專利名稱:編碼盤角度計(jì)量誤差校正法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種編碼盤角度計(jì)量誤差校正法，屬于在編碼盤的任意碼道(簡(jiǎn)稱全碼)都可進(jìn)行編碼盤角度計(jì)量誤差全碼校正法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)編碼盤的角度計(jì)量誤差通常是采用直接在編碼盤上刻制封閉碼的方法進(jìn)行校正的。該方法按照編碼盤的計(jì)量分辨率和精度不同，從小的校正范圍開始，設(shè)計(jì)誤差校正范圍一次比一次增大的一次或二次、三次誤差校正區(qū)，這需要在編碼盤上刻制一個(gè)或二個(gè)、三個(gè)封閉碼。這種方法的缺陷在于當(dāng)原設(shè)計(jì)的某一次校正范圍不夠大時(shí)，必須修改硬件即重新刻制編碼盤或重新刻制狹縫(多狹縫或單狹縫)才能變更誤差校正范圍，這樣既費(fèi)工費(fèi)，又不利于大批量生產(chǎn)，有時(shí)由于結(jié)構(gòu)尺寸的限制，這種變更難以實(shí)現(xiàn)；另外，隨著分辨率和精度的要求越高，編碼盤上的碼道越多，給編碼盤精度的進(jìn)一步提高帶來限制，同時(shí)使制造成本增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種編碼盤上所有碼道都具有各自封閉碼的編碼盤角度計(jì)量誤差全碼校正法。
本發(fā)明的目的可通過以下步驟實(shí)現(xiàn)通過對(duì)編碼盤和狹縫間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，并對(duì)各碼道的交變光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，獲得一組作為編碼盤角度計(jì)量的絕對(duì)周期碼的各位代碼輸出方波A1、A2、A3、A1……、An-1、An；其中A1成作為A2的封閉碼，即A2封；通過對(duì)編碼盤的精碼狹縫設(shè)置光電轉(zhuǎn)換，獲得兩個(gè)相位相差90°的原始方波精信號(hào)J和J封；對(duì)方波信號(hào)J封進(jìn)行信號(hào)電平后沿觸發(fā)逐次分頻，獲得一簇頻率依次成倍減小的90°相位輸出方波信號(hào)An封、An-1封……A4封、A3封；它們分別作為0°相位信號(hào)An、An-1……A4、A3的封閉碼；可在編碼盤的任意碼道位置上設(shè)置誤差校正區(qū)；如在An碼道位置設(shè)置誤差校正區(qū)，根據(jù)An封、An-1、An-2、An-3……A1在某計(jì)量位置碼道的奇偶原則，判斷An-2、An-3……A1碼道的端點(diǎn)誤差，若為偶數(shù)，不進(jìn)行校正；若為奇數(shù)，則進(jìn)行校正；當(dāng)計(jì)量位置在An-2碼道左端點(diǎn)的左邊校正區(qū)時(shí)，若An封、An-1、An-2、An-3為奇數(shù)，進(jìn)行減校正，校正量為An碼道周期的1/4角度值；當(dāng)計(jì)量位置在An-2碼道左端點(diǎn)的右邊校正區(qū)時(shí)，若An封、An-1、An-2、An-3為奇數(shù)，進(jìn)行加校正，校正量為An碼道周期的1/4角度值；依次類推，對(duì)An-2碼道的右端點(diǎn)以及對(duì)An-3、An-4……、A1碼道端點(diǎn)誤差進(jìn)行校正，其校正范圍都是An碼道周期的±1/4角度值。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)通過對(duì)編碼盤的精碼狹縫設(shè)置光電轉(zhuǎn)換和電學(xué)分頻，得到了編碼盤角度計(jì)量的絕對(duì)周期碼各位代碼的封閉碼，這樣在編碼盤的任意碼道位置上都可設(shè)置誤差校正區(qū)，實(shí)現(xiàn)了編碼盤角度計(jì)量誤差全碼校正的目的。另外，假如在調(diào)試和使用中發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)的某一次(如An位置)誤差校正范圍不夠大時(shí)，可重新選取An-1位置為誤差校正區(qū)，用An-1封、An-2去校正An-3、An-4、……A1碼道的端點(diǎn)誤差，這種變更不需要重新刻劃編碼盤(或狹縫)上新的封閉碼和重新制作電學(xué)硬件。因此，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，方法簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，生產(chǎn)成本低，加工工序短。
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。



圖1為實(shí)施例的編碼盤計(jì)量角度誤差校正原理圖。
圖2所示標(biāo)志表示編碼盤原始絕對(duì)周期碼道。
圖3所示標(biāo)志表示編碼盤原始絕對(duì)周期碼道的封閉碼A10封、A2封。
圖4所示標(biāo)志表示電學(xué)逐次分頻后得到的封閉碼A9封∽A3封。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，該實(shí)施例是一個(gè)典型的十位編碼盤展開示意圖。通過對(duì)編碼盤和狹縫間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，并對(duì)各碼道的交變光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，獲得一組作為編碼盤角度計(jì)量的絕對(duì)周期碼的各位代碼輸出方波A1、A2、A3、A4……A9、A10，其中A1是A2的封閉碼，即A2封。編碼盤原始絕對(duì)周期碼道(也即碼道經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后得到的輸出方波高電平)用圖2所示標(biāo)志表示。其中，A1(即A2封)、A2、A3、A1、A5、A6、A7、A8、A9和A10組成十位絕對(duì)周期碼的各位代碼，最小分辨率為21.1′。編碼盤上A10和A2碼道的封閉碼A10封、A2封(也是經(jīng)光電轉(zhuǎn)換得到的輸出方波高電平)，用圖3所示標(biāo)志表示。
本發(fā)明實(shí)施例通過對(duì)編碼盤的精碼狹縫設(shè)置光電轉(zhuǎn)換，獲得兩個(gè)相位相差90°的原始方波精信號(hào)J和J封。對(duì)J封(即A10封)輸出方波信號(hào)進(jìn)行七次電學(xué)分頻后，得到七個(gè)頻率依次成倍減小的90°相位輸出方波信號(hào)A9封、A8封、A7封、A6封、A5封、A4封、A3封，用圖4所示標(biāo)志表示。這七個(gè)方波和A2封和A10封一起作為該編碼盤十位絕對(duì)周期碼各位代碼相對(duì)應(yīng)的封閉碼。
附圖1中陰影部分如I、II，分別表示某個(gè)計(jì)量位置設(shè)置的校正區(qū)。當(dāng)計(jì)量位置在I區(qū)時(shí)，A7、A8、A9、A10的正確代碼為0010(相對(duì)應(yīng)的代碼角度值為63.28′)。如果編碼盤出現(xiàn)制造誤差、安裝偏心、軸系晃動(dòng)等情況引起各碼道的端點(diǎn)發(fā)生變化，就會(huì)引起代碼值的變化。例如A8的左端點(diǎn)提前轉(zhuǎn)換(即左端點(diǎn)伸長(zhǎng))，此時(shí)在I區(qū)，代碼A7、A8、A9、A10會(huì)變成0110，與原正確代碼0010相比，產(chǎn)生了+21.1′的誤差。如A8的左端點(diǎn)延遲轉(zhuǎn)換(即左端點(diǎn)縮短)，則在II區(qū)，A7、A8、A9、A10的代碼會(huì)產(chǎn)生-21.1′的誤差。
本發(fā)明實(shí)施例在最精碼道A10設(shè)置誤差校正區(qū)，根據(jù)A10封、A9、A8、A7……A2、A1碼道的奇偶原則，判斷A8、A7……A2、A1碼道端點(diǎn)誤差是否需要校正。如在圖1中I區(qū)，A10封、A9、A8、A7為奇數(shù)就進(jìn)行減校正，即在已讀取的代碼角度值中減去21.1′，從而得到正確代碼值。若A10封、A9、A8、A7為偶數(shù)，就不進(jìn)行校正。
同樣，在II區(qū)，如果A10封、A9、A8、A7為奇數(shù)時(shí)，進(jìn)行加校正，即在已讀到的A7、A8、A9、A10代碼角度值中加上21.1′，得到正確代碼值。而A10封、A9、A8、A7為偶數(shù)時(shí)就不進(jìn)行校正。
由上可知，在A10碼道設(shè)置誤差校正區(qū)，其校正范圍為±21.1′。該校正范圍為正負(fù)一個(gè)分辨率，即A10碼道周期的±1/4角度值。
本發(fā)明實(shí)施例通過電學(xué)分頻后，編碼盤上十位絕對(duì)周期碼的每一位代碼都有相對(duì)應(yīng)的封閉碼，因此，在編碼盤任意某一位碼道位置上都可設(shè)置誤差校正區(qū)，實(shí)現(xiàn)了編碼盤角度計(jì)量誤差的全碼校正。實(shí)際上，沒有必要在所有每一位碼道位置上都設(shè)置誤差校正區(qū)，根據(jù)精度和可靠性要求，只需設(shè)置有限次(如一次、二次或三次)誤差校正區(qū)即可。
本發(fā)明實(shí)施例在A10精碼位置設(shè)置第一校正區(qū)，用A10封和A9去校正A8、A7碼道的端點(diǎn)誤差，誤差校正范圍為±21.1′。
本發(fā)明實(shí)施例在A7碼道位置設(shè)置第二校正區(qū)，用A7封、A6去校正A5、A4碼道的端點(diǎn)誤差，誤差校正范圍為±2.81°。如A5碼道端點(diǎn)誤差小于2.81°，而A4碼道的端點(diǎn)誤差為3.5°時(shí)，超出了±2.81°的校正范圍，使對(duì)A4碼道的誤差校正無法進(jìn)行。本發(fā)明則可將校正區(qū)位置從原來設(shè)置在A7碼道位置更改為設(shè)置在A6碼道位置上，即用A6封、A5去校正A4、A3碼道的誤差。更改后的第二校正區(qū)的范圍擴(kuò)大了一倍，為±5.62°，使A4碼道端點(diǎn)的誤差(3.5°)得到了有效校正。
本發(fā)明實(shí)施例在A4碼道位置設(shè)置第三校正區(qū)，用A4封、A3去校正編碼盤次高位碼道A2和最高位碼道A1的端點(diǎn)誤差，其誤差校正范圍達(dá)到了極大值，即士22.5°。
權(quán)利要求
1.一種編碼盤角度計(jì)量誤差全碼校正法，其特征在于包含下列步驟通過對(duì)編碼盤和狹縫間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，并對(duì)各碼道的交變光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，獲得一組作為編碼盤角度計(jì)量的絕對(duì)周期碼的各位代碼輸出方波A1、A2、A3、A4……、An-1、An；其中A1成作為A2的封閉碼，即A2封；通過對(duì)編碼盤的精碼狹縫設(shè)置光電轉(zhuǎn)換，獲得兩個(gè)相位相差90°的原始方波精信號(hào)J和J封；對(duì)方波信號(hào)J封進(jìn)行信號(hào)電平后沿觸發(fā)逐次分頻，獲得一簇頻率依次成倍減小的90°相位輸出方波信號(hào)An封、An-1封……A4封、A3封；它們分別作為0°相位信號(hào)An、An-1……A4、A3的封閉碼；可在編碼盤的任意碼道位置上設(shè)置誤差校正區(qū)；如在An碼道位置設(shè)置誤差校正區(qū)，根據(jù)An封、An-1、An-2、An-3……A1在某計(jì)量位置碼道的奇偶原則，判斷An-2、An-3……A1碼道的端點(diǎn)誤差，若為偶數(shù)，不進(jìn)行校正；若為奇數(shù)，則進(jìn)行校正；當(dāng)計(jì)量位置在An-2碼道左端點(diǎn)的左邊校正區(qū)時(shí)，若An封、An-1、An-2、An-3為奇數(shù)，進(jìn)行減校正，校正量為An碼道周期的1/4角度值；當(dāng)計(jì)量位置在An-2碼道左端點(diǎn)的右邊校正區(qū)時(shí)，若An封、An-1、An-2、An-3為奇數(shù)，進(jìn)行加校正，校正量為An碼道周期的1/4角度值；依次類推，對(duì)An-2碼道的右端點(diǎn)以及對(duì)An-3、An-4……、A1碼道端點(diǎn)誤差進(jìn)行校正，其校正范圍都是An碼道周期的±1/4角度值。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種編碼盤角度計(jì)量誤差全碼校正法。該方法解決了現(xiàn)有技術(shù)必須通過重新刻制編碼盤或狹縫才能變更角度計(jì)量誤差校正區(qū)的問題。該方法通過對(duì)各碼道的交變光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和對(duì)最精位封閉碼信號(hào)進(jìn)行信號(hào)電平后沿逐次分頻，獲得編碼盤角度計(jì)量的絕對(duì)周期碼的封閉碼方波信號(hào)，并在編碼盤任意碼道位置上設(shè)置誤差校正區(qū)，根據(jù)方波信號(hào)A
文檔編號(hào)G01D13/00GKCN1166917SQ00132033
公開日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2000年11月30日
發(fā)明者葉盛祥 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan