[發明專利]一種絕對式編碼測角光照系統及其角度編碼器

在審

• 申請號: 202010317932.4
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN113532491A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 沈伯忠
• 申請（專利權）人: 蘇州市永誠光電科技有限公司
• 主分類號: G01D5/347
• 分類號: G01D5/347
• 代理公司: 江蘇坤象律師事務所 32393
• 代理人: 趙新民

本發明提供了一種絕對式編碼測角光照系統，包括照明部件、光學度盤和光敏部件；還包括光路折轉部件，所述照明部件發出的入射光束經所述光路折轉部件至少2次反射后出射，出射光束與所述入射光束始終保持平行并且方向相反；所述出射光束經過光學度盤并將度盤上的刻畫以投影的方式成像到所述光敏部件；能夠保持光照方向穩定性且利于結構小型化的靈活設計。本發明還提供一種角度編碼器特別是絕對式測角編碼器，體積薄且能在較寬溫度范圍內可靠工作。

技術領域

本發明屬于光電檢測技術領域，具體涉及用于一種角度編碼器內部的絕對式編碼測角光照系統以及應用這種絕對式編碼測角光照系統的角度編碼器。

背景技術

在高科技領域全面發展的今天，光電檢測技術和設備的應用在測角領域尤為重要。角度編碼器作為一種角度傳感器，是高精度測量檢測儀器中應用廣泛的一個裝置。它是一種通過光電轉換原理將輸出軸上的機械幾何轉動量轉換成脈沖或數字量的傳感器。角度編碼器具有形式多樣、結構簡單、精度高、分辨率好、工作可靠、接口數字化等特點，而且其制造加工技術成熟、電路簡單、使用容易，再加上其零部件尺寸、重量等各方面的優勢，所以在航空航天、軍事和民用領域，例如地面指揮儀、經緯儀、雷達、全站儀、交通運輸、醫療器械、工業精密制造設備、機械臂、光學測量系統、高精度天線指向控制等領域，都有著深入的應用。

隨著光電檢測技術特別是測角技術領域快速發展的需要，對角度編碼器自身的精度、頻率響應和分辨力要求也越來越高。現有技術中，普遍側重優化角度編碼器精度、頻率響應和分辨力，但也帶來它的體積、質量和制作成本不同程度的增加，這點限制了角度編碼器的推廣。2001年中國研制成功了當時體積最小、重量最輕的一種角度編碼器，它的厚度是45mm。直到今天它的厚度在性能水平相近的角度編碼器中還是屬于很薄的，但這已經不能滿足現實應用的需要了。因此，研發小型化和輕量化且兼顧測量可靠性和制造成本的角度編碼器有迫切的必要性。

角度編碼器中主要的一類是絕對式編碼器，它是直接輸出數字量的傳感器，它的特點是可以直接讀出角度坐標的絕對值，沒有累積差，電源切除后位置信息不會丟失。

角度編碼器的內部主要構成包括光學度盤、照明部件和光敏部件共同組成的絕對式編碼測角光照系統。絕對式編碼測角光照系統中光照強度的均勻性和對光學度盤的光照方向的穩定性直接影響整個角度編碼器的性能水平的高低，由于角度編碼器在測量工作中需要適應各種復雜的工作環境，如果其絕對式編碼測角光照系統在受到振動或溫度變化干擾時不夠穩定，那么角度編碼器測量得到的結果也是不可靠的。

現有的絕對式編碼測角光照系統中，照明部件和光敏部件分別布置在光學度盤的兩側，照明部件的出射光線透射過光學度盤后再到達光敏部件。此光學度盤在測量時繞旋轉軸運動到不同的位置時，光敏部件接收到的由光學度盤上的刻畫投影成像而產生的光信號是不同的，不同的光信號最后被處理轉換成不同的電平信號輸出，再由處理器換算成測量結果。由于光敏部件所采集的光信號需要有一定的寬度，以及照明部件例如發光二極管發出光束的發散角的特性，為了保證光敏部件接收到的光信號質量，發光二極管到光學度盤刻畫面需要有足夠的距離，即絕對式編碼測角光照系統需要一定的總體光程。也正是這個光程要求限定了角度編碼器結構設計上的空間厚度的設定。