[發(fā)明專利]一種多解析度輸出增量光電編碼器和芯片和碼盤(pán)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011260830.X
• 申請(qǐng)日: 2020-11-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112556733A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉淼;王英魁;崔光日
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京華大云感科技有限公司
• 主分類號(hào): G01D5/347
• 分類號(hào): G01D5/347;G01D5/249
• 代理公司: 北京海虹嘉誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 吳小燦

一種多解析度輸出增量光電編碼器和芯片和碼盤(pán)，通過(guò)復(fù)合光傳感相位陣列和零位信號(hào)傳感陣列，能夠集成多種解析度分辨力，達(dá)到了一個(gè)確定的芯片就可實(shí)現(xiàn)用戶可選編碼分辨力的技術(shù)效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電編碼器芯片技術(shù)，特別是一種多解析度輸出增量光電編碼器和芯片和碼盤(pán)，通過(guò)復(fù)合光傳感相位陣列和零位信號(hào)傳感陣列，能夠集成多種解析度分辨力，達(dá)到了一個(gè)確定的芯片就可實(shí)現(xiàn)用戶可選編碼分辨力的技術(shù)效果。

背景技術(shù)

目前，隨著我國(guó)自動(dòng)化程度的快速發(fā)展，對(duì)于直線位移和角度位移的測(cè)量需求已經(jīng)遍布生活和工作中的各個(gè)領(lǐng)域，而光電編碼器正是直線位移和角度位移測(cè)量的核心產(chǎn)品。光電編碼器，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量，這是目前應(yīng)用最多的傳感器。光電編碼器是由光源、光碼盤(pán)和光敏元件組成。光學(xué)碼盤(pán)實(shí)際上是一個(gè)刻有規(guī)則透光和不透光線條的圓盤(pán)，光敏元件接收的光通量隨透光線條同步變化，光敏元件輸出波形經(jīng)整形后，變?yōu)槊}沖信號(hào)，每轉(zhuǎn)一圈，輸出一組脈沖。根據(jù)脈沖的變化，可以精確測(cè)量和控制設(shè)備位移量。在實(shí)際的生產(chǎn)生活中，針對(duì)不同的應(yīng)用需求，光電編碼器的線性需求種類繁多，低要求的有1圈50線的應(yīng)用場(chǎng)景，到高需求一圈1萬(wàn)線的需求應(yīng)用，整體的分辨力需求跨度很大。為了滿足多種多樣性的需求，需要配備多種光電編碼器。每一種對(duì)應(yīng)需求的光電編碼器都包含一個(gè)符合需求的光電編碼器芯片，對(duì)應(yīng)光電編碼器芯片線性需求的碼盤(pán)，這就無(wú)形中增加了生產(chǎn)制造的成本和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，極大的限制了高效率的產(chǎn)品生產(chǎn)和檢測(cè)。這對(duì)光電編碼器的生產(chǎn)廠家及光電編碼器的應(yīng)用廠家來(lái)說(shuō)都是一個(gè)非常麻煩的事情。本發(fā)明人認(rèn)為，減少生產(chǎn)過(guò)程中由于多樣性需求引起的限制生產(chǎn)及降低設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，能夠形成生產(chǎn)廠的核心技術(shù)和提高產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力。有鑒于此，本發(fā)明人完成了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，提供一種多解析度輸出增量光電編碼器和芯片和碼盤(pán)，通過(guò)復(fù)合光傳感相位陣列和零位信號(hào)傳感陣列，能夠集成多種解析度分辨力，達(dá)到了一個(gè)確定的芯片就可實(shí)現(xiàn)用戶可選編碼分辨力的技術(shù)效果。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種多解析度輸出增量光電編碼器，其特征在于，包括光電編碼器芯片和與其相適配的光信號(hào)調(diào)制碼盤(pán)，所述光電編碼器芯片包括復(fù)合光傳感相位陣列和零位信號(hào)傳感陣列，所述復(fù)合光傳感相位陣列通過(guò)第一跨阻放大器和回滯比較器組合模塊連接倍頻及分頻處理模塊，所述零位信號(hào)傳感陣列通過(guò)第二跨阻放大器和回滯比較器組合模塊連接邏輯處理及選擇模塊，所述邏輯處理及選擇模塊分別連接所述倍頻及分頻處理模塊和信號(hào)輸出端，所述光信號(hào)調(diào)制碼盤(pán)上設(shè)置有若干條光柵軌道以適配所述復(fù)合光傳感相位陣列。

所述復(fù)合光傳感相位陣列包括第一分辨率光電二極管陣列和第二分辨率光電二極管陣列，所述光信號(hào)調(diào)制碼盤(pán)上設(shè)置有第一光柵軌道及其第一零位信號(hào)軌道，和第二光柵軌道及其第二零位信號(hào)軌道，所述零位信號(hào)傳感陣列包括第一光柵軌道零位信號(hào)傳感器和第二光柵軌道零位信號(hào)傳感器。

所述復(fù)合光傳感相位陣列包括第三分辨率光電二極管陣列，所述光信號(hào)調(diào)制碼盤(pán)上設(shè)置有第三光柵軌道及其第三零位信號(hào)軌道，所述零位信號(hào)傳感陣列包括第三光柵軌道零位信號(hào)傳感器。

所述光信號(hào)調(diào)制碼盤(pán)為圓盤(pán)結(jié)構(gòu)，每一條光柵軌道上的光柵區(qū)透光線沿圓周均布，所述光柵區(qū)透光線的數(shù)量為其所屬光柵軌道的本征分辨率線數(shù)，所述本征分辨率線數(shù)使得與其對(duì)應(yīng)的分辨率光電二極管陣列產(chǎn)生傳輸?shù)降谝豢缱璺糯笃骱突販容^器組合模塊的本征信號(hào)，所述本征信號(hào)能夠在所述倍頻及分頻處理模塊中進(jìn)行倍頻或分頻。

所述倍頻及分頻處理模塊能夠?qū)λ霰菊餍盘?hào)進(jìn)行1/2,1/4,×2，×4的信號(hào)處理以形成多解析度的可選編碼分辨率規(guī)格。

所述光信號(hào)調(diào)制碼盤(pán)上自外而內(nèi)依次分布第一光柵軌道、第二光柵軌道、第三光柵軌道、第三零位信號(hào)軌道、第二零位信號(hào)軌道和第一零位信號(hào)軌道。

所述第一光柵軌道上的光柵區(qū)透光線的數(shù)量＜所述第二光柵軌道上的光柵區(qū)透光線的數(shù)量＜所述第三光柵軌道上的光柵區(qū)透光線的數(shù)量。