[發明專利]單碼道絕對式位置測量裝置

有效

• 申請號: 202111025454.0
• 申請日: 2021-09-02
• 公開（公告）號: CN113447051B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 朱書雅;石忠東;薛穎奇;仲婷婷;孟凱;陳江虎;梁榮安;楊佳明;宋修進;萬培迪;王志鵬
• 申請（專利權）人: 北京精雕科技集團有限公司
• 主分類號: G01D5/347
• 分類號: G01D5/347
• 代理公司: 北京八月瓜知識產權代理有限公司 11543
• 代理人: 秦瑩

本發明公開了一種單碼道絕對式位置測量裝置，裝置包括：單碼道測量基準單元，包括具有第一特性或第二特性的碼元序列；絕對編碼讀取模塊，通過掃描元件的傳感單元對單碼道測量基準單元采用特殊編碼規則的碼元序列進行掃描，運算后產生最初有效絕對編碼；絕對編碼校正模塊，對最初有效絕對編碼進行分析運算處理，得到校正后的最終有效絕對編碼，對最終有效絕對編碼進行運算或查表，獲得粗絕對位置信息；增量位置信息生成模塊，根據最終有效絕對編碼生成增量位置信息；高分辨率位置信息生成模塊，將增量位置信息與粗絕對位置信息相結合，得到高分辨率絕對位置信息。本發明具有分辨率高、成本低、存儲空間要求低，序列檢索速度快的優點。

技術領域

本發明涉及測量技術領域，尤其是涉及一種單碼道絕對式位置測量裝置。

背景技術

隨著數控機床、機器人、工業自動化等領域精度要求的不斷提高，對位置測量裝置的要求也不斷提高，不僅對結構體積有一定要求，還要求具有較高的分辨率。

常見的位置測量裝置包括增量式和絕對式兩種，增量式的特點是結構簡單，響應迅速，易于小型化，但存在誤差累積現象，當遭遇掉電故障時易造成數據丟失，且上電時需左右移動才能獲取零位信號。絕對式位置測量裝置具有固定零點，上電即可得到絕對位置信息，抗干擾能力強，且無累積誤差，因此在幾何量測量中相比增量式位置測量裝置具有更強的適用性，其中，單碼道絕對式位置測量裝置由于更易于小型化，因此備受市場青睞。

現有的絕對式編碼方式主要有格雷碼、偽隨機碼和曼徹斯特碼，格雷碼編碼方式由于碼道數較多，讀數單元沿徑向排列緊密，不易于小型化，因此無法滿足市場需求。偽隨機碼是目前比較主流的編碼方式，但是由于偽隨機碼只能識別到某一位，無法進行再細分，如果想進一步提高分辨率，只能增加偽隨機序列長度，不但會增加光電陣列的數量，而且還會因偽隨機序列庫增大而引起存儲空間要求高，序列檢索時間長，成本增加等問題，并且僅通過增加偽隨機序列長度也很難滿足機床等設備對分辨率的要求。將偽隨機碼曼徹斯特化，在同樣位數偽隨機編碼的情況下能夠獲得更高分辨率的絕對位置信息，但是對于單碼道絕對式位置測量裝置來說，單獨一個曼徹斯特碼道的細分能力也是有限的，無法提供更高的分辨率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種單碼道絕對式位置測量裝置，旨在解決現有技術中的上述問題。

本發明提供一種單碼道絕對式位置測量裝置，包括：

單碼道測量基準單元，包括非周期性布置且寬度相等的具有第一特性或第二特性的碼元序列；

絕對編碼讀取模塊，用于通過掃描元件的傳感單元對所述單碼道測量基準單元采用特殊編碼規則的碼元序列進行掃描，運算后產生最初有效絕對編碼；所述絕對編碼讀取模塊具體用于：讀取對碼元序列進行掃描產生的模擬信號并譯碼生成所述最初有效絕對編碼；所述絕對編碼讀取模塊具體包括：

差分運算單元，包括m+1個差分模塊，其中m個差分模塊用于分別通過對應的第i個差分模塊依次對相鄰兩個周期內間隔3個傳感單元的相應傳感單元產生的模擬信號A_i和A_i+4進行差分運算，分別得到差分結果RC_i，其中i=1，2，3，……，m，m為大于等于4的整數且為4的整倍數；

數值判斷單元，包括i個判斷模塊，與所述差分運算單元連接，用于通過對應的第i個判斷模塊分別對所述差分結果RC_i進行判斷，若所述差分結果RC_i接近于零則判斷結果為1，否則判斷結果為0；

邏輯與運算單元，包括m/4個運算模塊，與所述數值判斷單元連接，用于通過對應的運算模塊分別對其對應的四組判斷結果進行邏輯與運算，得到m/4個運算結果；其中，參與差分運算的兩組傳感單元若均處于增量周期“10”內時，運算結果為1，否則運算結果為0；