TW202018259A - 光學編碼裝置 - Google Patents

光學編碼裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW202018259A
TW202018259A TW107139014A TW107139014A TW202018259A TW 202018259 A TW202018259 A TW 202018259A TW 107139014 A TW107139014 A TW 107139014A TW 107139014 A TW107139014 A TW 107139014A TW 202018259 A TW202018259 A TW 202018259A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
digital value
optical
light
voltage values
voltage
Prior art date
Application number
TW107139014A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI659196B (zh
Inventor
歐陽盟
歐陽源
莊子閔
楊人澧
顏永哲
浩志 鄭
Original Assignee
國立交通大學
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 國立交通大學 filed Critical 國立交通大學
Priority to TW107139014A priority Critical patent/TWI659196B/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI659196B publication Critical patent/TWI659196B/zh
Priority to US16/539,002 priority patent/US11009373B2/en
Publication of TW202018259A publication Critical patent/TW202018259A/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34776—Absolute encoders with analogue or digital scales
    • G01D5/34792—Absolute encoders with analogue or digital scales with only digital scales or both digital and incremental scales
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
    • G01D5/34715—Scale reading or illumination devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

本發明係揭露一種光學編碼裝置，其係包含一碼盤、一光訊號產生器、(K+1)個光感測器與一編碼電路。碼盤具有連續排列之K個光柵，光柵具有交替式排列之透光區與非透光區。光感測器之總寬度等於光柵之總寬度W，光訊號產生器朝向光柵發射一光訊號，光感測器透過碼盤接收光訊號。每一光感測器轉換光訊號為一電壓訊號，並將其輸出。編碼電路接收電壓訊號，且將其正規化，以產生(K+1)個電壓值。在碼盤轉動2W/K之期間內，編碼電路利用一預設值比較電壓值，以產生至少二二進位碼。在K為奇數時，預設值為0.5，在K為偶數時，預設值為0.55。本發明係提升碼盤之絕對列之解析度。

Description

光學編碼裝置
本發明係關於一種編碼裝置，且特別關於一種光學編碼裝置。
目前現有的電子元件及機械元件中，為了精確地掌握各元件彼此之間的轉動及移動情況，傳統技術會在例如是馬達的驅動元件內部加裝光學編碼器。光學編碼器是由一個光學結構、光源以及光感測器所構成。一般而言，光學結構上具有多個能夠讓光線通過的區域。當光學結構轉動時，光感測器會接收到具有特定週期性之光訊號，此時，光學編碼器便能夠根據此光訊號判斷驅動元件所驅動之物件的位移、角位移及轉速。
請參閱第1圖，其係為傳統技術之線性編碼器之示意圖。此線性編碼器包含一燈具10、一碼盤12、一透鏡14、一目標透鏡16與一光感測器18。碼盤12具有格子圖案，其中有呈交替式排列之透光區與非透光區。燈具10發出光並在被透鏡14折射為平行光後射向碼盤12。透過碼盤12之光係形成一影像，以表示經過目標透鏡16並在光感測器18呈現的格子圖案。光感測器18包含複數光電池(photocell)，其係平行於碼盤12，並輸出電訊號，其振幅對應光電池之入射光之強度。由於目前科技對於各元件之間的對位需求不斷提昇，現有的光學編碼器中，光學盤的週期性區域的密度也隨之提昇。然而，為了能夠分析這些週期性區域所形成的光訊號，這些感測裝置的密度及對位精度也隨之提昇。而高密度及高對位精度的感測裝置也提昇了製作成本及難度，進而限制了光學編碼器所能判斷的最高定位解析度。
因此，本發明係在針對上述的困擾，提出一種光學編碼裝置，以解決習知所產生的問題。
本發明的主要目的，在於提供一種光學編碼裝置，其係在同一寬度中配置K個光柵與(K+1)個光感測器，並利用預設值對光感測器產生之電壓訊號進行數位處理，以提升碼盤之絕對列之解析度。
為達上述目的，本發明提供一種光學編碼裝置，包含一碼盤、一光訊號產生器、(K+1)個光感測器與一編碼電路。碼盤具有連續排列之K個光柵，K大於等於3，每一光柵為透光區或非透光區，所有光柵具有交替式排列之透光區與非透光區，每一光柵之尺寸皆相同，碼盤具有相異之第一側與第二側。光訊號產生器位於第一側，並朝向所有光柵發射一光訊號。所有光感測器位於第二側，所有光感測器之位置對應所有光柵之位置，每一光感測器之尺寸皆相同，且所有光感測器之總寬度等於所有光柵之總寬度，所有光柵之總寬度等於W。所有光感測器透過碼盤之透光區接收光訊號，每一光感測器轉換光訊號為一電壓訊號，並將其輸出，電壓訊號正比於其對應之光訊號之強度。編碼電路電性連接所有光感測器，並接收所有光感測器輸出之電壓訊號，且將其正規化，以產生(K+1)個電壓值。在碼盤轉動2W/K之期間內，編碼電路利用一預設值比較所有電壓值。在K為奇數時，預設值為0.5。在K為偶數時，預設值為0.55。在電壓值大於預設值時，編碼電路轉換電壓值為第一數位值。在電壓值小於或等於預設值時，編碼電路轉換電壓值為不同於第一數位值之第二數位值。編碼電路依據對應所有電壓值各自的第一數位值或第二數位值，產生至少二二進位碼。
在本發明之一實施例中，編碼電路更包含一正規化處理單元、(K+1)個比較器、一邏輯組合與一二進位編碼器。正規化處理單元電性連接所有光感測器，並接收所有光感測器輸出之電壓訊號，且將其正規化，以產生所有電壓值。(K+1)個比較器電性連接正規化處理單元，並分別接收分別對應所有光感測器之所有電壓值。在碼盤轉動2W/K之期間內，所有比較器利用預設值分別比較所有電壓值，以轉換所有電壓值為第一數位值與第二數位值。邏輯組合電性連接所有比較器，並接收對應所有電壓值的第一數位值與第二數位值。在碼盤轉動2W/K之期間內，邏輯組合利用對應所有電壓值的第一數位值與第二數位值產生對應(K+1)個不同位置或2K個不同位置之數位訊號。在K為奇數時，數位訊號對應2K個不同位置。在K為偶數時，數位訊號對應(K+1)個不同位置。二進位編碼器電性連接邏輯組合，並接收數位訊號，以據此產生所有二進位碼。
在本發明之一實施例中，K為奇數時，邏輯組合更包含K個互斥或閘，其輸出端電性連接二進位編碼器，相鄰二光感測器對應之二比較器分別電性連接所有互斥或閘之其中一者之二輸入端，所有互斥或閘接收對應所有電壓值的第一數位值與第二數位值。在碼盤轉動2W/K之期間內，所有互斥或閘利用對應所有電壓值的第一數位值與第二數位值產生對應2K個不同位置之數位訊號。
在本發明之一實施例中，K為偶數時，邏輯組合更包含(K+1)個互斥或閘，其輸出端電性連接二進位編碼器，相鄰二光感測器對應之二比較器分別電性連接所有互斥或閘之其中一者之二輸入端，第一個光感測器與最後一個光感測器對應之二比較器分別電性連接所有互斥或閘之其中一者之二輸入端，所有互斥或閘接收對應所有電壓值的第一數位值與第二數位值。在碼盤轉動2W/K之期間內，所有互斥或閘利用對應所有電壓值的第一數位值與第二數位值產生對應(K+1)個不同位置之數位訊號。
茲為使　貴審查委員對本發明的結構特徵及所達成的功效更有進一步的瞭解與認識，謹佐以較佳的實施例圖及配合詳細的說明，說明如後：
以下請參閱第2圖。本發明之光學編碼裝置之第一實施例包含一碼盤20、一光訊號產生器22、(K+1)個光感測器24與一編碼電路26，其中所有光感測器24係以S1 、S2 、S3 、…、S(K+1) 表示。碼盤20為線性式碼盤或旋轉式碼盤。光感測器24例如為光電二極體(photodiode)。碼盤20具有連續排列之K個光柵M1 、M2 、M3 、…、MK ，K大於等於3，每一光柵M1 、M2 、M3 、…、MK 為透光區或非透光區，透光區以空白區塊表示，非透光區以剖面線區塊表示，所有光柵M1 、M2 、M3 、…、MK 具有交替式排列之透光區與非透光區，每一光柵M1 、M2 、M3 、…、MK 之尺寸皆相同，碼盤20具有相異之第一側與第二側。光訊號產生器22位於第一側，並朝向所有光柵M1 、M2 、M3 、…、MK 發射一光訊號。所有光感測器S1 、S2 、S3 、…、S(K+1) 位於第二側，所有光感測器S1 、S2 、S3 、…、S(K+1) 之位置對應所有光柵M1 、M2 、M3 、…、MK 之位置，每一光感測器S1 、S2 、S3 、…、S(K+1) 之尺寸皆相同，且所有光感測器S1 、S2 、S3 、…、S(K+1) 之總寬度等於所有光柵M1 、M2 、M3 、…、MK 之總寬度，所有光柵M1 、M2 、M3 、…、MK 之總寬度等於W。因此，每個光感測器24之寬度為W/(K+1)，每一光柵之寬度為W/K。光感測器SX 所對應的光柵之空間以公式（1）所示，其中X=1…K。
Figure 02_image001
（1）
光感測器S(K+1) 所對應的光柵之空間為MK 。
在第一實施例中，K以奇數為例。所有光感測器S1 、S2 、S3 、…、S(K+1) 透過碼盤20之透光區接收光訊號，每一光感測器S1 、S2 、S3 、…、S(K+1) 轉換光訊號為一電壓訊號G，並將其輸出，電壓訊號G正比於其對應之光訊號之強度。編碼電路26電性連接所有光感測器S1 、S2 、S3 、…、S(K+1) ，並接收所有光感測器S1 、S2 、S3 、…、S(K+1) 輸出之電壓訊號G，且將其正規化，以產生(K+1)個電壓值V。在碼盤20沿同一方向轉動2W/K之期間內，編碼電路26利用一預設值P比較所有電壓值V。在K為奇數時，預設值P為0.5。在電壓值V大於預設值P時，編碼電路26轉換電壓值V為第一數位值D1。在電壓值V小於或等於預設值P時，編碼電路26轉換電壓值V為不同於第一數位值D1之第二數位值D2。舉例來說，第一數位值D1為1，第二數位值D2為0。編碼電路26依據對應所有電壓值V各自的第一數位值D1或第二數位值D2，產生至少二二進位碼B。在K為奇數時，二進位碼B之數量為大於[1+log2 (K+1)]之最小整數。
編碼電路26更包含一正規化處理單元28、(K+1)個比較器30、一邏輯組合32與一二進位編碼器34。正規化處理單元28電性連接所有光感測器24，並接收所有光感測器24輸出之電壓訊號G，且將其正規化，以產生所有電壓值V。所有比較器30電性連接正規化處理單元28，並分別接收分別對應所有光感測器24之所有電壓值V。在碼盤20轉動2W/K之期間內，所有比較器30利用預設值P分別比較所有電壓值V，以轉換所有電壓值V為第一數位值D1與第二數位值D2。邏輯組合32電性連接所有比較器30，並接收對應所有電壓值V的第一數位值D1與第二數位值D2。在碼盤20轉動2W/K之期間內，邏輯組合32利用對應所有電壓值的第一數位值D1與第二數位值D2產生對應2K個不同位置之數位訊號T。二進位編碼器34電性連接邏輯組合32，並接收數位訊號T，以據此產生所有二進位碼B。
在K為奇數時，邏輯組合32更包含K個互斥或閘36，其輸出端電性連接二進位編碼器34，相鄰二光感測器24對應之二比較器30分別電性連接所有互斥或閘36之其中一者之二輸入端，所有互斥或閘36接收對應所有電壓值V的第一數位值D1與第二數位值D2。在碼盤20轉動2W/K之期間內，所有互斥或閘36利用對應所有電壓值V的第一數位值D1與第二數位值D2產生對應2K個不同位置之數位訊號T。
以下介紹本發明之光學編碼裝置之第一實施例之運作過程。首先，在碼盤20轉動2W/K之期間內，所有光感測器S1 、S2 、S3 、…、S(K+1) 透過碼盤20之透光區接收光訊號，每一光感測器S1 、S2 、S3 、…、S(K+1) 轉換光訊號為電壓訊號G，並將其輸出，電壓訊號G正比於其對應之光訊號之強度。接著，正規化處理單元28接收所有光感測器24輸出之電壓訊號G，且將其正規化，以產生所有電壓值V。
當K=11，則每一光感測器24所對應之電壓值V如表一所示。
Figure 02_image003
表一
在表一中，第一列代表碼盤20在原點時，每一光感測器24所對應之電壓值V。第二列代表碼盤20自原點向同一方向轉動W/[K×(K+1)]後，每一光感測器24所對應之電壓值V。以此類推，第二十四列代表碼盤20自原點向同一方向轉動23W/[K×(K+1)]後，每一光感測器24所對應之電壓值V。再來，所有比較器30利用預設值P分別比較所有電壓值V，以轉換所有電壓值V為第一數位值D1與第二數位值D2。故表一可以被轉換成表二所示。
Figure 02_image005
表二
在表二中，第一重複區塊包含1與1，第二重複區塊包含0與0。第一重複區塊出現在第一列對應光感測器S6 與S7 之位置、第三列對應光感測器S4 與S5 之位置、第五列對應光感測器S2 與S3 之位置、第八列對應光感測器S11 與S12 之位置、第十列對應光感測器S9 與S10 之位置、第十一列對應光感測器S7 與S8 之位置、第十三列對應光感測器S5 與S6 之位置、第十五列對應光感測器S3 與S4 之位置、第十七列對應光感測器S1 與S2 之位置、第二十一列對應光感測器S10 與S11 之位置與第二十三列對應光感測器S8 與S9 之位置。第二重複區塊出現在第二列對應光感測器S5 與S6 之位置、第四列對應光感測器S3 與S4 之位置、第六列對應光感測器S1 與S2 之位置、第九列對應光感測器S10 與S11 之位置、第十一列對應光感測器S8 與S9 之位置、第十三列對應光感測器S6 與S7 之位置、第十五列對應光感測器S4 與S5 之位置、第十七列對應光感測器S2 與S3 之位置、第二十列對應光感測器S11 與S12 之位置、第二十二列對應光感測器S9 與S10 之位置與第二十四列對應光感測器S7 與S8 之位置。換言之，在碼盤20轉動2W/K之期間內，2W/K距離中更可區分為2K個位置。因此，第一實施例能增加碼盤20之絕對列之解析度，且此解析度之被增加的位元數為大於2×log2 (K+1)之最小整數。
再來，所有互斥或閘36接收對應所有電壓值V的第一數位值D1與第二數位值D2，並利用對應所有電壓值V的第一數位值D1與第二數位值D2產生對應2K個不同位置之數位訊號T。
當K＝5，且碼盤20轉動2W/K之期間內，每一光感測器24所對應之第一數位值D1與第二數位值D2如表三所示。
Figure 107139014-A0304-0001
 表三
令AS、BS、CS、DS與ES分別為五個互斥或閘36利用對應所有電壓值V的第一數位值D1與第二數位值D2所分別產生的訊號，其中AS對應光感測器S1 與S2 ，BS對應光感測器S2 與S3 ，CS對應光感測器S3 與S4 ，DS對應光感測器S4 與S5 ，ES對應光感測器S5 與S6 。在碼盤20轉動2W/K之期間內，AS、BS、CS、DS與ES之訊號如表四所示。表四可以代表十個位置的數位訊號T。
Figure 107139014-A0304-0002
 表四
最後，二進位編碼器34接收數位訊號T，以據此產生所有二進位碼B。表五轉換所有二進位碼B為十進位碼。
Figure 107139014-A0304-0003
 表五
使用者可以根據表六找出十進位碼對應光感測器24之位置，其中每一個十進位碼會有兩個重複的位置。
Figure 107139014-A0304-0004
 表六
以下請參閱第3圖。本發明之光學編碼裝置之第二實施例與第一實施例差別在於邏輯組合32、K、預設值P、二進位碼B之數量與數位訊號T。在第二實施例中，K為偶數，預設值P為0.55，二進位碼B之數量為大於log2 (K+1)之最小整數。邏輯組合32更包含(K+1)個互斥或閘36，其輸出端電性連接二進位編碼器34，相鄰二光感測器24對應之二比較器30分別電性連接所有互斥或閘36之其中一者之二輸入端，第一光感測器24與最後一光感測器24對應之二比較器30分別電性連接所有互斥或閘36之其中一者之二輸入端。所有互斥或閘36接收對應所有電壓值V的第一數位值D1與第二數位值D2。在碼盤20轉動2W/K之期間內，所有互斥或閘36利用對應所有電壓值V的第一數位值D1與第二數位值D2產生對應(K+1)個不同位置之數位訊號T。
以下介紹本發明之光學編碼裝置之第二實施例之運作過程。首先，在碼盤20轉動2W/K之期間內，所有光感測器S1 、S2 、S3 、…、S(K+1) 透過碼盤20之透光區接收光訊號，每一光感測器S1 、S2 、S3 、…、S(K+1) 轉換光訊號為電壓訊號G，並將其輸出，電壓訊號G正比於其對應之光訊號之強度。接著，正規化處理單元28接收所有光感測器24輸出之電壓訊號G，且將其正規化，以產生所有電壓值V。
當K=10，則每一光感測器24所對應之電壓值V如表七所示。
Figure 02_image007
表七
在表七中，第一列代表碼盤20在原點時，每一光感測器24所對應之電壓值V。第二列代表碼盤20自原點向同一方向轉動W/[K×(K+1)]後，每一光感測器24所對應之電壓值V。以此類推，第二十二列代表碼盤20自原點向同一方向轉動21W/[K×(K+1)]後，每一光感測器24所對應之電壓值V。再來，所有比較器30利用預設值P分別比較所有電壓值V，以轉換所有電壓值V為第一數位值D1與第二數位值D2。故表七可以被轉換成表八所示。
Figure 107139014-A0304-0005
 表八
在表八中，重複區塊包含0與0，其出現在第一列對應光感測器S5 與S6 之位置、第三列對應光感測器S3 與S4 之位置、第五列對應光感測器S1 與S2 之位置、第七列對應光感測器S10 與S11 之位置、第九列對應光感測器S8 與S9 之位置、第十一列對應光感測器S6 與S7 之位置、第十三列對應光感測器S4 與S5 之位置、第十五列對應光感測器S2 與S3 之位置、第十七列對應光感測器S1 與S11 之位置、第十九列對應光感測器S9 與S10 之位置與第二十一列對應光感測器S7 與S8 之位置。換言之，在碼盤20轉動2W/K之期間內，2W/K距離中更可區分為(K+1)個位置。因此，第二實施例能增加碼盤20之絕對列之解析度，且此解析度之被增加的位元數為大於log2 (K+1)之最小整數。
再來，所有互斥或閘36接收對應所有電壓值V的第一數位值D1與第二數位值D2，並利用對應所有電壓值V的第一數位值D1與第二數位值D2產生對應(K+1)個不同位置之數位訊號T。
當K＝4，且碼盤20轉動2W/K之期間內，每一光感測器24所對應之第一數位值D1與第二數位值D2如表九所示。
Figure 107139014-A0304-0006
 表九
令AS、BS、CS、DS與ES分別為五個互斥或閘36利用對應所有電壓值V的第一數位值D1與第二數位值D2所分別產生的訊號，其中AS對應光感測器S1 與S2 ，BS對應光感測器S2 與S3 ，CS對應光感測器S3 與S4 ，DS對應光感測器S4 與S5 ，ES對應光感測器S5 與S1 。在碼盤20轉動2W/K之期間內，AS、BS、CS、DS與ES之訊號如表十所示。表十可以代表五個位置的數位訊號T。
Figure 107139014-A0304-0007
 表十
最後，二進位編碼器34接收數位訊號T，以據此產生所有二進位碼B。表十一轉換所有二進位碼B為十進位碼。
Figure 107139014-A0304-0008
 表十一
使用者可以根據表十二找出十進位碼對應光感測器24之位置，其中每一個十進位碼對應一個位置。
Figure 107139014-A0304-0009
 表十二
綜上所述，本發明在同一寬度中配置K個光柵與(K+1)個光感測器，並利用預設值對光感測器產生之電壓訊號進行數位處理，以提升碼盤之絕對列之解析度。
以上所述者，僅為本發明一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
10:燈具12:碼盤14:透鏡16:目標透鏡18:光感測器20:碼盤22:光訊號產生器24:光感測器26:編碼電路28:正規化處理單元30:比較器32:邏輯組合34:二進位編碼器36:互斥或閘
第1圖為先前技術之線性編碼器之示意圖。 第2圖為本發明之光學編碼裝置之第一實施例的示意圖。 第3圖為本發明之光學編碼裝置之第二實施例的示意圖。
20:碼盤
22:光訊號產生器
24:光感測器
26:編碼電路
28:正規化處理單元
30:比較器
32:邏輯組合
34:二進位編碼器
36:互斥或閘

Claims (10)

  1. 一種光學編碼裝置，其係包含： 一碼盤，其係具有連續排列之K個光柵，K大於等於3，每一該光柵為透光區或非透光區，該些光柵具有交替式排列之該透光區與該非透光區，每一該光柵之尺寸皆相同，該碼盤具有相異之第一側與第二側； 一光訊號產生器，位於該第一側，並朝向該些光柵發射一光訊號； (K+1)個光感測器，位於該第二側，該些光感測器之位置對應該些光柵之位置，每一該光感測器之尺寸皆相同，且該些光感測器之總寬度等於該些光柵之總寬度，該些光柵之該總寬度等於W，該些光感測器透過該碼盤之該透光區接收該光訊號，每一該光感測器轉換該光訊號為一電壓訊號，並將其輸出，該電壓訊號正比於其對應之該光訊號之強度；以及 一編碼電路，電性連接該些光感測器，並接收該些光感測器輸出之該電壓訊號，且將其正規化，以產生(K+1)個電壓值，在該碼盤轉動2W/K之期間內，該編碼電路利用一預設值比較該些電壓值，在該K為奇數時，該預設值為0.5，在該K為偶數時，該預設值為0.55，在該電壓值大於該預設值時，該編碼電路轉換該電壓值為第一數位值，在該電壓值小於或等於該預設值時，該編碼電路轉換該電壓值為不同於該第一數位值之第二數位值，該編碼電路依據對應該些電壓值各自的該第一數位值或該第二數位值，產生至少二二進位碼。
  2. 如請求項1所述之光學編碼裝置，其中該編碼電路更包含： 一正規化處理單元，電性連接該些光感測器，並接收該些光感測器輸出之該電壓訊號，且將其正規化，以產生該些電壓值； (K+1)個比較器，電性連接該正規化處理單元，並分別接收分別對應該些光感測器之該些電壓值，在該碼盤轉動2W/K之期間內，該些比較器利用該預設值分別比較該些電壓值，以轉換該些電壓值為該第一數位值與該第二數位值； 一邏輯組合，電性連接該些比較器，並接收對應該些電壓值的該第一數位值與該第二數位值，在該碼盤轉動2W/K之期間內，該邏輯組合利用對應該些電壓值的該第一數位值與該第二數位值產生對應(K+1)個不同位置或2K個不同位置之數位訊號，在該K為奇數時，該數位訊號對應該2K個不同位置，在該K為偶數時，該數位訊號對應該(K+1)個不同位置；以及 一二進位編碼器，電性連接該邏輯組合，並接收該數位訊號，以據此產生該些二進位碼。
  3. 如請求項2所述之光學編碼裝置，其中該K為奇數時，該邏輯組合更包含K個互斥或閘，其輸出端電性連接該二進位編碼器，相鄰二該光感測器對應之二該比較器分別電性連接該些互斥或閘之其中一者之二輸入端，該些互斥或閘接收對應該些電壓值的該第一數位值與該第二數位值，在該碼盤轉動2W/K之期間內，該些互斥或閘利用對應該些電壓值的該第一數位值與該第二數位值產生對應該2K個不同位置之該數位訊號。
  4. 如請求項2所述之光學編碼裝置，其中該K為偶數時，該邏輯組合更包含(K+1)個互斥或閘，其輸出端電性連接該二進位編碼器，相鄰二該光感測器對應之二該比較器分別電性連接該些互斥或閘之其中一者之二輸入端，第一該光感測器與最後一該光感測器對應之二該比較器分別電性連接該些互斥或閘之其中一者之二輸入端，該些互斥或閘接收對應該些電壓值的該第一數位值與該第二數位值，在該碼盤轉動2W/K之期間內，該些互斥或閘利用對應該些電壓值的該第一數位值與該第二數位值產生對應該(K+1)個不同位置之該數位訊號。
  5. 如請求項2所述之光學編碼裝置，其中該第一數位值為1，該第二數位值為0。
  6. 如請求項2所述之光學編碼裝置，其中該二進位編碼器為邏輯組合。
  7. 如請求項1所述之光學編碼裝置，其中該K為偶數時，該些二進位碼之數量為大於log2(K+1)之最小整數。
  8. 如請求項1所述之光學編碼裝置，其中該K為奇數時，該些二進位碼之數量為大於[1+log2 (K+1)]之最小整數。
  9. 如請求項1所述之光學編碼裝置，其中該碼盤為線性式碼盤或旋轉式碼盤。
  10. 如請求項1所述之光學編碼裝置，其中該光感測器為光電二極體(photodiode)。
TW107139014A 2018-11-02 2018-11-02 光學編碼裝置 TWI659196B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW107139014A TWI659196B (zh) 2018-11-02 2018-11-02 光學編碼裝置
US16/539,002 US11009373B2 (en) 2018-11-02 2019-08-13 Optical encoding device for digital signal processing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW107139014A TWI659196B (zh) 2018-11-02 2018-11-02 光學編碼裝置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI659196B TWI659196B (zh) 2019-05-11
TW202018259A true TW202018259A (zh) 2020-05-16

Family

ID=67347949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107139014A TWI659196B (zh) 2018-11-02 2018-11-02 光學編碼裝置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11009373B2 (zh)
TW (1) TWI659196B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230124622A1 (en) * 2021-10-14 2023-04-20 Arm Limited Alarm Systems and Circuits

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5336884A (en) 1992-07-01 1994-08-09 Rockwell International Corporation High resolution optical hybrid absolute incremental position encoder
US6564168B1 (en) 1999-09-14 2003-05-13 Immersion Corporation High-resolution optical encoder with phased-array photodetectors
JP2004163302A (ja) * 2002-11-14 2004-06-10 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd 光学式エンコーダ
EP2642619B1 (de) * 2012-03-21 2014-05-14 Trumpf Laser Marking Systems AG Laserresonatoranordnung mit lasergeschweißten optischen Komponenten
TWI592637B (zh) * 2014-11-21 2017-07-21 財團法人工業技術研究院 光學編碼器
TWI648520B (zh) * 2016-10-21 2019-01-21 財團法人工業技術研究院 光學編碼裝置
US10274344B2 (en) * 2016-12-27 2019-04-30 Mitutoyo Corporation Displacement encoder

Also Published As

Publication number Publication date
US11009373B2 (en) 2021-05-18
TWI659196B (zh) 2019-05-11
US20200141767A1 (en) 2020-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103759749B (zh) 一种单码道绝对式位置编码器
CN108362208B (zh) 一种伪随机码道光栅尺及其读取方法
US3525094A (en) Shaft position encoders
CN109000689B (zh) 一种绝对式光电轴角编码器的数据处理方法、系统
CN105627921A (zh) 一种绝对式编码器的细分采集系统及其测量方法
KR20130106315A (ko) 인코더
CN106482669B (zh) 一种采用双线阵图像探测器的角位移测量系统
CN102095439B (zh) 单码道绝对位置编码方法、解码方法及测量装置
CN109579711B (zh) 一种绝对位置位移传感器光栅绝对位置编码及译码方法
US20230018034A1 (en) Detector device, positioning code and position detecting method
JP6338360B2 (ja) アブソリュートエンコーダ、信号処理方法、およびプログラム
TWI659196B (zh) 光學編碼裝置
CN102003976B (zh) 单码道绝对位置编码方法、解码方法及测量装置
CN102788602A (zh) 一种准绝对式光学编码器
US8618466B2 (en) Position-measuring device having a first measuring standard and at least two multiturn code disks
US10921163B2 (en) Optical encoder with incremental and absolute code sensors and defining distance between geometric centers of adjacent photosensors of an incremental code sensor
JP2015522176A (ja) 位置制御符号化装置における位置制御符号化方法
TW201934962A (zh) 光學編碼器及其操作方法
US11204265B2 (en) Rotary coding disc and method for designing the same
Wang et al. Coding optimization for the absolute optical rotary encoder
CN112129230B (zh) 一种用于高分辨力和高精度平面位移测量的二维光栅
CN110132327B (zh) 一种光电编码器
US9354087B2 (en) Single track three-channel encoder with differential index
CN108592960B (zh) 绝对值编码器及其工作方法
CN215893646U (zh) 一种高标定余量编码器