[發(fā)明專利]編碼盤、應(yīng)用該編碼盤的光電測(cè)角編碼器及其工作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611186498.0
• 申請(qǐng)日: 2016-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN106706012B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王保建;王秋輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州市新瑞得儀器有限公司
• 主分類號(hào): G01D5/38
• 分類號(hào): G01D5/38;G01D5/347
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及一種編碼盤、應(yīng)用該編碼盤的光電測(cè)角編碼器及其工作方法，包括光柵盤，該光柵盤的盤面上同軸設(shè)置相對(duì)編碼和絕對(duì)編碼，所述相對(duì)編碼所處的第一碼道與所述光柵盤的中心同心設(shè)置，所述絕對(duì)編碼所處的第二碼道與所述光柵盤的中心同心設(shè)置；相對(duì)編碼和絕對(duì)編碼同軸設(shè)置在同一光柵盤上，使得光電測(cè)角編碼器可根據(jù)轉(zhuǎn)速的不同選取相對(duì)編碼或絕對(duì)編碼作為測(cè)量依據(jù)；在絕對(duì)式測(cè)角的支持下，相對(duì)式測(cè)角無(wú)需過(guò)零信號(hào)就能計(jì)算出絕對(duì)角度；在相對(duì)測(cè)角的支持下，絕對(duì)式測(cè)角可以極大程度的提高條碼識(shí)別的正確率和識(shí)別速度，通過(guò)錯(cuò)誤碼剔除，在提高測(cè)量速度的同時(shí)提高了正確性和精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電測(cè)量設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種編碼盤、應(yīng)用該編碼盤的光電測(cè)角編碼器及其工作方法。

背景技術(shù)

測(cè)量旋轉(zhuǎn)角度的方法主要有兩種，一種是相對(duì)式測(cè)角，另外一種是絕對(duì)式測(cè)角。在測(cè)量旋轉(zhuǎn)角的過(guò)程中，光電編碼器是極其重要的工具；光電編碼器是一種集光、機(jī)、電為一體的數(shù)字化檢測(cè)裝置，它具有分辨力高、精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、使用可靠、易于維護(hù)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，近十多年來(lái)，已發(fā)展為一種成熟的多規(guī)格、高性能的系列工業(yè)化產(chǎn)品，在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、雷達(dá)、光電經(jīng)緯儀、地面指揮儀、高精度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

光電編碼器按照工作原理可分為增量式和絕對(duì)式兩類，分別應(yīng)用在相對(duì)式測(cè)角和絕對(duì)式測(cè)角領(lǐng)域。增量式編碼器(簡(jiǎn)稱增量編碼器)是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。絕對(duì)式編碼器(簡(jiǎn)稱絕對(duì)編碼器)的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。

目前我國(guó)采用絕對(duì)式測(cè)角方法的系統(tǒng)一般都使用CCD或CMOS作為圖像采集器件，受限于這些圖像傳感器需要一定的曝光時(shí)間，而且無(wú)論是一維還是二維的圖像其數(shù)據(jù)量巨大，讀取和存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)需要一定的時(shí)間，分析數(shù)據(jù)也需要消耗一定的時(shí)間，所以采用這些圖形傳感器的編碼盤雖然可以達(dá)到很高的精度，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速下的實(shí)時(shí)角度測(cè)量。而許多采用相對(duì)式測(cè)角方法的系統(tǒng)其使用的傳感器是光敏二極管，光敏二極管的響應(yīng)速度非?？炜烧J(rèn)為是實(shí)時(shí)響應(yīng)，數(shù)據(jù)量很小，處理這些數(shù)據(jù)的方法也很簡(jiǎn)單快捷，所以這樣的編碼盤測(cè)量速度極快，可以實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速下的實(shí)時(shí)角度測(cè)量，但其對(duì)增量編碼光柵的精度，系統(tǒng)的機(jī)械裝配尺寸的控制以及機(jī)械穩(wěn)定性要求很高，越高精度的系統(tǒng)對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)的要求就越高，其難達(dá)到較高的測(cè)角精度。

隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，測(cè)繪的精度和速率要求越來(lái)越高，為適應(yīng)此需求，全站儀得到了更為廣泛的應(yīng)用；例如中國(guó)專利授權(quán)公告號(hào)CN204718602U公布的一種可自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)的伺服全站儀，上述設(shè)備配備了兩套絕對(duì)編碼盤測(cè)角系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了遙控或無(wú)人自助操作；由于絕對(duì)編碼盤測(cè)角系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，使得設(shè)備在高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下無(wú)法獲得目標(biāo)物的準(zhǔn)確坐標(biāo)，因此不能跟蹤移動(dòng)中的目標(biāo)，造成測(cè)量效率較低；因此設(shè)置一種可適應(yīng)全站儀在高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、低速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、靜止?fàn)顟B(tài)同時(shí)適用的光電測(cè)角編碼器是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種低成本且高速度、高精度的編碼盤、應(yīng)用該編碼盤的光電測(cè)角編碼器及其工作方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的編碼盤，包括：光柵盤，該光柵盤的盤面上同軸設(shè)置相對(duì)編碼和絕對(duì)編碼，所述相對(duì)編碼所處的第一碼道與所述光柵盤的中心同心設(shè)置，所述絕對(duì)編碼所處的第二碼道與所述光柵盤的中心同心設(shè)置。

進(jìn)一步，所述相對(duì)編碼為等間隔依次交替設(shè)置的透光碼和不透光碼，便于檢測(cè)和識(shí)別。

進(jìn)一步，所述絕對(duì)編碼為單圈一維絕對(duì)編碼，一維編碼方案其對(duì)圖像傳感器要求低，數(shù)據(jù)量較少，信號(hào)解算的復(fù)雜度較低，硬件成本較低。