一種絕對式編碼器及其測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及編碼器領(lǐng)域，尤其涉及一種絕對式編碼器及其測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)代制造業(yè)的生產(chǎn)中，對機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的精確度提出了越來越高的要求。編碼器是 影響機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)精確度的一個關(guān)鍵器件，其在機(jī)械轉(zhuǎn)軸運(yùn)動過程中反饋軸位信息給控制系統(tǒng) W達(dá)到精確控制轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動位置和速度的目的。
[0003] 編碼器分為絕對式和相對式兩種，絕對式編碼器可W反映機(jī)械轉(zhuǎn)軸相對于已預(yù)定 原點(diǎn)的位置信息，而相對式編碼器反映的則是當(dāng)前軸位相對于之前軸位的位置信息。
[0004] 目前很多絕對式編碼器，采用的編碼方式均為格雷碼編碼。即在碼盤上刻上多道 碼道，每條碼道上依次有2、4、8、16. .. 2^道刻線。在編碼器工作時，由光源發(fā)出的光照射碼 盤，通過讀取每道刻線的亮暗，W此獲得一組碼值來唯一對應(yīng)一個軸位。此種編碼器雖然原 理簡單，工作可靠，抗干擾性強(qiáng)，但其碼盤制造工藝復(fù)雜，所能刻的最大碼道數(shù)和最大刻線 數(shù)也有一定的限度，不能滿足超高分辨率加工生產(chǎn)的要求。
[0005] 中國專利CN200710006964. 7公開了一種編碼器，將該編碼器安裝于電機(jī)或通過 電機(jī)驅(qū)動的機(jī)器上、檢測出位置信息或速度信息的編碼器，從表示各種各樣內(nèi)部的原因，外 部原因或是長時間所引起的編碼器信號特性值的時效變化的信息，從而獲得對故障預(yù)測有 價值的信息和對確定警報間斷地發(fā)出的原因有價值的信息，從而提高編碼器的可維護(hù)性； 該技術(shù)方案主要對傳統(tǒng)編碼器輸出的信號進(jìn)行處理W提高編碼的效果，但其并沒有解決 現(xiàn)有編碼器分辨率受碼盤限制的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)編碼器編碼器分辨率受碼盤限制的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種 絕對式編碼器，該編碼器可W擺脫碼盤的限制，控制分辨率獲得大幅度的提升。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下的技術(shù)方案： 一種絕對式編碼器，包括主軸、激光光源、光敏陣列傳感器、電路系統(tǒng)部件及外殼，所述 主軸上安裝有激光光源，所述電路系統(tǒng)部件固定于所述主軸底端，所述光敏陣列傳感器安 裝于所述外殼內(nèi)壁，所述外殼安裝于所述電路系統(tǒng)部件上。
[0008] 作為本技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述光敏陣列傳感器W所述主軸為軸線環(huán)形陣 列分布于所述外殼內(nèi)壁上，所述光敏陣列傳感器由CMOS (Complementary Metal-Oxide Semicon化ctor，互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體（W下簡稱為CMOS))光敏元件集成而成。
[0009] 作為本技術(shù)方案的另一種改進(jìn)，所述光敏陣列傳感器用于接收所述激光光源射出 的激光并轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號輸出到所述電路系統(tǒng)部件中。
[0010] 作為本技術(shù)方案的再一種改進(jìn)，所述電路系統(tǒng)部件通過電刷為所述激光光源提供 電源，并用于將所述光敏陣列傳感器輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號1或0。
[0011] 優(yōu)選地，所述電路系統(tǒng)部件包括只讀存儲器，所述只讀存儲器存儲記錄有所述互 補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體光敏元件受激光照射時及光敏陣列傳感器中其他互補(bǔ)性氧化金屬半 導(dǎo)體光敏元件未受激光照射時產(chǎn)生的的碼值及其碼值相對應(yīng)軸位角度。
[0012] 優(yōu)選地，所述碼值為二進(jìn)制碼值。
[0013] 同時，本發(fā)明還提供了該絕對式編碼器的測量方法，包括W下步驟： 51、 通過聯(lián)軸器將編碼器的主軸與待測量機(jī)械轉(zhuǎn)軸相連，主軸與機(jī)械轉(zhuǎn)軸做同步旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動，同時激光光源通電，發(fā)出直線激光； 52、 光敏陣列傳感器上的互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體光敏元件接收到激光信號后將激光信 號轉(zhuǎn)換為一系列模擬電壓信號，并將該模擬電壓信號輸出到步驟S3中的電路系統(tǒng)部件； 53、 電路系統(tǒng)部件將步驟S2中光敏陣列傳感器輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 1或0,具體地為：將接收到激光信號的互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體光敏元件輸出的模擬電壓信 號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號1，將沒接收到激光信號的互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體光敏元件輸出輸出的 模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號0,從而得出一具體的碼值； 54、 將步驟S3得出的具體碼值與所述電路系統(tǒng)部件中只讀存儲器中存儲記錄的每一 個所述互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體光敏元件的碼值進(jìn)行查找比對，查找得出步驟S3所得出的 具體碼值相對應(yīng)的軸位角度，即得出被測軸此時實際的軸位角度； 55、 通過485協(xié)議將步驟S4得出的被測軸實際軸位角度輸出到被測軸電機(jī)控制系統(tǒng) 進(jìn)行反饋處理，實現(xiàn)精確控制轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動位置和速度。
[0014] 進(jìn)一步，所述具體碼值相對應(yīng)的軸位角度由W下公式求得：
【主權(quán)項】
1. 一種絕對式編碼器，其特征在于，包括主軸、激光光源、光敏陣列傳感器、電路系統(tǒng)部 件及外殼，所述主軸上安裝有激光光源，所述電路系統(tǒng)部件固定于所述主軸底端，所述光敏 陣列傳感器安裝于所述外殼內(nèi)壁，所述外殼安裝于所述電路系統(tǒng)部件上。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種絕對式編碼器，其特征在于，所述光敏陣列傳感器W所述 主軸為軸線環(huán)形陣列分布于所述外殼內(nèi)壁上，所述光敏陣列傳感器由互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo) 體光敏元件集成而成。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種絕對式編碼器，其特征在于，所述光敏陣列傳感器用于接 收所述激光光源射出的激光并轉(zhuǎn)換為一系列模擬電壓信號輸出到所述電路系統(tǒng)部件中。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種絕對式編碼器，其特征在于，所述電路系統(tǒng)部件通過電刷 為所述激光光源提供電源，并用于將所述光敏陣列傳感器輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號1或0。
5. 如權(quán)利要求1或4所述的一種絕對式編碼器，其特征在于，所述電路系統(tǒng)部件包括只 讀存儲器，所述只讀存儲器存儲記錄有所述互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體光敏元件受激光照射時 及光敏陣列傳感器中其他互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體光敏元件未受激光照射時產(chǎn)生的的碼值 及其碼值相對應(yīng)軸位角度。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種絕對式編碼器，其特征在于，所述碼值為二進(jìn)制碼值。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種絕對式編碼器的測量方法，其特征在于，包括W下步驟： 51、 通過聯(lián)軸器將編碼器的主軸與待測量機(jī)械轉(zhuǎn)軸相連，主軸與機(jī)械轉(zhuǎn)軸做同步旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動，同時激光光源通電，發(fā)出直線激光； 52、 光敏陣列傳感器上的互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體光敏元件接收到激光信號后將激光信 號轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號，并將該模擬電壓信號輸出到步驟S3中的電路系統(tǒng)部件； 53、 電路系統(tǒng)部件將步驟S2中光敏陣列傳感器輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 1或0,具體地為：將接收到激光信號的互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體光敏元件輸出的模擬電壓信 號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號1，將沒接收到激光信號的互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體光敏元件輸出輸出的 模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號0,從而得出一具體的碼值； 54、 將步驟S3得出的具體碼值與所述電路系統(tǒng)部件中只讀存儲器中存儲記錄的每一 個所述互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體光敏元件的碼值進(jìn)行查找比對，查找得出步驟S3所得出的 具體碼值相對應(yīng)的軸位角度，即得出被測軸此時實際的軸位角度； 55、 通過485協(xié)議將步驟S4得出的被測軸實際軸位角度輸出到被測軸電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn) 行反饋處理，實現(xiàn)精確控制轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動位置和速度。
8. 如權(quán)利要求7所述的一種絕對式編碼器的測量方法，其特征在于，所述具體碼值相 對應(yīng)的軸位角度由下式求得： ^ 360 , B =--K|QB m 巧 慰3' 其中：沒為當(dāng)前角度；n為光敏陣列傳感器中互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體光敏元件的個數(shù)； m為當(dāng)前的碼值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種絕對式編碼器，屬于編碼器領(lǐng)域，該編碼器包括主軸，所述主軸上安裝有激光光源，所述電路系統(tǒng)部件固定于所述主軸底端，所述光敏陣列傳感器安裝于所述外殼內(nèi)壁，所述外殼安裝于所述電路系統(tǒng)部件上，同時本發(fā)明還公開了該編碼器的測量方法，本發(fā)明以光敏陣列傳感器代替碼盤，解決現(xiàn)有技術(shù)編碼器分辨率受碼盤限制的技術(shù)問題，編碼器的測量分辨率獲得大幅度的提升，無需專用碼盤，制造加工成本大大降低。
【IPC分類】G01D5-347
【公開號】CN104596557
【申請?zhí)枴緾N201510007517
【發(fā)明人】王新力
【申請人】佛山輕子精密測控技術(shù)有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月8日