[發(fā)明專利]絕對式編碼器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680054040.1
• 申請日: 2016-04-04
• 公開（公告）號: CN108027259B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設計）人: 野口琢也;那須督;仲島一;竹山治彥;佐佐木通;關真規(guī)人;立井芳直;竹田滋紀;武舍武史;杰伊·E·桑頓;阿米特·阿格拉瓦爾
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: G01D5/347
• 分類號: G01D5/347;G01D18/00
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 李銘;崔利梅

提供了一種絕對式編碼器，其能夠高分辨率和高精度地檢測絕對角度。圖像傳感器接收標尺的絕對值編碼圖案中的光，邊緣檢測單元從接收到的光信號檢測邊緣像素位置和邊緣方向，邊緣位置校正單元基于所述邊緣方向校正所述邊緣像素位置。相位檢測單元從校正后的邊緣像素位置檢測從所述圖像傳感器的基準像素位置偏移的相移量，并且高精度檢測單元使用由粗略檢測單元檢測到的粗略絕對位置和由所述相位檢測單元檢測到的所述相移量來高精度地檢測絕對位置。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于檢測測量對象的絕對位置的絕對式編碼器。

背景技術

絕對式編碼器用于機床、機器人等領域，以實現(xiàn)高度精確的定位控制。絕對式編碼器例如包括具有明暗光學圖案的標尺、用于以光照射所述標尺的發(fā)光元件、用于檢測透過所述標尺或由所述標尺反射的光的光接收元件、以及設置在所述光接收元件的下游的算法裝置，并檢測與電動機等的旋轉軸聯(lián)結的標尺的絕對角度。

這種類型的絕對式編碼器通常在刻度上具有絕對圖案，該絕對圖案由用于檢測粗略絕對角度的角度特有圖案和用于提高分辨率的等距增量圖案組成。如此結構化，絕對式編碼器能夠以高分辨率檢測絕對角度。

然而，分辨率的提高使得迄今被忽略的誤差變得不可忽略，并且更精確的檢測方法的重要性正在增加。

迄今為止，已經提出了專利文獻1和專利文獻2中公開的方法作為實現(xiàn)高精度檢測的方法。

在專利文獻1中，例如，絕對式旋轉編碼器包括：旋轉圓柱體，其具有沿圓周方向以固定周期排列在圓柱面上的多個標記；用于向所述圓柱面發(fā)射光的光源；檢測器，其用于通過以比所述標記的周期小的間距排列的多個光電轉換元件來檢測所述標記；以及計算單元，其用于基于所述檢測器的輸出計算絕對角度。所述計算單元利用校正數據來校正由所述圓柱面和所述檢測器相對于彼此的幾何布置而引起的畸變誤差。

在專利文獻2中，位移檢測裝置包括：標尺，其具有包括增量成分的標尺圖案；用于利用光來形成所述標尺圖案的圖像的光學系統(tǒng)；用于檢測所形成的標尺圖案圖像的光接收元件陣列；以及算法電路，其用于基于所述光接收元件陣列的信號來分析所述標尺的位置。所述位移檢測裝置通過基于畸變表虛擬地重新排列所述光接收元件來消除所述光學系統(tǒng)的畸變，所述畸變表是從所述光學系統(tǒng)的畸變信息獲得的。

引用列表

專利文獻

專利文獻1

US 8,759,747 B2(圖3)

專利文獻2

日本專利申請?zhí)卦S公開No.2013-96757(圖5)

發(fā)明內容

技術問題

然而，專利文獻1和專利文獻2具有以下問題：

專利文獻1的絕對式旋轉編碼器針對檢測器的每個位置校正圓柱面的影響，因此可以消除圓柱面的影響。然而，存在一個問題，即，，由于光衍射現(xiàn)象，導致為了提高分辨率而減少標記的周期對由接收到的光信號的明部分和暗部分構成的標記的明部分和暗部分給予了不同的寬度，所以，僅通過對檢測器的每個位置進行校正，未改善精度。

在專利文獻2的位移檢測裝置、位移檢測方法、和位移檢測程序中，針對檢測器的每個位置校正光學系統(tǒng)的畸變，因此可以降低由于成像透鏡的畸變而導致的精度劣化。然而，專利文獻2存在與專利文獻1相同的問題，即，由于光衍射現(xiàn)象，導致為了提高分辨率而減少標記的周期對由明部分和暗部分構成的標記的明部分和暗部分給予了不同的寬度，所以，僅通過針對檢測器的每個位置進行校正，未改善精度。

本發(fā)明是為了解決上述問題而做出的，因此本發(fā)明的一個目標在于提供一種能夠高精度且高分辨率地檢測絕對角度的絕對式編碼器。

問題的解決方案