[發明專利]一種碼盤旋轉角度數據讀取方法

在審

• 申請號: 202211336180.1
• 申請日: 2022-10-28
• 公開（公告）號: CN115900781A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 龐健;田強;張耿
• 申請（專利權）人: 廣州南方衛星導航儀器有限公司
• 主分類號: G01D5/347
• 分類號: G01D5/347
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 高棋

本發明涉及一種碼盤旋轉角度數據讀取方法，碼盤與儀器照準部同步旋轉相同角度，預設數字編碼表，并通過光電傳感器讀取碼盤旋轉的初始和終止位置，轉化為數字編碼；獲取碼盤初始和終止位置的數字編碼，得到差值數字編碼，之后確定粗碼角度值；記錄初始和終止位置的數字編碼的脈沖數目，確定碼盤旋轉起始位置和終止位置的編碼圖案中心位置；獲取碼盤旋轉的初始和終止位置的數字編碼，記錄的初始和終止位置的數字編碼對應的脈沖數目，確定光電傳感器的測量基準線位置，根據起始或終止位置的編碼圖案中心位置與光電傳感器的測量基準線位置相差的精碼單位，得出精碼角度值；光電傳感器數量為4，以90度等相位間隔分布在碼盤四周，輸出碼盤旋轉角度值。

技術領域

本發明涉及絕對碼盤測量領域，更具體地，涉及一種碼盤旋轉角度數據讀取方法。

背景技術

圓光柵編碼器作為高精度的測角裝置，其結構簡單，以高精度的光柵作為核心的測角元件，因為其主要應用于各種精密儀器中，特別是在航空航天領域的應用，因此提高其分辨率和精度成為迫切要求。要想提高其精度，除了從光電編碼器的編碼、精碼細分、刻劃技術等方面考慮，對其產生的誤差進行檢測，從而進行補償是其必不可少的重要工作，誤差過大會引起讀數偏差、誤碼等，極大的影響測量結果。

系統誤差是在排除其他誤差的前提下，圓光柵的實際旋轉角度與單個讀數頭讀出角度值之間的差值，系統誤差包括刻線誤差和讀數頭細分誤差，它們與碼盤編譯碼技術以及精碼細分原理相互關聯。

光柵圓環圓心和旋轉軸圓心之間存在的偏差引起的測角誤差為偏心誤差，偏心帶來的測角誤差和光柵圓環圓心與旋轉軸心之間的偏心量、光柵圓環半徑以及讀數頭位置有關，偏心量越大，測角誤差越大，同樣的偏心量下，光柵圓環直徑越大，測角誤差越小，測角偏心誤差隨光柵圓環旋轉而周期性變化，軸系旋轉一周而誤差變化一個周期，在誤差頻譜中表現為一次諧波。

光柵圓環在受到應力下可能會發生形變，其圓環將發生橢圓或三角形等形變，光柵圓環的形變會造成弧長測量誤差從而帶來角度測量誤差，由光柵圓環形變而帶來的角度測量誤差被稱為光柵圓環形變誤差。當光柵圓環發生n邊形形變后，其誤差頻譜表現為n次諧波，當形變的邊數大于4，對誤差的貢獻可忽略不計，因為形變誤差對于測角精度的影響隨著諧波頻率的增加而減少。

現有的技術中，中國實用新型專利一種電子經緯儀，其特征在于：本體后側固定有下激光對點器，本體的中間設有橫軸，本體左側內部的橫軸的端面固定有垂直碼盤，垂直碼盤的兩側各設有一組垂直讀數頭，所述的橫軸采用單軸的結構，本體內設有對垂直角的角度誤差進行補償的補償器。采用絕對碼盤測角系統，集光、機、電和計算技術于一體，可同時顯示水平和豎直角度，并可實現豎直角的斜率轉換及豎直角度的傾斜補償功能，測角精度可達2″。可廣泛用于三、四等三角控制測量，用于鐵路、公路、橋梁、水利、礦山等方面的工程測量，也可用于建筑、大型設備的安裝及地籍、地形測量和多種工程測量；但是該專利只是使用了對垂直角的角度誤差進行補償的補償器，對于圓光柵的實際旋轉角度與單個讀數頭讀出角度值之間的差值、柵圓環圓心和旋轉軸圓心之間存在的偏差引起的測角誤差以及偏心量，該實用新型專利并不能給予補償，導致絕對碼盤測量的誤差依舊很大。

發明內容

本發明為解決現有的絕對碼盤測量的讀數誤差大的技術缺陷，提供了一種碼盤旋轉角度數據讀取方法。

為實現以上發明目的，采用的技術方案是：

一種碼盤旋轉角度數據讀取方法，碼盤與儀器照準部同步旋轉相同角度，包括：

預設數字編碼表，并通過光電傳感器讀取碼盤旋轉的初始和終止位置，之后轉化為數字編碼；

獲取碼盤旋轉的初始和終止位置的數字編碼，得到差值數字編碼，根據差值數字編碼的位數確定唯一對應的粗碼角度值；記錄初始和終止位置的數字編碼對應的脈沖數目，確定碼盤旋轉起始位置和/或終止位置的編碼圖案中心位置；