和输入，以确定哪一个是预定图形存在。然后微处理机100在160上产生一个输出信号，这个输出信号所具有的数值是一个指示，它表明这些预编程图形中的哪一个已被探测，而这个预编程图形代表着转轴和光闸的具体的角位置。这个输出信号可以是二进制的，二-十进制记数的，ASCII或其它的一般类型。该输出信号可以被显示或传输，供其它合适的计算装置使用。例如，如果光学编码器用在表示显示记录器中（如图5中所示）探测钟表刻度盘指针的位置，则微处理机100的输出160可用来供公用事业对顺序读取的刻度盘读数进行电编码，或者对向设在远离仪表处的合适的仪表读取或记录装置传输的数据进行电编码。当然，编程微处理机100的具体细节取决于所用的具体微处理机，并在对这类微处理机的操作熟悉的人的普通技能范围之内。此外，尽管编程指令和转轴位置代表性图形已以RAM110中给出的方式加以叙述，但人们已了解到这些指令和图形可以被嵌进或烧进象只读存储器（ROM）这样的永久性存储器中。另外，某些微处理机设计在其线路中包括一定数量的RAM和/或ROM，以便象RAM110这样的独立存储装置在使用这样的微处理机时可以省掉不用。

人们已了解到，微处理机110可以被安排成能接收多于一对光探测器的输出，并能为多于一对的光发射体供电。这样，靠一台微处理机就能操作多台光学编码器。每个光学编码器的位置的现时读数也可存储在一个永久性存储器中，以便在对微处理机或控制电路中断供电的情况下也不会造成现时读数的丧失。光学编码器及其有关电路可以通过与配电网络的适当连接而得到供电（诸如在电表中使用该编码器的情况），或者象在煤气和水表情况中用在那些本身没有电流的计量装置中，可用电池或远距离电流供电。

本发明的一个重要特点是：不需要把光闸装成与它相联的转轴的位置成任何特殊的关系，或与由转轴承载的指针成某种特殊关系，诸如被用在刻度盘式记录器显示中的情况（见图6的例子）。更具体地说，光学编码器以某一任选的位置装在与它相联的转轴上，而与此相联的光发射体和光探测器用来探测特定的码标（光透射和光反射/吸收区域的图形），这些码标靠近光探测器和光发射体。这个图形随后被微处理机100识别并被分配一个任意值，例如零，然后把光闸和与它相联的转轴的所有其它角位置对这个任意值加标志。例如，图1的光闸可以任意地装在与它结合的转轴上，它所具有的码标与图2a～2c中所示的“e”位置相对应，该位置是与光发射体和光探测器相邻的。然后给从这个位置的光探测器输出的图形（“1010”）分配零值或某个另外的标志值。当位置“f”关联的码标随后分配“1”值，位置“g”分配“z”值，而位置“d”分配值为“9”。

当然，如果某一另外的位置在预置程序期间开始就曾靠近光发射体和光探测器，则这个位置将被编“0”码或标志位置。预置以后，图2c所示的图形和任意分配的值最好都存储在一个永久存储器（既可是RAM110也可以是某些其它类型的永久存储装置）里。这种情况使得在万一微处理机100或其它控制电路失去供电时被预置的光闸位置将被保持。

当对一批与刻度盘型记录显示的转轴相联的光学编码器预置时，上述的预置方法特别有效，而上述的刻度盘型记置显示可用来显示煤气、水或电的消耗等。这样一种安排表示在图6中。

表显示记录器200包括面板202，202上装有一系列刻度盘显示位置204a～e，圆形显示位置204a～e中的每一个都沿其园周边缘印有数字0～9。

与这些刻度盘位置结合的是刻度盘转轴206a～e，刻度盘指针208a～e就可动地装在这些转轴上。刻度盘指针208a～e上各有个槽，这些槽分别与转轴206a～e相咬合，其办法是把这些转轴从面板202伸出来并通过把指针的开槽一端弯曲连到与它结合的转轴上的办法使指针固定在刻度盘转轴上。

仪表显示记录器还包括一块后面板210和时钟式机构212（简略表示在图7中），212与刻度盘转轴206a～e接合以便驱动转轴旋转。驱动轴213（见图7）用来驱动时钟机构212，其方式是众所周知的，时钟机构212的转动量与煤气、水或电这样一些商品的消耗量成正比，而这些商品的消耗量通常是由图6中所示的214这样的适当的计量机构计量的。

这样的显示记录器通常这样安排，即使每个显示位置204a～e均构成被计量机构214计量的一个累计十进制值。这样，位置206e可分配给显示个位装置，而位置204d代表十位，以此类推。

与转轴206a～e连接的是光闸214a～e，后者的结构如上面对于图1和图2a～2c的叙述那样。光闸214a～e是胶合或用其它固定方式装在各自的转轴206a～e上。如上所述，光闸214a～e可以固定在各自的转轴206a～e的任意位置上，而不管转轴的实际位置或与转轴连接的刻度盘指针的实际位置如何。

印刷电路板216通过一批螺钉218和垫汽220装在后面板210的后面。印刷线路板216包括如图5所示的控制电路和一批分别与光闸214a～e连接的光发射体/光探测器组件222a～e。当组装在一起时，带有图形的光闸圆柱表面放在组成光发射体/光探测器组件222a～e的光发射体和光探测器装置之间（见图7）。

印刷线路板216上还装有光屏蔽装置224，224沿光发射体/光探测器组件222a～e及光闸214a～e的四周设置。光屏蔽装置224用来保护对光闸上的码标读数不受杂散光的干扰。

使用前面所述的预置方法，当光闸装在各自的转轴上时，它们不需要与任何特定位置调准。它们可以以任意位置进行简单的安装，刻度盘指针208a～e置于零，然后每个光闸的具体位置被探测，并与刻度盘指针的最初设置相对应的这个位置分配“0”值。

上述的安排和技术还可用来检查对仪表显示记录器或计量装置的窜改，大家熟悉的对仪表显示进行窜改的技术如下：

去掉表面，把显示刻度盘指针拔到新的位置，与此同时不改变转轴的位置。这是常用的作法，以便使它所指示的消耗商品的消耗量小于实际际消耗量。这样的窜改用本发明可以很容易的探测出来，只要把光学编码器的输出和与它相联的机械显示记录器成比例显示的数量进行比较即可。由于光学编码器214a～e永久地装在与它们连结的转轴206a～e上，所以对光学编码器的任何人工窜改通常都很明显。此外，微处理机100或其它控制电路也可编程序去检测光学编码器是否能递增地从一个位置移向另一个位置。这样，如果一个光闸被人工地旋转偏离它目前的位置的旋转量超过一个位置，则这样的窜改可以用微处理机或控制电路很容易地探测出来，微处理机或控制电路产生或存储一个指示这种窜改的信号。

就某些电表而言，有可能从底座上卸掉表并倒转过来安装，从而使表反向运转，因此就减少了被消耗电量的数量显示。过了一定时间以后，窜改者可以把表再装回其正常工作位置。然而，这种类型的窜改也可被本发明查觉，办法是：如果光闸旋转的方向与预期方向不同的话，用微处理机或控制电路产生一个窜改者指示报警信号。这一点还有更简单的办法来做，即把代表仪记录器显示着的数量的现有值与在以前某一时刻测量的有关值进行比较。如果其差值与预期不同（即现在的值比以前的值小）则就产生窜改者指示报警信号。

这个窜改者报警信号可用来点亮报警灯泡或发出声音报警。换句话说，该信号可以由微处理机或控制电路存储和显示或传输，这仅取决于公用事业公司的核查人员的控制。

上述的叙述并不是限制性的或面面俱到的，而只是本发明的一种说明，本发明由下面的权利要求所规定。

Claims

1、一种光学编码器，它含有：

一个至少带有光透射和光反射区域的可旋转光阐；

在光闸的一面至少有第一光发射体和第一光探测器互相邻接地排列着；

至少有第二光发射体和第二光探测器互相挨着地排在光闸第二面并与第一光发射体和第一光探测器相对地排列；

用来选择性地为第一和第二光发射体供电从而照亮光闸的光透射和光反射区域的装置，以及对这种照明作出响应从而探测第一和第二光探测器输出的装置，因此第一和第二光探测器的输出就指出了光闸相对于第一和第二光发射体和探测器的位置。

2、根据权利要求1所述的光学编码器，其中的光闸是一个圆盘。

3、根据权利要求1所述的光学编码器，其中光闸是一个圆柱体。

4、根据权利要求1所述的光学编码器，其中为第一和第二光发射体选择性供电的装置为第一和第二光发射体交替地供电。

5、根据权利要求1所述的光学编码器，其中用来探测第一和第二光探测器输出的装置中还包括这样一个装置，它用来把第一和第二光探测器的输出与这类输出的预定图形进行比较，这个预定图形代表着光闸相对于第一和第二光发射体和探测器的预定位置。

6、根据权利要求5所述的光学编码器还包括这样一个装置，它对比较装置做出响应，用来产生一个信号，该信号对如此探测的光闸位置进行指示。

7、根据权利要求1所述的光学编码器，其中光透射区域和光反射区域在光闸上以一定的图形排列，以便在光闸旋转通过第一和第二光发射体和探测器时，第一和第二光探测器的输出以独特的图形改变状态。

8、根据权利要求7所述的光学编码器，其中光透射和光反射区域成如此的排列，即使第一和第二光探测器的输出按照格雷（Gray）码改变其状态。

9、根据权利要求1所述的光学编码器，其中光学编码器装在转轴上，随转轴旋转。

10、一种光学编码器，它包括：

一个装在转轴上随其旋转的光闸，光闸上至少具有光透射和光反射区域;

在光闸的一面上至少有第一光发射体和第一光探测器互相挨着排列;

在光闸第二面上至少有第二光发射体和第二光探测器互相挨着排列，并与第一光发射体和第一光探测器对着放置;

交替地为第一和第二光发射体供电的装置，从而为光闸的光透射和光反射区域提供照明;

对上述照明作出响应从而对第一和第二光探测器的输出进行探测的装置，以及把这些输出与其预定图形进行比较的装置，这些预定图形代表光闸相对于第一和第二光发射体和探测器的预定位置;

对比较装置作出响应从而产生指示如此探测图形的信号的装置。

11、根据权利要求10所述的光学编码器，其中光闸是一个圆盘。

12、根据权利要求10所述的光学编码器，其中光闸是一个圆柱体。

13、根据权利要求10所述的光学编码器，其中在光闸上的光透射和光反射区域排成一个图形，以便在光闸由转轴带动转过第一和第二光发射体和探测器时，第一和第二光探测器的输出以独特的图形改变状态。

14、根据权利要求13所述的光学编码器，其中光透射和光反射区域的图形呈这样的排列，使第一和第二光探测器的输出按照格雷码（Gray）改变其状态。

15、在含有转轴及装在转轴上并随转轴旋转的光闸的光学转轴编码器中，还含有光发射体装置和光探测器装置，这两种装置与光闸结合，分别用来照亮和探测在光闸上形成的码标的预定图形，此外还有电路装置，它对光发射体装置和光探测器装置的状态作出响应，并根据探测的预定图形来确定光闸和转轴相对于光发射体装置及光探测器装置的角位置;

一种用来预置与转轴和光闸的任意位置有关的预定图形的方法包括以下各步：

（a）在与电路装置相联的电存储器装置中存储电信号的预定图形，这些电信号与不同的各套码标相对应，这些码标在与转轴和光闸的特定角位置相联的光闸上形成;

（b）使转轴和光闸处在相对于光发射体装置和光探测器装置的任意角位置上;

（c）对与转轴和光闸的上述任意角位置相联的一套特定码标进行探测;

（d）给上述被探测的任意角位置分配一个预定位置值，并给剩下的角位置递增地分配不同的位置值。

16、根据权利要求15所述的方法中，（b）步骤包括在一个永久存储器中存储电信号的预定图形这一步。

17、根据权利要求15所述的方法，在（d）步骤中上述被探测的任意角位置被分配零值。

18、根据权利要求15所述的方法中，有一批转轴和一批光闸，而且其中上述的电路装置对光发射体装置和光探测器装置作出响应，而后两个装置与每个这样的转轴和光闸相联，这个电路装置还排列成把每个转轴和光闸相对于某个任意角位置进行预置。

19、在用来对诸如煤气、水或电等商品的消耗量进行计量和显示的一类仪表中，包括计量该商品的装置和用来对这样计量的商品的数量进行显示的机械记录器显示装置。

用来检查对该计量装置进行窜改的装置包括：

一个装在驱动转轴上的光闸，驱动转轴与上述显示装置的每个记录器显示位置相联;

与每个光闸有关的光发射体装置和光探测器装置，这两种装置分别用来对光闸上所有的码标的预定图形进行照明和探测;

对光发射体装置和光探测器装置的状态进行响应的电路装置，它根据被探测的预定图形来确定每个光闸与和它相联的光发射体装置及光探测器装置的相对角位置;

该电路装置还包括用来确定每个光闸的角位置的变化方向的装置，以及当上述的变化方向不符合预定方向时用来产生指明计量装置有窜改的信号的装置。

20、根据权利要求19所述的仪表，其中显示装置包括一个钟表刻度盘型的记录器，该记录器至少有一个钟表刻度盘显示，该显示包括一个与计量装置连接的驱动转轴和一个附在驱动转轴上的刻度盘指针，驱动转轴与每个记录器显示位置相联。

21、根据权利要求19所述的仪表，其中电路装置包括用来存储代表着每个光闸的现时被探测角位置的信号的装置，及用来确定每个光闸的角位置相对于以前探测位置的变化方向的装置。

22、根据权利要求21所述的仪表，其中用来存储信号的装置是一个电存储装置。

23、根据权利要求22所述的仪表，其中存储装置是一个永久存储器。

24、根据权利要求19所述的仪表，其中电路装置包括用来把代表现时光闸角位置的信号值与代表光闸以前角位置的信号的先前存储的值进行比较的装置，以及在比较后的各个值互相具有预定关系时用来产生窜改指示信号的装置。

25、根据权利要求24所述的仪表中，窜改指示信号是在现时角位置代表信号的值小于以前存储的位置代表信号的值时产生的。

26、在用来对诸如煤气、水或电这类商品的消耗量进行计量和显示的这类仪表中，包括计量商品的装置，使这样计量的商品数量成为视觉可见的机械记录器显示装置、包括一个或几个显示位置的显示装置、与计量装置耦合且与每个显示位置相联的转轴、以及与每个转轴有关系的光学编码器装置，光学编码器装置用来确定每个转轴的角位置并产生一个信号，该信号的值指示这个角位置，

发觉对这个显示装置窜改的方法包括以下几步：

（a）读取在该显示装置的每个显示位置上视觉可见显示的现时位置代表值;

（b）把光学编码器装置产生的角位置代表信号与在（a）步骤中读取的显示值进行比较;

因此如果在（b）步骤中比较的两个值之间出现偏差则对该显示装置的窜改就被输出。

27、在对诸如煤气、水或电这类商品的消耗量进行计量和显示的这类仪表中包括：计量商品的装置、对如此计量的商品进行视觉可见显示的机械记录器显示装置，该显示装置包括一个或更多的显示位置、与计量装置耦合并与每个显示位置相联的转轴、光学编码器装置，该编码器与每个转轴相联以确定每个转轴的角位置并产生一个信号，该信号的值指示这个角位置。

用来发觉对这个计量装置窜改的方法包括以下各步：

（a）在与光学编码器装置相联的电存储装置中存储指示该显示装置每个转轴的角位置的各个信号的值;

（b）依次探测每个转轴的现时位置并产生具有指示这个位置的值的信号;

（c）对被存储的各信号的值与现时位置代表信号的值进行比较;

（d）当被存储的值与现时位置代表信号的值互相间具有某一预定关系时，就产生一个信号，该信号指示该计量装置被窜改。