CN107091654A - 一种高容错游标码盘 - Google Patents

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申春明
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Changchun Huitong Photoelectric Technology Co Ltd
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    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation

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Abstract

本发明涉及一种高容错游标码盘，属于绝对值编码器的一个部件。包含4条码道，由外向内分别为码道N、码道M、码道S、码道P，码道N与码道M相差一个刻线，码道N与码道P相差一个刻线，码道M的刻线数量M=2m，码道S的刻线数量S=2n×（2n‑1），其中m＝10~∞，n＝5~∞，m=2n。优点是结构新颖，通过增加多条码道并配合相应码制来达到降低对码盘制成精度的要求，进一步降低了对码盘每个刻线刻画精度的要求，下降到可量产的水平，从而达到了产品化的门槛。

Description

一种高容错游标码盘
技术领域
本发明属于绝对值编码器的一个部件，尤其是指一种游标码盘，为绝对值编码器提供反馈源。
背景技术
绝对值编码器可以记录编码任意位置的绝对位置值，实现方案普遍有如下几种，格雷码，自然二进制，伪随机序列，游标。其中游标原理码盘的优点在于无需特殊编码，实现原理简单易懂，但缺点在于相邻码道的差值过小，对码盘的刻画精度有极高的要求，不易产品化。
国内金属码盘的制备一般采用腐蚀，电铸，激光雕刻等方法，但就算精度最高的电铸工艺也只能达到0.1mm的制成精度，但这远小于游标原理要求的最小精度要求，提升码盘的制成工艺水平是需要社会大环境的提升来提高的。
发明内容
本发明提供一种高容错游标码盘，以解决游标码盘存在的相邻码道的差值过小、对码盘的刻画精度有极高的要求、不易产品化的问题。
本发明采取的技术方案是：包含4条码道，由外向内分别为码道N、码道M、码道S、码道P，码道N与码道M相差一个刻线，码道N与码道P相差一个刻线，码道M的刻线数量M=2m，码道S的刻线数量S=2n×（2n-1），其中m＝10~∞，n＝5~∞，m=2n；
本发明所述码道M的半径大于等于40mm。
本发明的优点是结构新颖，通过对游标原理的深入分析，通过增加多条码道并配合相应码制来达到降低对码盘制成精度的要求，增加了两条码道将码盘的容差提高了2k倍,k取决于实际分辨率设计；通过两次分区之前将需要一次定位到精确位置的需求降低为可以分次、分区识别，达到降低对码盘制成精度的要求；在于第一次分区之后，受限与圆形码盘，按此思路无法进行第二次分区，而本发明第二次分区打破了固有思路，增加第四条码道的同时，通过光学***的配合，将光电池错开摆放，这样就在原有分区的基础上有增加了2倍的分区，进一步降低了对码盘每个刻线刻画精度的要求，下降到可量产的水平，从而达到了产品化的门槛。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的A部放大图，图中光电池1位于码盘上方，并对齐码道M、码道S、码道P；
图3是图1的B部放大图，图中光电池2位于码盘下方，并对齐码道N、码道M、码道S。
具体实施方式
包含4条码道，由外向内分别为码道N、码道M、码道S、码道P，码道N与码道M相差一个刻线，码道N与码道P相差一个刻线，码道M的刻线数量M=2m，码道S的刻线数量S=2n×（2n-1），其中m＝10~∞，n＝5~∞，m=2n；
所述码道M的半径大于等于40mm。
下边通过具体应用实例来进一步说明本发明。
如图1所示，以M=210，N=210-1，S=25×（25-1），P=210-1-1，码道M所在的半径为40mm，刻线长度1mm,为例进行说明：
通过M=210，N=210-1，可以实现游标解算，其原理在于M-N的角度差即当前位置的绝对位置值，此时每个刻线M与N的角度差值为40×2×π/210-（40+1）×2×π/（210-1）=0.24543-0.25181=-0.0064mm，因此每个刻线的误差要小于0.0064mm/2=3.2um，而国内的金属码盘制成精度一般在100um左右，所以此时无法达到产品化目的；
因此另外设计了S码道，其码制为S=25×（25-1），将M码道分为32个区域，然后在每个区域内进行游标细分，因此M-N只需要可识别1/32即可，较之前需要识别到一个刻线1/1024，容差提高了32倍(1024/32=32)，其误差要求将变为，32×（40×2×π/210-（40+1）×2×π/（210-1））=32×（0.24543-0.25181）=32×（-0.0064）=-102.4um,对误差的容差增大的32倍；
但是此误差的极限仍然与理论比较接近，风险较大，还是无法量产，因此在此基础上设计了第四条P码道，并采用双光电池技术，如图2，上面的光电池对齐M、S、P码道，图3，下面的光电池对齐N、M、S码道，由上面的光电池1将码盘分成两个对称的512，496，511码制的游标码盘，再由下面的光电池2识别是在哪个码盘区域，这样误差又将降低一位，达到102.4×2=204.8um，远大于100um，符合码盘制成精度，达到量产标准。

Claims (2)

1.一种高容错游标码盘，其特征在于：包含4条码道，由外向内分别为码道N、码道M、码道S、码道P，码道N与码道M相差一个刻线，码道N与码道P相差一个刻线，码道M的刻线数量M=2m，码道S的刻线数量S=2n×（2n-1），其中m＝10~∞，n＝5~∞，m=2n。
2.根据权利要求1所述的一种高容错游标码盘，其特征在于：所述码道M的半径大于等于40mm。
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