一種新型編碼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及編碼器領(lǐng)域，尤其涉及一種新型編碼器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)代制造業(yè)的生產(chǎn)中，對(duì)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的精確度提出了越來(lái)越高的要求。編碼器是 影響機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)精確度的一個(gè)關(guān)鍵器件，其在機(jī)械轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)過程中反饋軸位信息給控制系統(tǒng) 以達(dá)到精確控制轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)位置和速度的目的。
[0003] 編碼器分為絕對(duì)式和相對(duì)式兩種，絕對(duì)式編碼器可以反映機(jī)械轉(zhuǎn)軸相對(duì)于已預(yù)定 原點(diǎn)的位置信息，而相對(duì)式編碼器反映的則是當(dāng)前軸位相對(duì)于之前軸位的位置信息。
[0004] 目前很多絕對(duì)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... 2a道刻線。在編碼器工作時(shí)，由光源發(fā)出的光照射碼 盤，通過讀取每道刻線的亮暗，以此獲得一組碼值來(lái)唯一對(duì)應(yīng)一個(gè)軸位。此種編碼器雖然原 理簡(jiǎn)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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)編碼器分辨率受碼盤限制的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種新 型編碼器，該編碼器可以擺脫碼盤的限制，控制分辨率獲得大幅度的提升。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供如下的技術(shù)方案：
[0007] 新型編碼器，包括旋轉(zhuǎn)軸、光源、遮光板、感光元件、電路系統(tǒng)部件及外殼，所述感 光元件固定于旋轉(zhuǎn)軸一端，所述遮光板位于該感光元件的前方并固定于所述外殼內(nèi)壁上， 該遮光板上開有兩個(gè)通光孔，所述光源位于該遮光板的下方并固定于所述電路系統(tǒng)部件正 中處上，所述電路系統(tǒng)部件固定于所述外殼底端，形成一體，以方便安裝測(cè)量。本編碼器工 作時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)感光元件旋轉(zhuǎn)，遮光器固定于外殼內(nèi)壁上，光源透過通光孔照在感光元件 上，留下兩個(gè)圓光區(qū)，兩個(gè)圓光區(qū)中間形成一個(gè)暗點(diǎn)，該暗點(diǎn)則為當(dāng)前旋轉(zhuǎn)軸的角度位置， 即被測(cè)軸的角度位置，該暗點(diǎn)的位置通過感光元件及電路系統(tǒng)部件的測(cè)量即可得到；由于 光的衍射，光源通過孔照射到感光元件時(shí)并非直線傳播，這將使得光源照射到感光元件上 的兩個(gè)圓光區(qū)變大，致使兩個(gè)圓光區(qū)中間的暗點(diǎn)變得更小，使得暗點(diǎn)的位置可以更加精確， 也就是軸的角度位置更加精確。
[0008] 作為本技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述外殼為中部鏤空的圓柱體。
[0009] 作為本技術(shù)方案的另一種改進(jìn)，所述遮光板呈圓柱體狀，且直徑小于所述外殼內(nèi) 壁直徑。
[0010] 作為本技術(shù)方案的再一種改進(jìn)，所述感光元件由光敏元件集成，該光敏元件可以 為CHIOS光敏元件也可以是其他光敏元件，并將光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)輸出到 所述電路系統(tǒng)部件中。
[0011] 作為本技術(shù)方案的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述電路系統(tǒng)部件包括信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊和位置查 詢模塊，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊用于將光敏元件輸出的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)1或〇,形 成碼值；光敏元件受光照射時(shí)及其他光敏元件未受光照射時(shí)產(chǎn)生碼值，所述位置查詢模塊 存儲(chǔ)記錄有與其碼值相對(duì)應(yīng)的軸位角度。
[0012] 總之，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)先比具有如下的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
[0013] 本實(shí)用新型以旋轉(zhuǎn)軸、光源、遮光板、感光元件、電路系統(tǒng)部件及外殼形成一個(gè)新 型編碼器，與傳統(tǒng)的編碼器相比，降低了制作難度，縮短了生產(chǎn)周期，大幅降低了生產(chǎn)成本， 本實(shí)用新型通過利用光的衍射，在感光元件上形成一暗點(diǎn)，通過測(cè)量該暗點(diǎn)的位置即可獲 得被測(cè)軸的角度位置，無(wú)須碼盤，突破并遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)碼盤測(cè)量技術(shù)的測(cè)量極限，測(cè)量精度 和分辨率都有很大的提1?。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本實(shí)用新型新型編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2為電路系統(tǒng)部件示意圖；
[0016] 圖3為感光元件在工作時(shí)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 附圖僅用于示例性說(shuō)明，不能理解為對(duì)本專利的限制。
[0018] 對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說(shuō)明可能省略是可以理解 的。
[0019] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯 然，所描述的實(shí)施例僅僅是實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新 型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0020] 如圖1所述，為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的新型編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖，包括旋轉(zhuǎn)軸 1、光源2、遮光板3、感光元件4、電路系統(tǒng)部件5及外殼6,所述感光元件4由光敏元件集成 并固定于旋轉(zhuǎn)軸1 一端，所述遮光板3上開有兩個(gè)通光孔31并位于該感光兀件4的前方， 以保證通光孔中的光線可以照射到感光元件4上，光敏元件受到光線的照射時(shí)，即可將光 信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)，同時(shí)該遮光板3固定于所述外殼6內(nèi)壁上，形成一體，所述光源 2位于該遮光板3的下方并固定于所述電路系統(tǒng)部件5正中處上，光源2由電路系統(tǒng)部件5 提供電源，電路系統(tǒng)部件5固定于所述外殼6底端，形成一體；如圖2所示，電路系統(tǒng)部件包 括信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊41和位置查詢模塊42,所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊41用于將光敏陣列傳感器輸出 的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)1或〇,形成碼值；所述位置查詢模塊42存儲(chǔ)記錄有光敏 元件受光照射時(shí)及其他光敏元件受光照射時(shí)產(chǎn)生的的碼值及其碼值相對(duì)應(yīng)軸位角度；本編 碼器工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸1帶動(dòng)感光元件4旋轉(zhuǎn)，如圖3所示，光線透過通光孔31照在感光元件 4上，留下兩個(gè)圓光區(qū)310,兩個(gè)圓光區(qū)中間形成一個(gè)暗點(diǎn)311，則該暗點(diǎn)311為當(dāng)前旋轉(zhuǎn)軸 的角度位置，即被測(cè)軸的角度位置；感光元件4旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，暗點(diǎn)311也跟著旋轉(zhuǎn)，那么該暗 點(diǎn)311在該感光元件上形成一個(gè)圓形軌跡,本實(shí)施例中，暗點(diǎn)311在感光元件4上形成的圓 形軌跡優(yōu)選為由10個(gè)cmos光敏元件組成，則1個(gè)cmos光敏元件對(duì)應(yīng)的角度為36度，隨著 感光元件4上形成的圓形軌跡上的光敏元件數(shù)的增多，測(cè)量的分辨率也就越高。（為便于說(shuō) 明，此圓上只有10個(gè)光敏元件，實(shí)際有多個(gè)），則光敏元件輸出的模擬電壓信號(hào)經(jīng)電路系統(tǒng) 部件中的信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊41轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)1或0,形成具體的碼值，如表1所示，將該碼值 傳輸?shù)轿恢貌樵兡K42中，與位置查詢模塊42存儲(chǔ)記錄的光敏元件受光照射時(shí)及其他光 敏元件受光照射時(shí)產(chǎn)生的的碼值進(jìn)行查找比對(duì)，從而得出被測(cè)軸此時(shí)的位置角度，比如表1 中的1100000110,其相對(duì)應(yīng)的角度為0度，其中" 1"表示光敏元件受到光照射，本實(shí)施例中， 一圓光區(qū)310內(nèi)的光敏元件數(shù)目為兩個(gè)，"0"表示光敏元件未受到光照射，那么在兩對(duì)數(shù)字 "11"之間的單個(gè)數(shù)字"0"則為暗點(diǎn)311相對(duì)應(yīng)的光敏元件，也就此時(shí)被測(cè)軸的位置角度。 同理，被測(cè)軸在不同的旋轉(zhuǎn)角度，感光元件的受光情況不同，從而可得出被測(cè)軸在不同時(shí)刻 的旋轉(zhuǎn)角度，在此就不再一一贅述。
[0021] 由于光的衍射，光源通過孔照射到感光元件時(shí)并非直線傳播，這將使得光源照射 到感光元件上的兩個(gè)圓光區(qū)310變大，致使兩個(gè)圓光區(qū)310中間的暗點(diǎn)311變得更小，使得 暗點(diǎn)311的位置可以更加精確，也就是被測(cè)軸的角度位置更加精確。
[0022] 表 1 :
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型編碼器，包括旋轉(zhuǎn)軸、光源、遮光板、感光元件、電路系統(tǒng)部件及外殼，其特 征在于，所述感光元件固定于旋轉(zhuǎn)軸一端，所述遮光板位于該感光元件的前方并固定于所 述外殼內(nèi)壁上，所述遮光板上開有兩個(gè)通光孔，所述光源位于該遮光板的下方并固定于所 述電路系統(tǒng)部件正中處，所述電路系統(tǒng)部件固定于所述外殼底端，形成一體。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種新型編碼器，其特征在于，所述外殼為中部縷空的圓柱體。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種新型編碼器，其特征在于，所述遮光板呈圓柱體狀，且直徑 小于所述外殼內(nèi)壁直徑。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種新型編碼器，屬于編碼器領(lǐng)域，本編碼器包括旋轉(zhuǎn)軸，所述感光元件固定于旋轉(zhuǎn)軸一端，所述遮光板位于該感光元件的前方并固定于所述外殼內(nèi)壁上，所述遮光板上開有兩個(gè)通光孔，所述光源位于該遮光板的下方并固定于所述電路系統(tǒng)部件正中處，所述電路系統(tǒng)部件固定于所述外殼底端，形成一體。本實(shí)用新型的編碼器與傳統(tǒng)的編碼器相比，降低了制作難度，縮短了生產(chǎn)周期，大幅降低了生產(chǎn)成本，本實(shí)用新型通過利用光的衍射，在感光元件上形成一暗點(diǎn)，通過測(cè)量該暗點(diǎn)的位置即可獲得被測(cè)軸的角度位置，無(wú)須碼盤，突破并遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)碼盤測(cè)量技術(shù)的測(cè)量極限，測(cè)量精度和分辨率都有很大的提高。
【IPC分類】G01D5-34, G01B11-26
【公開號(hào)】CN204373671
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520010523
【發(fā)明人】王新力
【申請(qǐng)人】佛山輕子精密測(cè)控技術(shù)有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年1月8日