[實(shí)用新型]一種基于CMOS傳感器的編碼器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201822271795.6
• 申請(qǐng)日: 2018-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN209279994U
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂中俠;宗培亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十六研究所
• 主分類號(hào): G01D5/244
• 分類號(hào): G01D5/244
• 代理公司: 北京市隆安律師事務(wù)所 11323
• 代理人: 權(quán)鮮枝;吳昊

本實(shí)用新型公開了一種基于CMOS傳感器的編碼器，用于解決現(xiàn)有編碼器制造難度大、成本高的技術(shù)問(wèn)題。所述的基于CMOS傳感器的編碼器包括輸入軸和同步轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述輸入軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)驅(qū)動(dòng)所述同步轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述同步轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有識(shí)別圖像，對(duì)應(yīng)所述同步轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置有CMOS傳感器，所述CMOS傳感器檢測(cè)所述識(shí)別圖像，得到所述同步轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上與所述CMOS傳感器對(duì)應(yīng)點(diǎn)的線位移量和角位移量。本實(shí)用新型該相對(duì)于常規(guī)光柵編碼器加工簡(jiǎn)單，材料成本低廉，且可控精度高，可替代目前市場(chǎng)上很多編碼器產(chǎn)品。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及編碼器領(lǐng)域，具體涉及一種基于CMOS傳感器的編碼器。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，人類社會(huì)進(jìn)入信息化時(shí)代，信息技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展起著決定性作用。傳感器是獲取各種信息的基礎(chǔ)部件，是實(shí)現(xiàn)信息化的關(guān)鍵，其性能的好壞將直接影響整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)和質(zhì)量。測(cè)試技術(shù)與自動(dòng)控制水平的高低，是衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。目前編碼器在眾多的長(zhǎng)度、角度、速度測(cè)量技術(shù)中，具有非常重要的地位。

常見的編碼器工作原理有光電式、電磁式等。在高精度加工中，需要精密的編碼器作為系統(tǒng)測(cè)量反饋，其中光電式性能優(yōu)越使用最廣，光電式中光柵測(cè)量編碼器具有較高的精度，在精密加工中具有非常重要的地位。光柵測(cè)量編碼器有個(gè)重要的特點(diǎn)就是使用一個(gè)高精密的光柵盤，來(lái)產(chǎn)生角度變化的信號(hào)源，而高精密的光柵盤的制造難度大、成本高，目前高精密高分辨率的光柵盤都是國(guó)外公司制造，價(jià)格較高。

依賴光柵來(lái)測(cè)量角度變化目前已經(jīng)成為一種固定模式，但是由于高精度機(jī)械光柵制作的成本高問(wèn)題，使得高分辨率編碼器價(jià)格較高，國(guó)內(nèi)很多要求高的測(cè)試場(chǎng)合都是依賴國(guó)外進(jìn)口。同時(shí)由于機(jī)械式光柵的精密制作技術(shù)的發(fā)展速度非常受加工水平限制，后期發(fā)展即將遇到瓶頸。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于CMOS傳感器的編碼器，其中外部轉(zhuǎn)動(dòng)輸入通過(guò)輸入軸和同步輪或者同步輪組將角度輸入變成位移量，然后采用高分辨率CMOS傳感器進(jìn)行位移檢測(cè)，進(jìn)而轉(zhuǎn)換成角度變化量輸出，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，編碼器分辨率高的特點(diǎn)，自動(dòng)化工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

本實(shí)用新型提供一種基于CMOS傳感器的編碼器，包括輸入軸和同步轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述輸入軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)驅(qū)動(dòng)所述同步轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述同步轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有識(shí)別圖像，對(duì)應(yīng)所述同步轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置有CMOS傳感器，所述CMOS傳感器檢測(cè)所述識(shí)別圖像，得到所述同步轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上與所述CMOS傳感器對(duì)應(yīng)點(diǎn)的線位移量和角位移量。

可選地，對(duì)應(yīng)所述同步轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置有輔助光源，所述輔助光源照射所述識(shí)別圖像，提高所述識(shí)別圖像的亮度。

可選地，所述同步轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括同步輪，所述同步輪與所述輸入軸同軸設(shè)置并且固定連接，所述識(shí)別圖像設(shè)置在所述同步輪的頂面上，所述CMOS傳感器對(duì)應(yīng)所述同步輪的頂面邊緣設(shè)置。

可選地，所述同步轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上與所述CMOS傳感器對(duì)應(yīng)點(diǎn)的線位移量和角位移量的關(guān)系為：

θ＝(x/(k*C))*360 (公式1)，

其中，θ為角位移量，x為線位移量，k為所述同步輪上與所述CMOS傳感器對(duì)應(yīng)點(diǎn)的直線位移和弧度位移之比，C為所述同步輪上與所述CMOS傳感器對(duì)應(yīng)點(diǎn)所在圓的周長(zhǎng)。

可選地，所述同步轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括外殼，所述同步輪在所述外殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)所述外殼安裝有PCB電路板，所述PCB電路板與所述同步輪平行設(shè)置，所述CMOS傳感器和所述輔助光源安裝固定在所述PCB電路板上。