[發(fā)明專利]粘貼有光學(xué)基準(zhǔn)標(biāo)記的光學(xué)編碼器所用的度盤組件

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680041506.0
• 申請日: 2006-11-09
• 公開（公告）號: CN101535776A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐納德·K·邁克爾;唐納德·L·格蘭姆斯;威廉·G·索伯恩;斯圖亞特·A·道德森二世;基思·M·辛里奇斯;安德魯·高曼;約耳·M·皮特森;克利斯朵夫·C·瑞奇
• 申請（專利權(quán)）人: GSI集團(tuán)公司
• 主分類號: G01D5/347
• 分類號: G01D5/347
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 王波波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)位置編碼器領(lǐng)域，具體地，涉及粘貼有光學(xué)基準(zhǔn)標(biāo)記的光學(xué)編碼器所用的度盤組件。

背景技術(shù)

在光學(xué)位置編碼器領(lǐng)域(例如增量式光學(xué)位置編碼器)，將標(biāo)記貼附在用于推導(dǎo)出細(xì)粒度位置信息的光學(xué)度盤(optical?scale)上或?qū)⑵渑c此類光學(xué)度盤一起使用的做法，已廣為人知。例如，該標(biāo)記可包括索引標(biāo)記，該索引標(biāo)記建立編碼器“初始”或索引位置，作為所有位置測量或指示的基準(zhǔn)。尤其在線性為止編碼器中已經(jīng)使用了所謂的“極限”標(biāo)記，以當(dāng)所述編碼器已經(jīng)到達(dá)傳播極限時提供指示。其它類型的標(biāo)記也已被采用。

還存在將標(biāo)記和光學(xué)度盤結(jié)合使用的替代性技術(shù)。在典型方法中，標(biāo)記僅是光學(xué)度盤自身的一項(xiàng)特殊特征，并以相同工藝使其與常規(guī)的度盤功能(如規(guī)則間距線)同時形成。該標(biāo)記可能是除度盤標(biāo)記之外的一組分立元件，或者它們可以是專門制造的度盤標(biāo)記，如一組相對較長或較短的標(biāo)記或?qū)緲?biāo)記結(jié)構(gòu)所作的一些其它修改。在這些情況下，標(biāo)記都是度盤本身不可缺少的一部分，所以，如此制造的度盤都有預(yù)定的結(jié)構(gòu)或刻度。這就使此類度盤具有某種程度的“定制性”——它們是專為使用某種特定標(biāo)記排列的特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。如果度盤供應(yīng)商要向有多種應(yīng)用目的的大量客戶出售產(chǎn)品，該供應(yīng)商就要制造并保存相應(yīng)數(shù)目的度盤類型，這會增加工程、制造和客戶支持的成本。

可選地，為制造商所熟知的另一種方法是，制造度盤的同時與預(yù)定位置形成多個標(biāo)記，然后，由客戶/用戶選擇符合他/她所需應(yīng)用的標(biāo)記，并有選擇性地去除不需要的標(biāo)記。未被使用的標(biāo)記被覆蓋或去除。應(yīng)該注意的是，由于客戶對標(biāo)記位置的選擇受限于度盤制造商所選的預(yù)定位置，因而這種方法并非完全定制化。

另一種為人們熟知的方法是，通過將分立的標(biāo)記與制造時未作標(biāo)記的度盤(即：除規(guī)則間距的刻度外再無任何標(biāo)記的度盤)結(jié)合使用而組建度盤組件。例如，在一種結(jié)構(gòu)中，將磁性元件直接放置為與線性光學(xué)編碼器的線性度盤邊緣相鄰。與光學(xué)檢測器共處一地的磁性檢測器可以檢測出該磁性元件，所述光學(xué)檢測器讀出常規(guī)的光學(xué)度盤刻度。使用與光學(xué)度盤完全分離的標(biāo)記的方法也已為人們所了解。

發(fā)明內(nèi)容

將標(biāo)記作為定制項(xiàng)添加至光學(xué)度盤而非僅將它們結(jié)合到度盤自身的設(shè)計(jì)和制造中是十分有益的。因?yàn)槎缺P的非定制性本性使其用于多種應(yīng)用中，可以實(shí)現(xiàn)更大批量的制造。而定制過程僅是一種依據(jù)應(yīng)用指示來添加標(biāo)記的分離步驟。其優(yōu)勢可以包括降低的成本以及在光學(xué)編碼器技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中更大的靈活性。然而，已知的添加標(biāo)記的分立技術(shù)可能存在嚴(yán)重缺陷。例如，上述利用分立磁性元件的技術(shù)要求更復(fù)雜的編碼器設(shè)計(jì)，因?yàn)楸仨毥Y(jié)合不同的感測技術(shù)(光學(xué)和磁學(xué))。另外，磁性位置感測準(zhǔn)確度一般比光學(xué)位置感應(yīng)準(zhǔn)確度更低，所以，使用磁性標(biāo)記可能會影響位置編碼器的總體性能。

根據(jù)本發(fā)明，公開了一種可作為定制項(xiàng)添加至光學(xué)編碼器度盤的光學(xué)標(biāo)記，以及制造所述光學(xué)標(biāo)記和定制度盤組件的技術(shù)。所述標(biāo)記可以包括柔性基板材料(例如塑料)，以實(shí)現(xiàn)相對較低的成本和相對簡易的應(yīng)用。所述標(biāo)記可以用于具有柔性度盤基板(例如拉長的金屬帶)的多種應(yīng)用。

本發(fā)明所公開的用于光學(xué)編碼器的度盤組件的制作方法包括以下步驟：獲得預(yù)制的光學(xué)度盤基板，所述基板具有光學(xué)度盤刻度圖案，所述光學(xué)度盤標(biāo)記圖案可與編碼器內(nèi)的光源結(jié)合操作以產(chǎn)生可由光學(xué)編碼器內(nèi)的檢測電路感測到的光強(qiáng)分布。例如，度盤刻度的圖案可以是一組交叉分布在度盤基板的等間距線性刻度，盡管也可以使用其它類型的圖案。另外，獲得預(yù)制的光學(xué)標(biāo)記，所述標(biāo)記具有其上形成標(biāo)記圖案的基板，所述標(biāo)記圖案可與編碼器光源結(jié)合工作以產(chǎn)生可由檢測電路感測到的光強(qiáng)分布。標(biāo)記基板可以是柔性材料，例如聚酯或聚碳酸酯。在替代實(shí)施例中，也可以將剛性材料(如玻璃或反射性金屬)用作標(biāo)記基板。柔性光學(xué)標(biāo)記因其可適應(yīng)非平面表面的能力而比剛性標(biāo)記更勝一籌，其優(yōu)點(diǎn)包括更低的成本、更簡易的使用和更廣泛的應(yīng)用潛力。

將預(yù)制的光學(xué)標(biāo)記應(yīng)用于由編碼器的應(yīng)用所決定的預(yù)定位置處的預(yù)制光學(xué)度盤。如此放置所述標(biāo)記，使得編碼器的檢測電路檢測出所得到的光強(qiáng)分布作為度盤和檢測器之間預(yù)定的相對位置的指示器。這些標(biāo)記和位置的范例包括可置于線性度盤左右移動極限的極限標(biāo)記，以及置于預(yù)定位置處的索引標(biāo)記，將所述預(yù)定位置定義與自編碼器的所有位移指示的基準(zhǔn)點(diǎn)(如在線性度盤的中心)。

附圖說明