[發(fā)明專利]一種絕對式光電編碼器碼盤及絕對式光電編碼器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710351381.1
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107091655B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙長海;萬秋華;于海
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號: G01D5/347
• 分類號: G01D5/347
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

本發(fā)明實施例提供了一種絕對式光電編碼器碼盤及絕對式光電編碼器，在傳統(tǒng)格雷碼金屬碼盤的基礎(chǔ)上減少碼盤的鏤空部分，增加碼盤的機(jī)械強(qiáng)度，減少碼盤的結(jié)構(gòu)變形，進(jìn)一步提高編碼器的精度，適合應(yīng)用在振動強(qiáng)度大，環(huán)境比較惡劣的場合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電編碼器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種絕對式光電編碼器碼盤及絕對式光電編碼器。

背景技術(shù)

光電軸角編碼器，又稱光電角位置傳感器，是一種集光、機(jī)、電為一體的精密數(shù)字測角裝置。絕對式編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器，在它的圓形碼盤上沿徑向有若干條同心碼道，每條碼道上由透光和不透光的扇形區(qū)間組成，相鄰碼道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關(guān)系，碼盤上的碼道數(shù)就是它的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)。在碼盤的一側(cè)是光源，另—側(cè)對應(yīng)每一碼道有一光敏元件，每一個光源和光敏元件配對稱為一個讀數(shù)頭。當(dāng)碼盤處于不同位置時，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的高低電平信號，形成相應(yīng)的輸出碼，高電平記為1，低電平記為0。這種編碼器的特點是在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個固定的與位置相對應(yīng)的數(shù)字碼。

碼盤是絕對式光電軸角編碼器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的核心元件，常用的碼盤材料為玻璃，但是玻璃碼盤無法適應(yīng)振動、沖擊較大的惡劣環(huán)境，在振動、沖擊較大的惡劣環(huán)境中常采用不銹鋼作為制作金屬碼盤的基片。

現(xiàn)在常用的編碼器碼盤為格雷碼碼盤，當(dāng)編碼器位數(shù)為N時，則碼盤的碼道數(shù)也為N。10位格雷碼金屬碼盤圖案如圖1所示，圖中黑色實體部分為金屬碼盤的鏤空部分，即碼盤的透光部分。每一碼道都對應(yīng)一個讀數(shù)頭，一共10個讀數(shù)頭，10個讀數(shù)頭排成一條直線，從最內(nèi)圈到最外圈讀數(shù)頭分別計作A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10，10個讀數(shù)頭的排列位置如圖2所示。當(dāng)碼盤轉(zhuǎn)動時，根據(jù)10個讀數(shù)頭輸出的0、1信號，即可以確定轉(zhuǎn)軸的位置信息。

由于圖1所示金屬碼盤鏤空部分太多，在編碼器工作時，或者使用一段時間后，容易導(dǎo)致碼盤變形，或者產(chǎn)生顫動，致使光電軸角編碼器的精度下降，甚至導(dǎo)致編碼器不能正常工作。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實施例提供了一種絕對式光電編碼器碼盤及絕對式光電編碼器，在傳統(tǒng)格雷碼金屬碼盤的基礎(chǔ)上減少碼盤的鏤空部分，增加碼盤的機(jī)械強(qiáng)度，減少碼盤的結(jié)構(gòu)變形。

第一方面，本發(fā)明提供的絕對式光電編碼器碼盤，所述碼盤為金屬碼盤，所述金屬碼盤具有編碼區(qū)和非編碼區(qū)，所述編碼區(qū)和所述非編碼區(qū)在圓周方向上等間隔設(shè)置，所述編碼區(qū)中采用鏤空設(shè)置格雷碼，且所述格雷碼在每個編碼區(qū)上設(shè)置兩個讀數(shù)頭，所述非編碼區(qū)為不鏤空區(qū)域。

可選地，所述編碼區(qū)和非編碼區(qū)的角度均為22.5度。

可選地，所述碼盤為10位金屬格雷碼碼盤，由內(nèi)到外分別為第一碼道、第二碼道、第三碼道、第四碼道、第五碼道、第六碼道、第七碼道、第八碼道、第九碼道及第十碼道，以第一碼道不鏤空的起點記為第一碼道的0°位置，逆時針旋轉(zhuǎn)角度增加。

可選地，所述碼盤采用第一關(guān)系計算非編碼區(qū)，所述第一關(guān)系為：

(-11.25+N×22.5°)～(11.25+N×22.5°)，N＝0，2，4，6，8，10，12，14；

得到所述碼盤的非編碼區(qū)分別為：-11.25°～11.25°、33.75°～56.25°、78.75°～101.25°、123.75°～146.25°、168.75°～191.25°、213.75°～236.25°、258.75°～281.25°、303.75°～326.25°區(qū)域。

可選地，第五碼道的11.25°～33.75°、56.25°～78.75°、101.25°～123.75°、146.25°～168.75°、191.25°～213.75°、236.25°～258.75°、281.25°～303.75°、326.25°～348.75°部分為鏤空部分作為編碼區(qū)，其余不鏤空作為非編碼區(qū)。