[發(fā)明專利]一種高精度雙碼道反射式旋轉(zhuǎn)編碼器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810393553.6
• 申請(qǐng)日: 2018-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN108801302A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王晗;林燦然;陳新;許偉亮;董永超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01D5/347
• 分類號(hào): G01D5/347;G01B11/26
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 江金城;楊曉松

本發(fā)明公開了一種高精度雙碼道反射式旋轉(zhuǎn)編碼器，包括轉(zhuǎn)軸、光源、凸透鏡、編碼盤、光學(xué)放大元件、圖像采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊，所述光源處于整個(gè)編碼器系統(tǒng)的最前端，能夠發(fā)出光線，所述凸透鏡可以實(shí)現(xiàn)平行光源發(fā)出的光線，所述編碼盤與轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器同心安裝，可實(shí)現(xiàn)編碼器隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述光學(xué)放大元件可實(shí)現(xiàn)對(duì)編碼盤的絕對(duì)碼和增量碼的放大，所述圖像采集模塊接收由光學(xué)放大元件放大后的碼道的編碼信息，同時(shí)將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，輸出給數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)圖像采集模塊轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步運(yùn)算處理，得到編碼角度的準(zhǔn)確信息。本發(fā)明通過宏微復(fù)合結(jié)構(gòu)，可以有效提高編碼器的精度和可靠性，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)編碼器領(lǐng)域，尤其涉及一種高精度雙碼道反射式旋轉(zhuǎn)編碼器。

背景技術(shù)

角度測(cè)量技術(shù)是現(xiàn)代光學(xué)傳感器技術(shù)中最前沿的高精密測(cè)量技術(shù)之一，近年來其在各領(lǐng)域中的使用也越來越廣泛，旋轉(zhuǎn)編碼器作為一種精密測(cè)量角度位移的工具，在角度及位置測(cè)量領(lǐng)域具有不可替代的作用，其具有體積小，重量輕，品種多，功能全，頻響高，分辨能力高，力矩小，耗能低，性能穩(wěn)定，可靠使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，在民用電梯、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人及伺服電機(jī)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。旋轉(zhuǎn)編碼器的應(yīng)用與發(fā)展對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、科技進(jìn)步與國(guó)防事業(yè)具有重要意義。

傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)編碼器一般分為絕對(duì)式旋轉(zhuǎn)編碼器和增量式旋轉(zhuǎn)編碼器兩種，絕對(duì)式旋轉(zhuǎn)編碼器雖然能夠得到編碼的絕對(duì)位置，但碼道粗，精度不夠高，而增量式旋轉(zhuǎn)編碼器精度雖然比絕對(duì)式旋轉(zhuǎn)編碼器高，但掉電和上電時(shí)旋轉(zhuǎn)角度會(huì)丟失，且重新測(cè)量時(shí)必須回歸原點(diǎn)，給用戶帶來使用的麻煩。

因此，現(xiàn)有技術(shù)需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、具有高精度的雙碼道反射式旋轉(zhuǎn)編碼器。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種高精度雙碼道反射式旋轉(zhuǎn)編碼器，該旋轉(zhuǎn)編碼器主要包括轉(zhuǎn)軸、用于產(chǎn)生光線的光源、將光線平行射出的凸透鏡、編碼盤、用于放大編碼的光學(xué)放大元件、用于采集當(dāng)前編碼的圖像采集模塊、以及用于計(jì)算當(dāng)前旋轉(zhuǎn)角度的數(shù)據(jù)處理模塊。所述光源處于整個(gè)編碼器系統(tǒng)的最前端并發(fā)出光線。所述凸透鏡設(shè)置在光源與編碼盤之間，將光源發(fā)出的光線平行射出。所述編碼盤與轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器同心安裝，實(shí)現(xiàn)編碼器隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。所述光學(xué)放大元件設(shè)置在編碼盤與圖像采集模塊之間，實(shí)現(xiàn)對(duì)編碼盤的絕對(duì)碼和增量碼的放大。所述圖像采集模塊接收由光學(xué)放大元件放大后的碼道的編碼信息，同時(shí)將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，輸出給數(shù)據(jù)處理模塊。所述數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)圖像采集模塊轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步運(yùn)算處理，得到編碼角度的準(zhǔn)確信息。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，為了提高圖像識(shí)別和采集效率，提升識(shí)別精度，本發(fā)明所述圖像采集模塊采用CCD面陣傳感器或CMOS面陣傳感器進(jìn)行采集。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述編碼盤采用反射式編碼盤，光源發(fā)出的光線經(jīng)凸透鏡平行后，經(jīng)過編碼盤碼道的反射后最終被圖像采集模塊接收。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，為了簡(jiǎn)化旋轉(zhuǎn)編碼器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其空間利用率更高，本發(fā)明所述編碼盤的碼道刻在圓盤的環(huán)狀處，可以減小編碼盤的體積。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，為了提高編碼器的位置精度，本發(fā)明所述編碼盤的側(cè)面刻有一圈增量碼道和一圈絕對(duì)碼道。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述編碼盤的單個(gè)絕對(duì)碼的寬度與單個(gè)增量碼寬度相同，或是單個(gè)增量碼寬度的幾何倍數(shù)。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述編碼盤的絕對(duì)碼采用二進(jìn)制偽隨機(jī)碼編碼而成。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述編碼盤的增量碼由暗亮條紋交替組成。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述圖像采集模塊通過對(duì)絕對(duì)碼解碼得到一個(gè)代表絕對(duì)位置的信息，再通過與其對(duì)應(yīng)的增量碼進(jìn)一步細(xì)分，并將二者結(jié)合，得到代表準(zhǔn)確角度和位置的信息。