[發(fā)明專利]標(biāo)尺和光電編碼器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610827562.2
• 申請(qǐng)日: 2016-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN107024235B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 平田州
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社三豐
• 主分類號(hào): G01D5/347
• 分類號(hào): G01D5/347
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本發(fā)明涉及一種標(biāo)尺和光電編碼器。該絕對(duì)位置檢測(cè)型光電編碼器在維持高分辨率的同時(shí)提高針對(duì)污跡的魯棒性。在標(biāo)尺上沿著長(zhǎng)度測(cè)量方向設(shè)置與偽隨機(jī)碼序列相對(duì)應(yīng)的兩級(jí)碼圖案。兩級(jí)碼圖案的各碼表示碼“1”或碼“0”，并且包括兩個(gè)位。這兩個(gè)位各自是L或H。碼“1”由作為L(zhǎng)和H的組合的A圖案來表現(xiàn)，并且碼“0”由作為L(zhǎng)和L的組合的B圖案或者作為H和H的組合的C圖案來表現(xiàn)。在碼0連續(xù)的情況下，交替地使用B圖案和C圖案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及位置檢測(cè)設(shè)備，并且具體涉及絕對(duì)位置檢測(cè)型(絕對(duì)型)光電編碼器。

背景技術(shù)

已知有使用絕對(duì)(ABS)標(biāo)尺的絕對(duì)位置檢測(cè)型光電編碼器(JP 5553669B)。作為ABS標(biāo)尺的ABS標(biāo)尺圖案，使用了作為偽隨機(jī)碼序列其中之一的M序列碼。

參考圖1～3來說明傳統(tǒng)的絕對(duì)型光電編碼器。首先，如圖1所示，絕對(duì)型光電編碼器100包括：ABS標(biāo)尺200；以及以沿著ABS標(biāo)尺200相對(duì)于長(zhǎng)度測(cè)量方向可移動(dòng)的方式設(shè)置的檢測(cè)頭部300。

圖2是ABS標(biāo)尺200的ABS標(biāo)尺圖案的示例。作為ABS標(biāo)尺圖案，使用作為偽隨機(jī)碼序列其中之一的M序列碼。在提取M序列碼圖案內(nèi)的連續(xù)的N個(gè)碼的情況下，在M序列碼圖案的周期內(nèi)，由這N個(gè)碼形成的圖案出現(xiàn)一次。

在圖2的示例中，在碼“1”和“0”隨機(jī)配置的ABS標(biāo)尺圖案中，“1”和“0”的碼各自是由兩個(gè)位表現(xiàn)的。

碼“1”的兩個(gè)位是透過部(透光部)和反射部的組合。另一方面，碼“0”的兩個(gè)位都是透過部。

這里，為了以下的說明，將透過部(透光部)稱為暗部(或“L”)，并且將反射部稱為明部(或“H”)。

檢測(cè)頭部300包括光源310、透鏡320、受光部330和信號(hào)處理單元400。

光源310向著ABS標(biāo)尺200發(fā)射光。該光在ABS標(biāo)尺200的反射部處發(fā)生反射并且在透過部處發(fā)生透過。反射光經(jīng)由透鏡320入射到受光部330的受光面。

在受光部330的受光面上，形成與ABS標(biāo)尺圖案相對(duì)應(yīng)的明暗圖像圖案。

圖3示出受光部330的受光面。

在受光部330的受光面上設(shè)置光電二極管陣列340。光電二極管陣列340是通過使光電二極管341按能夠檢測(cè)到ABS標(biāo)尺圖案的間距所利用的間距進(jìn)行排列所形成的。構(gòu)成光電二極管陣列340的各個(gè)光電二極管341包括開關(guān)342，并且經(jīng)由開關(guān)342連接至信號(hào)處理單元400。通過使開關(guān)342順次接通(ON)，掃描來自各個(gè)光電二極管341的受光信號(hào)。

信號(hào)處理單元400包括圖像獲取單元410和相關(guān)計(jì)算單元420。相關(guān)計(jì)算單元420預(yù)先存儲(chǔ)ABS標(biāo)尺圖案的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)作為參考圖案。相關(guān)計(jì)算單元420進(jìn)行受光部330處所獲取到的信號(hào)圖案與參考圖案之間的相關(guān)計(jì)算，并且根據(jù)相關(guān)的峰來獲得位置。這樣獲取到ABS標(biāo)尺圖案上的絕對(duì)位置。

發(fā)明內(nèi)容

盡管使用ABS光電編碼器，但ABS標(biāo)尺圖案可能由于灰塵等進(jìn)入到ABS標(biāo)尺200和檢測(cè)頭部300之間而變臟。如果污跡附著至ABS標(biāo)尺圖案，則在受光部330處所獲取到的信號(hào)圖案在污跡的影響下發(fā)生改變。如果基于由于污跡而發(fā)生了改變的信號(hào)圖案來進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，則相關(guān)的峰出現(xiàn)在不正確的位置處，這樣增加了誤檢測(cè)到位置的可能性。

例如，在圖4A和4B中示出示例。

如圖4A的下行所示，污跡附著至標(biāo)尺圖案，但該部分原本是非反射部，并且最終信號(hào)圖案沒有改變。然而，如圖4B所示，在污跡附著至原本是反射部的部分的情況下，信號(hào)圖案發(fā)生改變，這樣可能導(dǎo)致誤檢測(cè)。

由于該原因，提出了用以避免由于污跡而誤檢測(cè)到位置的方法。