[發明專利]編碼器碼盤、絕對值編碼器、位置獲取方法及系統

在審

• 申請號: 201810549809.8
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108444506A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 董靜
• 申請（專利權）人: 蘇州匯川技術有限公司
• 主分類號: G01D5/347
• 分類號: G01D5/347
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 陸軍

本發明提供了一種編碼器碼盤、絕對值編碼器、位置獲取方法及系統，所述編碼器碼盤包括光柵盤，所述光柵盤的盤面上設有第一碼道、第二碼道及第三碼道，且所述第一碼道、第二碼道及第三碼道的圓心分別位于所述光柵盤的旋轉中心；所述第一碼道的刻線總數為m×n，所述第二碼道的刻線總數為m×n－1，所述第三碼道的刻線總數為m×(n－1)，所述m、n為大于2的正整數。本發明通過三游標碼道的設計，提高了絕對值編碼器的容錯能力、精度及穩定性。

技術領域

本發明涉及編碼器領域，更具體地說，涉及一種編碼器碼盤、絕對值編碼器、位置獲取方法及系統。

背景技術

隨著工控技術的飛速發展，制造業產業升級的不斷推進，為伺服產業的發展提供了巨大的市場。編碼器作為伺服系統中的反饋器件，有效提高了伺服系統的工作精度。近年來，隨著汽車行業、數控機床行業、電梯行業、特別是航空航天的飛速發展，對于編碼器的精度、分辨力、可靠性、抗干擾性、穩定性的要求越來越高。

由于增量式編碼器技術門檻低，目前光電編碼器大多是增量式編碼器，但由于工作原理的限制，增量式編碼器很難適應高速高精度伺服系統的要求。絕對值編碼器由于具有多種輸出碼制及掉電保存等優勢，越來越得到廣泛應用，但絕對值編碼器仍然存在可靠性不高、容錯性較低等缺點。

為提高絕對值編碼器的精度，出現了基于游標解算原理的絕對值光電編碼器。如圖1所示，上述絕對值光電編碼器的碼盤由兩條刻線數不同的碼道P1、P2組成(其中碼道P2的單位刻線較長)，當轉子運行到碼道P1的第X個柵格時，將兩個碼道P1、P2的正余弦信號的反正切值作差，得到唯一固定范圍的相位差值且該相位差值θ滿足：

(2π/碼道P2的刻線數)×(X-1)<θ<＝(2π/碼道P2的刻線數)×X，由此可以實現轉子當前位置h的絕對位置(h＝log₂碼道P2的刻線數)，如求得1024和1023兩個碼道各位置的相位差即可實現10位分辨率的絕對定位。

由于上述相位差值θ是由正余弦信號計算求得，外界環境對其中任意一條碼道帶來的污染必將至少造成絕對位置低位的分辨不清，導致定位不準或出錯，形成編碼器低精度、低容錯的情況。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對上述絕對值編碼器定位不準、低容錯的問題，提供一種編碼器碼盤、絕對值編碼器、位置獲取方法及系統。

本發明解決上述技術問題的技術方案是，提供一種編碼器碼盤，包括光柵盤，所述光柵盤的盤面上設有第一碼道、第二碼道及第三碼道，且所述第一碼道、第二碼道及第三碼道的圓心分別位于所述光柵盤的旋轉中心；所述第一碼道的刻線總數為m×n，所述第二碼道的刻線總數為m×n－1，所述第三碼道的刻線總數為m×(n－1)，所述m、n為大于2的正整數。

本發明還提供一種絕對值編碼器，包括轉軸、發光組件、感光元件以及如上所述的編碼器碼盤，且所述轉軸垂直固定到所述光柵盤的旋轉中心。

本發明還提供一種位置獲取方法，用于根據如上所述的絕對值編碼器的感光元件的輸出生成位置信號，所述方法包括以下步驟：

采樣所述感光元件的輸出信號，獲得當前時刻對應于所述第一碼道的第一正余弦信號，并根據所述第一正余弦信號獲得當前時刻的第一象限值；

根據所述第一正余弦信號解算出當前時刻的精碼角度值；

將所述當前時刻的第一象限值與前一時刻的第一高位絕對位置組合獲得當前時刻的第一高位絕對位置；

將所述當前時刻的第一高位絕對位置與所述當前時刻的精碼角度值進行組合獲得所述絕對值編碼器當前時刻的輸出位置。

在本發明所述的位置獲取方法中，所述方法還包括：