CN108592960B - 绝对值编码器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种绝对值编码器及其工作方法，本绝对值编码器包括：编码盘，所述编码盘设置有若干独立的且均匀分布在码道上的码区；所述码区包括标识码，且位于码区的前端或后端。本发明提供的绝对值编码器及其对应的编码和解码方法，其编码方式简单，易于实现，降低了码盘的制造难度，解码以码区为单位，大大提高了解码速度，调整码及校验码的使用提高了纠错能力，使得整个解码过程又快又准。

Description

绝对值编码器及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种绝对值编码器及其工作方法。

背景技术

旋转编码器是工业中重要的机械位置角度、长度、速度反馈并参与控制的传感器。根据角度检测原理，可分为光学式、磁式、感应式和电容式，根据其刻度方法及信号输出形式可分增量值编码器、绝对值编码器、绝对值多圈编码器。

增量式编码器是一种相对的位置信息的变化，从一点变化到另一点的信号的增加与减少的计算，也称为“相对式”，它需要后续设备的不间断的计数，由于每次的数据并不是独立的，而依赖于前面的读数，对于前面数据受停电与干扰所产生的误差无法判断，从而造成误差累计。总结起来就是：1、断电问题；2、信号抗干扰问题；3、后续设备的资源利用问题，尤其是高分辨率编码器，后续设备要全程跟踪采样。

基于增量式的上述缺点，人们发明了“绝对式工作模式”，它是指设备在初始化后，确定一个零点，以后所有的位置信息是与这个“零点”的绝对位置，它无需后续设备的不间断的计数，而是直接读取当前位置值，对于停电与干扰所可能产生的误差，由于每次读数都是独立不受前面的影响，从而不会造成误差累计，这种称为接收设备的“绝对式”工作模式。

事实上将接收设备的“绝对式工作模式”与绝对值编码器的“绝对式”的混淆，它与绝对值编码器的“绝对编码”完全不是一个概念，它存在计数误差及累加误差、计数装置供电故障、高速时计数无法响应等可能性。

而绝对值编码器是指编码器内部的所有位置值在编码生成后，其量程内所有的位置已经“绝对”地确定在编码器内，每一个位置独立并具有唯一性，它的内部及外部每一次数据读取，都不依赖于前次的数据读取，无论是编码器内部还是编码器外部，都不存在“计数”与前次读数的累加计算。所以真正的绝对编码器的定义，是指编码位置与量程内所有的位置的绝对对应，其不依赖于内部及外部的计数累加而独立、唯一的绝对编码。

综上所述在具有高速、安全性等特征的应用场合要求下，最好使用真正意义上的绝对值编码器，所有的位置独立、唯一、绝对，以确保数据的绝对可靠与高速准确性。在此情况下，本发明推出了一种解码速度快，抗干扰能力强的绝对值编码和解码方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种绝对值编码器及其工作方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种绝对值编码器，包括：编码盘，所述编码盘设置有若干独立的且均匀分布在码道上的码区；所述码区包括标识码，且位于码区的前端或后端。

进一步，所述标识码包括单码或者条码序列组合。

进一步，每个所述码区长度相同，适于互助识码；并且各码区独立唯一，以适于直接定位识别当前位置。

进一步，所述码区还包括位于标识码后侧的数据码，若干校验位，以及调整位。

进一步，所述数据码独立唯一，且适于直接定位当前位置；以及所述数据码由固定长度的连续的码组成，或由校验码将数据码分成两组；其中所述校验码适于校验部分或全部数据码。

进一步，所述调整位适于调整标识码的透光或不透光属性的一致性。

进一步，所述校验码适于采用补码形式。

又一方面，本发明还提供了一种绝对值编码器的工作方法，包括编码方法和解码方法。

进一步，所述编码方法包括：

编码盘依照一定规律依次设置若干码区且设定第一码区的起始位置；其中

所述码区包括标识码和数据码，所述标识码位于数据码的前端或后端；

所述数据码中间通过至少一个校验码或调整码进行分割以获得多组数据码，且确定各组数据码中的二进制对应的编码转换进制，并在编码盘上依次对连续周期以实现编码。

进一步，所述解码方法包括：

定位图像信号中所有的标识码，将一码区中的多组数据码中的二进制转换为相应十进制数，并通过相应编码转换进制将对应十进制数转换为码区编号；

根据码区编号和码盘分辨率获得该码区的大约角度；

然后再根据拍摄的图像中心位置且结合码区长度，以及识别码和校验码的位置确定码区的精确角度。

本发明的有益效果是，本发明提供的绝对值编码器及其对应的编码和解码方法，其编码方式简单，易于实现，降低了码盘的制造难度，解码以码区为单位，大大提高了解码速度，调整码及校验码的使用提高了纠错能力，使得整个解码过程又快又准。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的绝对编码器的工作原理示意图；

图2（a）是本发明的绝对值编码器的编码方法以码区为单位的示意图一；

图2（b）是本发明的绝对值编码器的编码方法以码区为单位的示意图二；

图3是本发明的绝对值编码器的编码方法以码区为单位的示意图三。

图中，光源1，码盘2、CCD3、透镜41、42。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种运算较简单，计算量较小且测量速度较快、硬件成本较低，抗干扰能力强的绝对值编码器，其包括：编码盘依照一定规律依次设置透光码和不透光码，透光码和不透光码有多种宽度；其中，以一固定宽度的单码（或条码序列的组合）作为标识码，两个标识码之间为一码区，各码区长度相等，且各码区中的条码组合方式唯一。

所述识别码可以位于数据码的前端或后端，在本申请的实施例中，均以前端为例。

在本实施例中，以码区为单位，每个码区独立唯一，长度相同，其宽度数据位（可以简称为宽度）可以限定为20。

在本实施例中，所述码区包括标识码，数据码，若干校验位，若干调整位，且互信息多，增加纠错能力。

在本实施例中，标识码可以是唯一特定宽度的单码或若干特定码序列的组合，提高标识码的唯一性，降低识别难度。

在本实施例中，校验位用来校验部分或全部数据码，提高纠错能力。

在本实施例中，调整位用来调整标识码的透光或不透光属性的一致性。

在本实施例中，相邻码区可以互助识码，提高纠错能力；并且还可以跨码区进行识码，提高识码速度，提高效率。

在本实施例中，校验位采用补码形式，控制数据码的宽度，降低读码的难度。

实施例2

在实施例1基础上，本实施例2还提供了一种绝对值编码器的工作方法，包括编码方法和解码方法。

所述编码方法包括：编码盘依照一定规律依次设置若干码区且设定第一码区的起始位置；其中所述码区包括标识码和数据码，所述标识码位于数据码的前端或后端；所述数据码中间通过至少一个校验码或调整码进行分割以获得多组数据码，且确定各组数据码中的二进制对应的编码转换进制，并在编码盘上依次对连续周期以实现编码。

在本实施例中，以两组为例，即所述数据码中间通过校验码分割成两组，且确定第一组数据码中的二进制对应的编码转换进制，第二组数据码中二进制对应的编码转换进制，并在编码盘上依次对连续周期以实现编码。

具体的，见图2（a）和图2（b），本实施例提供的一种绝对值编码器的编码方法包括：编码盘依照一定规律依次设置透光码和不透光码，透光码和不透光码有多种宽度；其中，以一固定宽度的单码（或条码序列的组合）作为标识码，两个标识码之间为一码区，各码区长度相等，且各码区中的条码组合方式唯一。

透光码和不透光码宽度经校验码和调整码调整后比例为1:2:3:6四种，其中标识码是以1+6的亮暗条码组合，为了控制数据码的宽度，将数据码分成两组，中间加上校验码，两组数据码的宽度数据位为1+4、4，为了控制数据位的宽度，选取所能代表数据的二进制对应的编码转换进制范围分别为2-14和1-14，每个码区亮暗条码总宽度为20，在360度的编码盘上，用上述方法可以有13×14=182共182个周期，这里依次选取180个连续周期，如需更加细化，则只需要增加数据码组合的位数即可（也就是增大二进制对应的编码转换进制范围）。

本解码方法包括：基于由CCD测量到的图像信号，定位出图像信号中所有的标识码，根据图像信号的中心位置，定位出当前所在的码区，无须进行信号匹配，根据当前码区的数据码组合可以直接计算出实际位置。根据标识码中心位置可以确定当前的精确位置。

具体的，所述解码方法包括：定位图像信号中所有的标识码，将一码区中的多组数据码中的二进制转换为相应十进制数，并通过相应编码转换进制将对应十进制数转换为码区编号；根据码区编号和码盘分辨率获得该码区的大约角度；然后再根据CCD拍摄的图像中心位置且结合码区长度，以及识别码和校验码的位置确定码区的精确角度。

以图3为例，本实施例的一种绝对值编码器的解码方法包括：从图3看，第一个码区（左侧码区）的二进制数据位转换成十进制分别为5、10；第二个码区（右侧码区）的二进制数据位转换成十进制分别为10、4（且两码区之间是连续码区，此处省略未画出），然后通过相应编码转换进制将对应十进制数转换为码区编号，这里定义一个计算公式 (A-X)×N+B=F，将数据码十进制值为2、1的码区作为所***区起始位置，那么由公式可以计算出码区编号；其中本公式中A表示第一组数据码对应的十进制数，B表示第二组数据码对应的十进制数，X表示A数据码对应的十进制起始值，B表示编码转换进制的取值，以图3为例，则第一个码区（5-2）×14 +10 = 52 、第二个码区（10-2）×14 +4 = 116。因选取180个周期，所以每个周期代表2度（分辨率），可以得到现在两个码区的大约位置104、232度位置。然后再根据拍摄的图像中心位置且结合码区长度20，以及标识码和校验位的位置，可以分别推出现在的相对精确位置，然后把计算出来的相对精确位置综合出最后结果。

本发明的绝对值编码器的编码和解码方法中，编码方式简单，明了易于实现，降低了码盘的制造难度，解码时以唯一特定宽度的单码或若干特定码序列的组合，可以大大提高标识码识别的准确度，而且码区内部的条码仅有固定几种且与标识码具有一定的比例关系，识别过程中可以据此增加识别条码的效率，降低错误条码出现的概率。最后由于各码区中亮暗条码的组合方式唯一，所以只需正确识别由目标区域内部条码排列方式，即可直接定位其在码盘的位置，无须进行条码匹配，大大减少了搜寻目标点位置时的计算量，降低了芯片CPU使用率，提高了测量速度。而且使用了校验位和调整位，大大增加条码的纠错能力。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (1)

1.一种绝对值编码器的工作方法，包括编码方法和解码方法，其特征在于，

所述编码方法包括：

编码盘依照一定规律依次设置若干码区且设定第一码区的起始位置；其中

所述码区包括标识码和数据码，所述标识码位于数据码的前端或后端；

所述数据码中间通过至少一个校验码或调整码进行分割以获得多组数据码，且确定各组数据码中的二进制对应的编码转换进制，并在编码盘上依次对连续周期以实现编码；

所述解码方法包括：

定位图像信号中所有的标识码，将一码区中的多组数据码中的二进制转换为相应十进制数，并通过相应编码转换进制将对应十进制数转换为码区编号；

根据码区编号和码盘分辨率获得该码区的大约角度；

然后再根据拍摄的图像中心位置且结合码区长度，以及识别码和校验码的位置确定码区的精确角度。