[發明專利]高精度編碼輪、及其構成的編碼器

有效

• 申請號: 201110273532.9
• 申請日: 2011-09-15
• 公開（公告）號: CN102435216A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 呂力
• 申請（專利權）人: 成都伊貝基科技有限公司
• 主分類號: G01D5/347
• 分類號: G01D5/347
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 譚新民

技術領域

本發明涉及一種小體積高精度的編碼器，具體是指一種高精度編碼輪、及其構成的編碼器。

背景技術

編碼器是將信號或數據進行編制、轉換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設備。?編碼器把角位移或直線位移轉換成電信號，前者成為碼盤，后者稱碼尺．按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種．接觸式采用電刷輸出，電刷接觸導電區或絕緣區來表示代碼的狀態是1”還是“0”；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時透射式以透光區和不透光區來表示代碼的狀態是1”還是0”，反射式以反射區和非反射區來表示代碼的狀態是“1”還是“0”，通過1”和“0”的二進制編碼來將采集來的物理信號轉換為機器碼可讀取的電信號用以通訊、傳輸和儲存。自從圓盤式編碼器誕生至今一直沿用將碼條設置在碼盤側面的方式，受碼盤半徑的限制，設置在碼盤側面的碼條的內外半徑必然比碼盤的直徑更小，因此其內外半徑中點的等效半徑必然小于碼盤半徑，對應于同樣分辨率傳感器的情況下限制了實際能夠設置的碼條數目；傳統圓盤編碼器因為碼條設置在碼盤側面，其碼條與碼條之間的間隔均呈扇形，受限于光電傳感器的能力，該扇形的內外半徑差不能低于某一個數值，因此在小直徑編碼器上光電式受到很大的約束，一般直徑較小的編碼器只能采用磁電式的，但磁電式的在溫度適應能力和抗電磁干擾能力上相對光電式的要差得多。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高精度編碼輪、及其構成的編碼器，在相同的碼盤半徑情況下，增加碼條的數量，從而提高其精度。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

高精度編碼輪，包括碼輪，所述的碼輪呈圓柱狀，具有兩個圓盤面、以及位于兩個圓盤面之間的輪面，在其圓柱軸線上設置有用于插入電機軸的通孔，在碼輪的輪面至少設置有一個碼條環，每個碼條環具有多個相互平行的碼條，任意一個碼條均與碼輪的軸線平行。碼輪的兩端為圓盤面，位于兩個圓盤面之間的圓柱面即為輪面，由于條碼需要一定的寬度和長度，傳統方式將條碼設置在碼盤的盤面，相對傳統方式，采用編碼輪替代碼盤，在編碼輪的輪面刻錄條碼，條碼呈直線狀，且與碼輪的軸線平行，如此，在相同的直徑且碼條的寬度相同情況下，設置在碼輪的輪面上的條碼數量遠遠多于傳統方式的碼盤上設置的碼條數量。將碼條設置于碼輪的輪面，無疑是最大程度的利用了碼輪的半徑，因此也將可以設置的碼條數目最大化，最大程度的提高了相同直徑編碼器的物理分辨率。

包括上述高精度編碼輪的編碼器，包括殼體，在殼體的一端安裝有電機，電機的電機軸延伸至殼體內，在所述殼體內安裝有編碼輪，所述電機軸插入編碼輪的通孔內，所述編碼輪上的每一個碼條環至少對應一個安裝在殼體內壁上的傳感器，所述傳感器的感應方向與該傳感器對應的碼條環所在的輪面垂直。編碼器包括殼體，在殼體的一端連接有電機，電機的電機軸穿過殼體延伸至殼體內，將碼輪插接在電機軸上，碼輪與殼體之間存在一定的間隙，將傳感器放置在殼體與碼輪的輪面之間的空隙內，當電機轉動時，電機軸帶動碼輪轉動，傳感器檢測碼輪的輪面上的碼條，即可監控碼輪的轉動情況，由于碼輪的輪面設置的碼條數量相對于同樣直徑的碼盤設置的碼條數量多，因此，在碼輪旋轉一周的情況下，傳感器檢測碼條的數量較傳統方式的碼盤上碼條的數量多，因此，提高了檢測的精度。對于傳感器而言，在垂直與碼輪軸線方向可以設置一個、兩個、甚至多個傳感器，根據所檢測到的相位差通過一定的算法計算后，得到的數據可以更加精確；在平行于碼輪軸線的方向可以設置多個傳感器對應于碼輪上刻錄的多個碼條環以應用于絕對位置編碼器，利用更長的碼條長度獲得更高的精度或減少碼條環數。

所述傳感器為光電傳感器。傳統圓盤編碼器因為碼條設置在碼盤側面，其碼條與碼條之間的間隔均呈扇形，受限于光電傳感器的能力，該扇形的內外半徑差不能低于某一個數值，因此在小直徑編碼器上光電式受到很大的約束，一般直徑較小的編碼器只能采用磁電式的，但磁電式的在溫度適應能力和抗電磁干擾能力上相對光電式的要差得多，因此，將碼條設置到碼輪的輪面上，碼條為標準的矩形，碼條形狀與碼輪直徑沒有關系，能夠很好的適應于小直徑光電式編碼器。

所述的傳感器為兩個。在碼輪上設置用于標注零位的專用碼條，利用兩只傳感器分別采集零位位置的方式既可以避免零位專用碼條形狀差異導致的位置誤差，又還可以利用該零位碼條分別經過兩只傳感器的時間差或其間經過的碼條數目或相位差等位置差信息來修正所采集到的零位碼條位置的偏差，提高編碼器的精度。