CN220708412U - 一种狭缝部、光电编码器、伺服电机和伺服*** - Google Patents

Abstract

本说明书实施例提供了一种狭缝部、光电编码器、伺服电机和伺服***，其中，狭缝部应用于光电编码器，狭缝部包括：第一绝对狭缝阵列，第一绝对狭缝阵列具有沿测量方向按第一间距等间隔形成的第一明暗图案，第一明暗图案中的明条纹等宽且面积变化，以实现所述光电编码器的绝对位置解算。在本说明书实施例中，由于第一明暗图案中明条纹等宽且面积变化，对应的，透过明条纹或经过明条纹反射的光信号的强度也是变化的，使得反射或透射的光信号的强度与当前光源照射的明条纹的面积正相关，从而可以利用一条狭缝阵列唯一解算出当前的绝对位置，有效的减小了狭缝部的体积。

Description

一种狭缝部、光电编码器、伺服电机和伺服***

技术领域

本说明书实施例涉及编码器技术领域，特别涉及一种狭缝部、光电编码器、伺服电机和伺服***。

背景技术

光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，光电编码器是由光源、光码盘(或光栅尺)和光电接收阵列组成。光码盘或光栅尺上可以刻有多条狭缝阵列，每条狭缝阵列均需要一个与其对应的光电接收阵列。光源发出的光照射在码盘上，以使码盘反射出或透射出被狭缝阵列中的明暗条纹调制后的光信息，光电接收阵列可以接收上述光信息并转换为电信号，从而解算出当前的位置信息。

现有技术中，绝对光电编码器采用的解算方式主要有两种：数字编码解算方式和游标解算方式，其中数字编码解算方式可靠性较高，但数字编码解算方式往往需要两条及以上绝对值狭缝阵列才可实现绝对位置可靠解算，且使用数字编码解算方式为实现更高刻线数细分以提高解算精度往往还需要增加额外增量狭缝阵列。即现有技术通常需要采用3条或3条以上的狭缝阵列才能实现高精度的绝对位置解算，而采用多个狭缝阵列的方案在体积上受限，无法应用于小型编码器中。

由此可见，使得采用现有技术中的技术方案无法借助单一绝对值狭缝阵列实现高精度绝对位置解算。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本说明书实施例提供了一种狭缝部、光电编码器、伺服电机和伺服***，以解决现有技术中无法借助单一绝对值狭缝阵列实现高精度绝对位置解算的问题。

本说明书实施例提供了一种狭缝部，应用于光电编码器，所述狭缝部包括：第一绝对狭缝阵列，所述第一绝对狭缝阵列具有沿测量方向按第一间距等间隔形成的第一明暗图案，所述第一明暗图案中的明条纹等宽且面积变化，以实现所述光电编码器的绝对位置解算。

本说明书实施例还提供了一种光电编码器，包括：狭缝部，所述狭缝部包括：第一绝对狭缝阵列，所述第一绝对狭缝阵列具有沿测量方向按第一间距等间隔形成的第一明暗图案，所述第一明暗图案中的明条纹等宽且面积变化，以实现所述光电编码器的绝对位置解算；光源，用于向所述狭缝部发射测量光；第一绝对受光阵列，与所述狭缝部相对设置，所述第一绝对受光阵列用于接收所述第一绝对狭缝阵列反射或透射的测量光，通过感应所述测量光的光量变化生成绝对正余弦信号，所述绝对正余弦信号用于解算绝对位置。

本说明书实施例还提供了一种伺服电机，所述伺服电机包括：转子相对于定子旋转的旋转型电机，或者动子相对于定子移动的直线电机；以及所述光电编码器，用于检测所述转子或者所述动子的位置、速度以及加速度中的至少一个。

本说明书实施例还提供了一种伺服***，所述伺服***包括：转子相对于定子旋转的旋转型电机，或者动子相对于定子移动的直线电机；所述光电编码器，其检测所述转子或者所述动子的位置、速度以及加速度中的至少一个；以及控制器，用于根据所述光电编码器反馈的检测结果，控制所述旋转型电机或所述直线电机。

本说明书实施例提供了一种狭缝部，狭缝部可以设置有第一绝对狭缝阵列，用于调制光源照射的光，第一绝对狭缝阵列可以具有沿测量方向按第一间距等间隔形成的第一明暗图案。由于第一明暗图案中明条纹等宽且面积变化，因此，明条纹面积的变化会使得透过明条纹或经过明条纹反射的光信号的强度也发生对应的变化，明条纹面积越大则反射或透射的光信号的强度越强，对应的，接收反射或者透射的光信号的第一绝对受光阵列生成的绝对正余弦信号幅值也越大，使得生成的绝对正余弦信号的幅值与当前光源照射的明条纹的面积正相关，从而可以利用一条狭缝阵列通过确定绝对正余弦信号幅值唯一解算出当前的绝对位置。进而可以有效的减小狭缝部的体积，使其可以应用于小型编码器中。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本说明书实施例的进一步理解，构成本说明书实施例的一部分，并不构成对本说明书实施例的限定。在附图中：

图1是根据本说明书实施例提供的伺服***的示意图；

图2是根据本说明书实施例提供的一种狭缝部的示意图；

图3是根据本说明书实施例提供的一种狭缝部的另一示意图；

图4是根据本说明书实施例提供的第一明暗图案的示意图；

图5是根据本说明书实施例提供的第一明暗图案的另一示意图；

图6是根据本说明书实施例提供的应用于旋转电机的反射式光电编码器的结构示意图；

图7是根据本说明书实施例提供的应用于旋转电机的透射式光电编码器的结构示意图；

图8是根据本说明书实施例提供的应用于直线电机时透射式光电编码器的结构示意图；

图9是根据本说明书实施例提供的应用于直线电机时反射式光电编码器的结构示意图；

图10是根据本说明书实施例提供的受光元件与第一明暗图案的对应关系的示意图；

图11是根据本说明书实施例提供的受光元件与第一明暗图案的对应关系的另一示意图；

图12是根据本说明书实施例提供的绝对正余弦信号的示意图；

图13是根据本说明书实施例提供的正弦信号处理单元的电路拓扑图；

图14是根据本说明书实施例提供的双极性磁铁在直线型编码器中的结构示意图；

图15是根据本说明书实施例提供的双极性磁铁在旋转型编码器中的结构示意图；

图16是根据本说明书实施例提供的绝对正余弦信号与参考信号的示意图；

图17是根据本说明书实施例提供的参考狭缝阵列的示意图；

图18是根据本说明书实施例提供的参考信号的示意图；

图19是根据本说明书实施例提供的光电编码器的结构示意图；

图20是根据本说明书实施例提供的采用数值编码方式形成的绝对图案的示意图；

图21是根据本说明书实施例提供的增量狭缝阵列与第一绝对狭缝阵列的对比示意图；

图22是根据本说明书实施例提供的光电编码器的结构示意图。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本说明书实施例的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本说明书实施例，而并非以任何方式限制本说明书实施例的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本说明书实施例公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本领域的技术人员知道，本说明书实施例的实施方式可以实现为一种***、装置设备、方法或计算机程序产品。因此，本说明书实施例公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。

虽然下文描述流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本说明书实施例提供了一种狭缝部、光电编码器、伺服电机和伺服***，该光电编码器可应用于直线电机、旋转电机等相关产品上，用于检测电机的位置、电机M的速度(也可以称为转速、角速度等)、电机M的加速度(也可以称为旋转加速度、角加速度等)中的至少一个。当然，可以理解的是还可以应用于其它可能的器件或者设备，例如：机器人等，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在一种可行的实施场景中，本说明书实施例提供的光电编码器优选的可以应用于伺服***，以旋转电机为例，伺服***可以如图1中所示。所述伺服***可以包括：伺服电机600和控制器300，伺服电机600可以包括旋转电机100和光电编码器200，伺服***(servomechanism)可以是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)任意变化的自动控制***，伺服电机600可以是指包含编码器以服从控制信号指挥的电机。

在本实施场景中，旋转电机100和光电编码器200可以同轴安装，光电编码器200可以通过检测旋转电机轴(转子)的位置，来确定旋转电机100实际运行的当前位置、速度或加速度，并输出表示该位置的检测数据给控制器，该检测数据可以为下文中所述的绝对位置。

在本实施场景中，控制器按照上位机的给定值和光电编码器200反馈的检测数据计算偏差，并根据该偏差调节控制量，从而得到控制信号发送给旋转电机100，以控制旋转电机100按照调节后的控制信号旋转。

名词解释：

1、狭缝部210：狭缝部210是在不透明的基底上按预设编码方式编制形成的明暗相间的狭缝阵列，狭缝阵列可以用于调制光源照射的光。在应用于旋转电机时，上述狭缝部210可以为圆形的码盘；在应用于直线电机时，上述狭缝部210可以为直线型的栅尺。当然，狭缝部210不限于上述举例，还可以为其它可能的形态，所属领域技术人员在本说明书实施例技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本说明书实施例相同或相似，均应涵盖于本说明书实施例保护范围内。

2、狭缝阵列，狭缝阵列可以刻有多个狭缝，“狭缝”是形成于狭缝部210并对从光源射出的光实现反射(包括反射型衍射)、透射(包括透射型衍射)等作用的区域。多个狭缝可以沿测量方向形成预设的明暗图案，由此构成狭缝阵列。在透射式编码器中透光的狭缝可以称为明条纹，不透光或者低透光的狭缝可以称为暗条纹；在反射式编码器中反光的狭缝可以称为明条纹，不反射或低反射的狭缝可以称为暗条纹，明条纹与暗条纹的定义是相对的，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

绝对狭缝阵列，可以是指当前光源照射的狭缝的位置可以根据该狭缝反射或透射的光信号在一个完整的测量周期内唯一确定的狭缝阵列，从解算出绝对位置。绝对位置是指狭缝部210在一周内相对于原点的位置，绝对狭缝阵列的一周内设有一个原点，以该原点为基准形成绝对图案。

增量狭缝阵列，可以是指等间隔规则地重复的狭缝阵列，上述间隔是指增量狭缝阵列中的明条纹之间的间隔，光源每经过一个明条纹就产生一次光线的明暗变化，每一次明暗变化可以转变成计数脉冲，从而得到增量位置。增量狭缝阵列不具有零点，增量位置是相对位移，需要基于零点进行相对位移的累加才能得到绝对位置。增量狭缝阵列与绝对狭缝阵列相比，能够实现高精度的位置解算。

3、光源220，可以为用于向狭缝阵列照射光的点光源，光源220发射的光可以是平行光或者是发散光，在一些实施例中可以采用LED(Light Emitting Diode，发光二极管)。当然可以理解的是，也可以采用其它可能的光源类型，具体的可以根据实际需求选择，具体的可以根据实际情况选择，本说明书实施例对此不作限定。

4、受光阵列，包括沿测量方向排列的多个受光元件，用于接收狭缝阵列反射或透射的光，并将接收的光信号转换为电信号。上述受光元件为光敏元件，例如：光电二极管、光电三极管等，当然还可以采用其它的光敏元件，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

请参阅图2和图3，本实施方式可以提供一种狭缝部210，通过狭缝部210可以利用单条狭缝阵列实现绝对位置的解算。上述狭缝部210可以包括：第一绝对狭缝阵列211，所述第一绝对狭缝阵列211具有沿测量方向按第一间距等间隔形成的第一明暗图案，所述第一明暗图案中的明条纹等宽且面积变化，以实现所述光电编码器的绝对位置解算。

在本实施方式中，上述狭缝部210可以设置有第一绝对狭缝阵列211，第一绝对狭缝阵列211可以用于调制光源照射的光。上述第一绝对狭缝阵列211可以刻有多条狭缝，多条狭缝可以沿测量方向等间隔排列形成第一明暗图案。

在本实施方式中，上述测量方向可以为利用光学方式测量时被测对象的移动方向，在被测量对象是旋转型电机时，测量方向可以与以电机轴为中心轴的圆周方向一致；在被测量对象是直线型电机时，测量方向可以与直线型电机线性移动的方向一致。

在本实施方式中，上述第一明暗图案可以具有多个明条纹和暗条纹，暗条纹与明条纹依次交替排布，上述第一间距X₁可以是指暗条纹的宽度，也可以是指明条纹的宽度，也可以是指暗条纹和明条纹的宽度。对应的，等间隔可以表示第一明暗图案中的暗条纹等宽，也可以表示第一明暗图案中的明条纹等宽，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施方式中，明条纹的宽度可以等于暗条纹的宽度，在一些实施例中明条纹的宽度也可以不等于暗条纹的宽度，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施方式中，多个明条纹可以沿测量方向按第一间距X₁等间隔排列形成第一明暗图案，即各暗条纹按第一间距X₁等宽设置，此处第一间距X₁为暗条纹的宽度；或者，多个暗条纹可以沿测量方向按第一间距X₁等间隔排列形成第一明暗图案，即各明条纹按第一间距X₁等宽设置，此处第一间距X₁为暗条纹的宽度。当然，明条纹和暗条纹的宽度均可以设置为X₁，所属领域技术人员在本说明书实施例技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本说明书实施例相同或相似，均应涵盖于本说明书实施例保护范围内。

在本实施方式中，上述第一间隔X₁越小，细分精度越高，解算得到的绝对位置的精度也越高。上述第一间隔X₁可以为大于0的数值，例如：0.12毫米、0.2毫米、1毫米、1.35毫米、8.6毫米、1.1厘米等，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施方式中，由于第一明暗图案中明条纹等宽且面积变化，因此，明条纹面积的变化会使得透过明条纹或经过明条纹反射的光信号的强度也发生对应性变化，明条纹面积越大则反射或透射的光信号的强度越强，对应的，第一绝对受光阵列231经过转换处理后输出的绝对正余弦信号幅值也越大，使得第一绝对受光阵列231最终输出的绝对正余弦信号的幅值与当前光源照射的明条纹的面积正相关，从而可以根据第一绝对受光阵列231最终输出的绝对正余弦信号的幅值解算出绝对位置。

在一个实施方式中，所述第一明暗图案中的明条纹可以具有至少一个变化周期。

在本实施方式中，在第一明暗图案具有一个变化周期时，在一个完整的测量周期中，光源照射到第一绝对狭缝阵列211反射出或透射出的被第一明暗图案调制后的光信号的强度线性变化，对应的，第一绝对受光阵列经过转换处理后输出的绝对正余弦信号幅值也呈线性变化，每一个绝对正余弦信号幅值唯一对应一个绝对位置，从而可以利用一条绝对狭缝阵列实现绝对位置解算。

在本实施方式中，每个变化周期中明条纹的面积或长度可以不是重复变化的，即每个变化周期中明条纹的面积可以是不同的(每个变化周期中明条纹的数量可以是不同的)，或者每个变化周期中明条纹面积的变化趋势可以是不同。当然可以理解的是，第一明暗图案中明条纹的面积也可以是周期性重复变化的，即每个变化周期的面积是相同的，且每个变化周期中明条纹面积的变化趋势是相同的。具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施方式中，第一明暗图案还可以具有多个变化周期。在第一明暗图案具有多个变化周期的情况下，每个变化周期中明条纹面积的变化趋势可以是不相同的，例如：明条纹等宽，在第一变化周期明条纹长度从0.1厘米递增到0.9厘米，第二变化周期明条纹长度从1厘米递增到1.5厘米等，使得每个明条纹的面积均是唯一的，从而在一个测量周期中可以唯一解算出光源照射的明条纹所在的位置，得到绝对位置。当然，第一明暗图案的设置不限于上述举例，所属领域技术人员在本说明书实施例技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本说明书实施例相同或相似，均应涵盖于本说明书实施例保护范围内。

在本实施方式中，每个变化周期的面积也可以是不同的，即每个变化周期中明条纹的数量可以是不同的，具体的可以根据实际情况设计，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施方式中，图2是中给出了应用于直线电机时狭缝部210的示例，图2中的狭缝部210为栅尺，第一绝对狭缝阵列211沿图中所示的测量方向排列。在透射式方案中，图2中灰色条纹为高透射区域，白色区域为非透射区域(或低透射区域)，光源发出的光照射到第一绝对狭缝阵列211，射入白色区域的光被遮挡住，无法穿过(或少量穿过)第一绝对狭缝阵列211，射入灰色条纹的光可顺利透过第一绝对狭缝阵列211，最终照射在第一绝对受光阵列231上。在反射式方案中，图2中白色区域为低反射区域，则灰色条纹为高反射区域，光源发出的光照射到第一绝对狭缝阵列211白色区域的光大部分均被吸收了，仅有少量的光被反射回来，射入灰色条纹的光大部分均被反射回来，反射回来的光照射到第一绝对受光阵列231上。

图2中暗条纹的宽度可以为X₁，明条纹的宽度可以为Y₁，第一间隔可以为X₁，在一些实施例中，X₁可以等于Y₁。其中，宽度的方向可以为测量方向，各明条纹沿着测量方向的长度相当于各明条纹的宽度。

在本实施方式中，图3是中给出了应用于旋转电机时狭缝部210的示例，图3中的狭缝部210为码盘，码盘的半径为R，码盘的原点O与电机的旋转轴连接，以带动码盘沿图中所示的测量方向旋转。第一绝对狭缝阵列211形成为以码盘的原点O为中心的环状阵列，在透射式方案中，图3中灰色条纹为高透射区域，白色区域为非透射区域(或低透射区域)，光源发出的光照射到第一绝对狭缝阵列211，射入白色区域的光被遮挡住，无法穿过(或少量穿过)第一绝对狭缝阵列211，射入灰色条纹的光可顺利透过第一绝对狭缝阵列211，最终照射在第一绝对受光阵列231上。在反射式方案中，图3中白色区域为低反射区域，则灰色条纹为高反射区域，光源发出的光照射到第一绝对狭缝阵列211白色区域的光大部分均被吸收了，仅有少量的光被反射回来，射入灰色条纹的光大部分均被反射回来，反射回来的光照射到第一绝对受光阵列231上。

图3中第一绝对狭缝阵列211具有两个变化周期：由长变短-由短变长，左半圆是一个变化周期，右半圆是一个变化周期，当然第一绝对狭缝阵列211不限于图中所示示例，所属领域技术人员在本说明书实施例技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本说明书实施例相同或相似，均应涵盖于本说明书实施例保护范围内。

图3中暗条纹的宽度可以为X₁，明条纹的宽度可以为Y₁，第一间隔可以为X₁，在一些实施例中，X₁可以等于Y₁。其中，宽度的方向可以为测量方向，各明条纹沿着测量方向的长度相当于各明条纹的宽度。

在本实施方式中，可根据实际应用场景调整狭缝阵列的形状以及明条纹长度变化规律，可根据光源220的选择以及光源220与狭缝阵列之间的距离关系更改对应的受光阵列的形状和面积，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

从以上的描述中，可以看出，本说明书实施例实现了如下技术效果：狭缝部可以设置有第一绝对狭缝阵列，第一绝对狭缝阵列可以用于调制光源照射的光，第一绝对狭缝阵列可以具有沿测量方向按第一间距等间隔形成的第一明暗图案。由于第一明暗图案中明条纹等宽且面积变化，因此，可以实现所述光电编码器的绝对位置解算。明条纹面积的变化会使得透过明条纹或经过明条纹反射的光信号的强度也发生对应性变化，明条纹面积越大则反射或透射的光信号的强度越强，使得生成的绝对正余弦信号的幅值与当前光源照射的明条纹的面积正相关，从而可以利用一条狭缝阵列通过感应光信号强度的变化唯一解算出当前的绝对位置。进而可以有效的减小狭缝部的体积，使其可以应用于小型编码器中。

在一个实施例中，上述明条纹的形状可以包括：矩形、扇形、梯形或不规则多边形，当然，明条纹的形状不限于上述举例，所属领域技术人员在本说明书实施例技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本说明书实施例相同或相似，均应涵盖于本说明书实施例保护范围内。

在本实施例中，同一狭缝阵列中的多个明条纹的形状可以是相同的也可以是不同的，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在一个实施例中，第一明暗图案中明条纹的面积可以按照正弦波趋势周期性变化，或者，所述第一明暗图案中明条纹的面积可以按照三角波趋势周期性变化。

在本实施例中，由于第一明暗图案中明条纹的宽度相等，因此，明条纹面积的变化可以等同于明条纹长度的变化。

在本实施例中，如图4中所示，第一明暗图案中明条纹的长度可以按照正弦波或余弦波趋势周期性变化，其中，按正余弦趋势周期变化时，可以将0-90°视为一个变化周期，或者，也可以将0-180°视为一个变化周期。在将0-180°视为一个变化周期时，由于同一明条纹的面积对应两个不同的位置，因此可以用过判断当前明条纹的长度的变化趋势(递增还是递减)从而确定当前处于区间，进而可以唯一解算出当前的绝对位置。

在本实施例中，如图5中所示，第一明暗图案中明条纹的长度可以按照三角波趋势周期性变化。当然可以理解的是，上述第一明暗图案中明条纹的长度还可以按照其它可能的趋势周期性变换，例如可以按照指数的趋势周期性变化，具体的可以根据实际情况设计，本说明书实施例对此不作限定。

基于同一实用新型构思，本说明书实施例中还提供了一种光电编码器，该光电编码器可以用于利用单条狭缝阵列实现绝对位置的解算。上述光电编码器可以包括：狭缝部210、光源220和第一绝对受光阵列231，其中，

狭缝部210可以包括第一绝对狭缝阵列211，第一绝对狭缝阵列211具有沿测量方向按第一间距以相等间隔形成的第一明暗图案，第一明暗图案中的明条纹等宽且面积变化，以实现所述光电编码器的绝对位置解算。

上述光源220用于向狭缝部210发射测量光；

上述第一绝对受光阵列211与狭缝部210相对设置，第一绝对受光阵列211用于接收第一绝对狭缝阵列211反射或透射的测量光，通过感应测量光的光量变化生成绝对正余弦信号，绝对正余弦信号用于解算绝对位置。

在本实施方式中，狭缝部210具体实现的方式和效果，可以与上述实施方式对照解释，在此不再赘述。

在本实施方式中，图2是中给出了应用于直线电机时狭缝部210的示例，图2中的狭缝部210为栅尺，第一绝对狭缝阵列211沿图中所示的测量方向排列。在透射式方案中，图2中灰色条纹为高透射区域，白色区域为非透射区域(或低透射区域)，光源发出的光照射到第一绝对狭缝阵列211，射入白色区域的光被遮挡住，无法穿过(或少量穿过)第一绝对狭缝阵列211，射入灰色条纹的光可顺利透过第一绝对狭缝阵列211，最终照射在第一绝对受光阵列231上。在反射式方案中，图2中白色区域为低反射区域，则灰色条纹为高反射区域，光源发出的光照射到第一绝对狭缝阵列211白色区域的光大部分均被吸收了，仅有少量的光被反射回来，射入灰色条纹的光大部分均被反射回来，反射回来的光照射到第一绝对受光阵列231上。

在本实施方式中，图3是中给出了应用于旋转电机时狭缝部210的示例，图3中的狭缝部210为码盘，码盘的半径为R，码盘的原点O与电机的旋转轴连接，以带动码盘沿图中所示的测量方向旋转。第一绝对狭缝阵列211形成为以码盘的原点O为中心的环状阵列。在透射式方案中，图3中灰色条纹为高透射区域，白色区域为非透射区域(或低透射区域)，光源发出的光照射到第一绝对狭缝阵列211，射入白色区域的光被遮挡住，无法穿过(或少量穿过)第一绝对狭缝阵列211，射入灰色条纹的光可顺利透过第一绝对狭缝阵列211，最终照射在第一绝对受光阵列231上。在反射式方案中，图3中白色区域为低反射区域，则灰色条纹为高反射区域，光源发出的光照射到第一绝对狭缝阵列211白色区域的光大部分均被吸收了，仅有少量的光被反射回来，射入灰色条纹的光大部分均被反射回来，反射回来的光照射到第一绝对受光阵列231上。

在本实施方式中，应用于旋转电机时反射式光电编码器的结构可以如图4中所示，狭缝部210与电机的旋转轴连接，以带动狭缝部210跟随电机的旋转轴旋转，从而实现对电机位置的检测。第一绝对狭缝阵列211设置在狭缝部210上，第一绝对受光阵列231与狭缝部210相对设置，第一绝对受光阵列231用于接收光源照射到第一绝对狭缝阵列211时反射的测量光。

在本实施方式中，光源220可以与第一绝对受光阵列231集成在一个光电池芯片中，从而可以节省一定的空间。当然光源220也可以独立于光电池芯片设置，第一绝对受光阵列231设置在光电池芯片中。在反射式方案中，光源220独立时可以设置在狭缝部210靠近第一绝对受光阵列231的一侧；在透射式方案中，光源220独立时第一绝对受光阵列231和光源可以分别设置在狭缝部210的两侧，具体的位置可以根据实际的需求通过光路设计确定，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施方式中，光源220可以设置一个，当然为了确保光强以及可靠度，也可以冗余设置多个光源，多个光源可以沿测量方向间隔设置，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施方式中，光源220可以照射至少部分狭缝阵列，第一绝对受光阵列231为了接受接收第一绝对狭缝阵列211反射或透射的测量光，可以与狭缝部210相对设置。在一些实施例中，为了准确的感应透射或反射的测量光的光量变化，第一绝对受光阵列231可以狭缝部210平行的相对设置，当然两者之间也可以呈夹角设置，具体的可以根据实际情况确定，本说明书上实施例对此不作限定。

在本实施方式中，由于第一明暗图案中明条纹等宽且面积变化，因此，可以实现所述光电编码器的绝对位置解算。明条纹面积的变化会使得透过明条纹或经过明条纹反射的光信号的强度也发生周期性变化，明条纹面积越大则反射或透射的光信号的强度越强，对应的，接收反射或者透射的光信号的第一绝对受光阵列231生成的绝对正余弦信号的幅值也越大，使得第一绝对受光阵列231生成的绝对正余弦信号的幅值与当前光源照射的明条纹的面积正相关，从而可以通过确定第一绝对受光阵列231输出的绝对正余弦信号的幅值解算出当前的绝对位置。

在一个实施例中，应用于旋转电机的反射式光电编码器的结构可以如图6中所示，狭缝部210与电机的旋转轴连接，以带动狭缝部210跟随电机的旋转轴旋转，从而实现对电机位置的检测。第一绝对狭缝阵列211设置在狭缝部210上，光源220和第一绝对受光阵列231集成在一个光电池芯片中，光电池芯片与狭缝部210相对设置，第一绝对受光阵列231用于接收光源照射到第一绝对狭缝阵列211时反射的测量光。

图6中示例性的将光源220和第一绝对受光阵列231集成在一个光电池芯片中，在一些实施例中，光源还可以独立于光电池芯片设置，具体的位置可以根据实际的需求通过光路设计确定，本说明书实施例对此不作限定。

在一个实施例中，应用于旋转电机的透射式光电编码器的结构可以如图7中所示，狭缝部210与电机的旋转轴连接，以带动狭缝部210跟随电机的旋转轴旋转，从而实现对电机位置的检测。第一绝对狭缝阵列211设置在狭缝部210上，第一绝对受光阵列231和光源220分别设置在狭缝部210的两侧，第一绝对受光阵列231和光源220相对设置，第一绝对受光阵列231用于接收光源照射到第一绝对狭缝阵列211时透射的测量光。

在本实施例中，光源220与狭缝部210之间还可以设置有透镜，用于将光源220射出的光进行聚焦，避免光的散射导致测量结果不准。

在一个实施例中，应用于直线电机时透射式光电编码器的结构可以如图8中所示，狭缝部210沿测量方向线性移动。第一绝对狭缝阵列211设置在狭缝部210的表面，第一绝对受光阵列231和光源220分别设置在狭缝部210的两侧，第一绝对受光阵列231和光源220相对设置，第一绝对受光阵列231用于接收光源照射到第一绝对狭缝阵列211时透射的测量光。

在一个实施例中，应用于直线电机时反射式光电编码器的结构可以如图9中所示，狭缝部210沿测量方向线性移动。第一绝对狭缝阵列211设置在狭缝部210的表面，光源220和第一绝对受光阵列231集成在一个光电池芯片中，光电池芯片与狭缝部210相对设置，第一绝对受光阵列231用于接收光源照射到第一绝对狭缝阵列211时反射的测量光。

图9中示例性的将光源220和第一绝对受光阵列231集成在光电池芯片上，在一些实施例中，光源还可以独立于光电池芯片设置，具体的位置可以根据实际的需求通过光路设计确定，本说明书实施例对此不作限定。

从以上的描述中，可以看出，本说明书实施例实现了如下技术效果：狭缝部可以设置有第一绝对狭缝阵列，第一绝对狭缝阵列可以具有沿测量方向按第一间距等间隔形成的第一明暗图案，第一绝对受光阵列与狭缝部相对设置，第一绝对受光阵列用于接收光源照射到第一绝对狭缝阵列反射或透射的测量光，通过感应所述测量光的光量变化生成绝对正余弦信号。由于第一明暗图案中明条纹等宽且面积变化，因此，明条纹面积的变化会使得透过明条纹或经过明条纹反射的光信号的强度也发生对应性变化，明条纹面积越大则反射或透射的光信号的强度越强，对应的，接收反射或者透射的光信号的第一绝对受光阵列生成的绝对正余弦信号的幅值也越大，使得第一绝对受光阵列生成的绝对正余弦信号的幅值与当前光源照射的明条纹的面积正相关，从而可以通过确定第一绝对受光阵列输出的绝对正余弦信号的幅值解算出当前的绝对位置。

在一个实施方式中，所述第一绝对受光阵列231可以具有多个沿所述测量方向排列的多个受光元件，所述多个受光元件中相邻四个受光元件可以用于接收所述第一明暗图案中一组明暗条纹反射或透射的测量光；其中，所述相邻四个受光元件生成的一组绝对正余弦信号可以包括：第一正弦电流信号Isin+、第一余弦电流信号Icos+、第二正弦电流信号Isin-、第二余弦电流信号Icos-。

在本实施方式中，第一绝对受光阵列231相邻的4个受光元件为可以一组，对应于第一明暗图案在第一绝对受光阵列231上投影的一组明暗条纹(一个明条纹一个暗条纹)，受光元件可以将感应的光信号转换为电信号输出，相同的信号可以连接至一起输出至后级放大电路。

在本实施方式中，分别利用两个受光元件对应一个明条纹和一个暗条纹，可以生成相位差为180度的正余弦电流信号，以消除共模噪声与偶次谐波的影响。当然可以理解的是，在一些实施例中也可以利用更多或者更少的受光元件接收一组明暗条纹反射或透射的测量光，例如：利用2个受光元件接收所述第一明暗图案中一组明暗条纹反射或透射的测量光，或者利用8个受光元件接收所述第一明暗图案中一组明暗条纹反射或透射的测量光。具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在一个实施例中，在直线型的应用场景中，受光元件与第一明暗图案的对应关系可以如图10中所示，深色条纹部分对应第一绝对狭缝阵列211，浅色条纹部分对应第一绝对受光阵列231，图10中框选的受光元件即为一组四个受光元件，从左到右分别输出第一正弦电流信号Isin+、第一余弦电流信号Icos+、第二正弦电流信号Isin-、第二余弦电流信号Icos-。

在一个实施例中，在旋转型的应用场景中，受光元件与第一明暗图案的对应关系可以如图11中所示，深色条纹部分对应第一绝对狭缝阵列211，浅色条纹部分对应第一绝对受光阵列231，图11中示例性的给出了第一绝对受光阵列231在相对于第一绝对狭缝阵列211移动时在两个不同位置处，第一绝对受光阵列231与第一绝对狭缝阵列211的对应关系。框选的受光元件即为一组四个受光元件，从左到右分别输出第一正弦电流信号Isin+、第一余弦电流信号Icos+、第二正弦电流信号Isin-、第二余弦电流信号Icos-。

在一个实施例中，以图10中的第一绝对狭缝阵列211为例，当第一绝对狭缝阵列211相对于第一绝对受光阵列231从右向左移动时，一组四个受光元件生成的绝对正余弦信号可以如图12中所示，其中，一组组明暗条纹应对应一个周期正余弦信号。为了方便理解，图12中仅示例性的给出了一条正弦电流信号Isin和余弦电流信号Icos，从图中可以看出正余弦信号的幅值与明条纹的面积的变化趋势是对应的。

在一个实施方式中，光电编码器200还可以包括：与所述第一绝对受光阵列231电性连接的第一绝对信号处理部410，所述第一绝对信号处理部410包含正弦信号处理单元411、余弦信号处理单元412和位移解算单元413；其中，

所述正弦信号处理单元411，用于基于所述第一正弦电流信号Isin+、第二正弦电流信号Isin-确定第一正弦电压信号Vsin+、第二正弦电压信号Vsin-；

所述余弦信号处理单元412，用于基于所述第一余弦电流信号Icos+、第二余弦电流信号Icos-确定第一余弦电压信号Vcos+、第二余弦电压信号Vcos-；

所述位移解算单元413，用于根据所述第一正弦电压信号Vsin+、第二正弦电压信号Vsin-、第一余弦电压信号Vcos+和第二余弦电压信号Vcos-确定所述一组绝对正余弦信号的幅值，并基于获取的特征信息集和所述幅值解算在当前变化周期中的目标位移；其中，所述特征信息集用于表征所述第一明暗图案中明条纹的面积与一个变化周期中位移的对应关系。

在本实施方式中，上述正弦信号处理单元411、余弦信号处理单元412和位移解算单元413可以基于硬件电路实现，也可以基于软件算法实现，也可以采用软硬结合的方式实现，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施方式的一个实施例中，上述正弦信号处理单元411可以如图13中所示的硬件电路实现，受光元件将生产的第一余弦电流信号Icos+、第二余弦电流信号Icos-分别输入两个高增益跨阻放大器(Transimpedance amplifier，TIA)，高增益跨阻放大器TIA用于将电流信息放大为电压信号，转换后的两个电压信号输入至全差分放大器(Fullydifferential amplifiers，FDA)中消除共模噪声与偶次谐波的影响，得到第一正弦电压信号Vsin+、第二正弦电压信号Vsin-。其中，I_bias为偏置电流，V_{ref_TIA}为高增益跨阻放大器TIA的参考电压，V_{ref_FDA}为全差分放大器FDA的参考电压，R_n、R_f、R_t为电阻，具体的阻值可以根据实际情况设计，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施例中，所述余弦信号处理单元412可以采用如图13中所示相同的电路对余弦信号进行处理，重复之处不再赘述。

在本实施方式中，可以直接将正弦信号处理单元411、余弦信号处理单元412输出的第一正弦电压信号Vsin+、第二正弦电压信号Vsin-、第一余弦电压信号Vcos+、第二余弦电压信号Vcos-输出至处理器(例如：MCU、FPGA等)通过软件的方式进行绝对位置解算，将第一正弦电压信号Vsin+、第二正弦电压信号Vsin-相减得到正弦信号，将第一余弦电压信号Vcos+、第二余弦电压信号Vcos-相减得到余弦信号，通过将正弦信号和余弦信号平方和再开方的方式可以得到绝对正余弦信号的幅值，再根据第一明暗图案中明条纹的面积与一个变化周期中位移的对应关系，可以确定出当前的目标位移。

在本实施方式中，特征信息集中可以包含多组键值对，每组键值对中可以包含在一个变化周期中一个明条纹的面积对应的位移。当然可以理解的是上述特征信息集可以为一条曲线，或者是拟合得到的公式，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施方式中，在只有一个变化周期，或者其它可能的情况下，解算出的目标位移可以就是当前的绝对位置，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施方式中，还可以采用硬件的方式实现所述位移解算单元413，例如：通过减法器、放大器、加法器等组成所述位移解算单元413，实现对目标位移的解算。当然，位移解算单元413实现的方式不限于上述举例，所属领域技术人员在本说明书实施例技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本说明书实施例相同或相似，均应涵盖于本说明书实施例保护范围内。

在一个实施方式中，所述变化周期可以为多个，所述光电编码器还可以包括：霍尔元件500、至少一个双极性磁铁600和参考信号处理部510，所述双极性磁铁600与所述霍尔元件500相对设置，其中，所述双极性磁铁600的磁极变化点与相邻两个所述变化周期的交界点对应设置；所述霍尔元件500用于在相对于所述双极性磁铁600沿所述测量方向移动时检测磁极变化，输出参考信号；所述参考信号处理部，与所述霍尔元件500电性连接，所述参考信号处理部用于根据所述参考信号判断当前所述光源照射的第一明暗图案位于第几个变化周期，输出判断结果。

在本实施方式中，由于光信号总是连续变化的，且考虑到解算精度以及多量程通用性，在狭缝阵列设计时往往会采用多周期重复性图案，即变化周期为多个，此时同一绝对正余弦信号的幅值并非对应唯一位移，需要借助辅助码道或辅助传感器件对同一幅值对应不同位移进行区分。

在本实施方式中，可以设置霍尔元件500、至少一个双极性磁铁600和参考信号处理部510。其中，双极性磁铁600的磁极变化点可以与相邻两个所述变化周期的交界点对应设置，当磁场发生变化时说明已由一个变化周期移动至另一变化周期，从而使得可以通过检测磁场的变化确认当前所处的变化周期。

在本实施方式中，霍尔元件500是一种半导体磁电器件，霍尔元件500是利用霍尔效应来进行工作的，可以用于检测磁场及其变化，在霍尔元件500检测到磁场发生变化时，输出的参考信号的电平会发生变化。因此，参考信号处理部510通过输出的参考信号的电平变化可以确定当前所述光源照射的第一明暗图案位于第几个变化周期

在本实施方式中，上述霍尔元件500可以为双极锁存霍尔器件，当然也可以采用其它可能的器件，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施方式中，上述双极性磁铁可以为长方形的，也可以为圆形的，也可以为椭圆形的，也可以为其它可能的形状，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施方式中，可以对上述霍尔元件500和双极性磁铁600等同替换为其它传感器件，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施方式中，由于霍尔元件500输出的参考信号同时具备增量功能，因此，可进一步利用参考信号进行更高精度的相对位置解算，从而实现高精度绝对位置解算。

在一个实施方式中，在所述光电编码器200为直线型编码器的情况下，所述双极性磁铁600的数量可以与所述变化周期的数量相等，所述双极性磁铁600沿所述测量方向间隔设置，相邻两个双极性磁铁600的磁极相反设置；在所述光电编码器200为旋转型编码器的情况下，所述双极性磁铁600设置在狭缝部210的中心。

在本实施方式中，为了准确的检测出当前所述光源照射的第一明暗图案位于第几个变化周期，双极性磁铁600的数量可以与所述变化周期的数量相等。

在所述光电编码器200为直线型编码器的情况下，所述双极性磁铁600的设置可以如图14中所示，霍尔元件500可以与第一绝对受光阵列231同步移动，双极性磁铁600设置在霍尔元件500的移动路径上，两个双极性磁铁600设置在变化周期的切换位置，相邻两个双极性磁铁600的磁极相反设置，安装方向分别为左N右S和左S右N。两个双极性磁铁600与第一绝对狭缝阵列211共同安装与直线电机定子或动子上，霍尔元件500与第一绝对受光阵列231安装于直线电机动子或定子上，保证当双极性磁铁600和第一绝对狭缝阵列211相对于第一绝对受光阵列231和霍尔元件500移动时，霍尔元件500电平切换点即为两区间切换点，则可通过霍尔元件500输出电平判断当前所在区间。图14中只截取了一部分，在实际应用中还可以设置有更多的双极性磁铁600，具体的可以根据实际情况确定。

在本实施方式中，为了节省体积，在所述光电编码器200为旋转型编码器的情况下，所述双极性磁铁600设置在狭缝部210的中心。在一些实施例中，双极性磁铁600设置可以与狭缝部210一体成型，也可以独立于狭缝部210设置，具体的可以根据实际情况确定本说明书中对此不作限定。

在所述光电编码器200为旋转型编码器的情况下，所述双极性磁铁600的设置可以如图15中所示，在狭缝部210中央安装双极性磁铁600，安装时双极性磁铁600磁极切换位置与变化周期的区间切换位置对齐，保证当双极性磁铁600和第一绝对狭缝阵列211相对于第一绝对受光阵列231和霍尔元件500旋转时，霍尔元件500电平切换点即为两区间切换点，则可通过霍尔元件500输出电平判断当前所在区间。

在一个实施例中，第一绝对受光阵列231输出的绝对正余弦信号与霍尔元件500输出的参考信号可以如图16中所示，图16中为32刻线第一绝对狭缝阵列211对应的信号示意图，参考信号电平的切换点对应第8、9周期绝对正余弦信号的切换点和第23、24周期绝对正余弦信号的切换点。其中，一组明暗条纹对应一个周期正余弦信号。

图15中是以2个变化周期为示例进行说明的，当然，双极性磁铁600的方式不限于上述举例，所属领域技术人员在本说明书实施例技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本说明书实施例相同或相似，均应涵盖于本说明书实施例保护范围内。

在一个实施方式中，所述变化周期可以为多个，所述狭缝部210还可以包括参考狭缝阵列212，所述参考狭缝阵列212具有沿所述测量方向按第二间距等间隔形成的第二明暗图案，所述第二明暗图案中明暗条纹的交界点与相邻两个所述变化周期的交界点对齐，所述第二间距大于所述第一间距。对应的，所述光电编码器200还可以包括：参考受光阵列232和参考信号处理部510；所述参考受光阵列232用于接收所述参考狭缝阵列212反射或透射的测量光，生成参考信号；所述参考信号处理部510，与所述参考受光阵列232电性连接，所述参考信号处理部510用于根据所述参考信号判断当前所述光源照射的第一明暗图案位于第几个变化周期，输出判断结果。

在本实施方式中，第二间距的长度可以等于一个变化周期的长度，第二明暗图案中明条纹和暗条纹的宽度可以等于第二间距，将第二明暗图案中明暗条纹的交界点与相邻两个所述变化周期的交界点对齐，从而可以通过检测第二明暗图案的明暗变化确定当前所述光源照射的第一明暗图案位于第几个变化周期。

在本实施方式中，由于参考狭缝阵列212同时具备增量功能，因此可进一步利用参考狭缝阵列212进行更高精度相对位置解算，从而实现高精度的绝对位置解算。

在一个实施例中，参考狭缝阵列212的设置可以如图17中所示，参考狭缝阵列212明暗条纹切换点与变化周期的区间切换位置对齐，参考受光阵列232可以为光电二极管，参考受光阵列232生成的参考信号输出至后级放大电路，参考信号经过高增益跨阻放大器可以放大为电压信号，再经过比较器与一固定参考电平作比较输出为高低电平信号，当参考狭缝阵列212相对于参考受光阵列232从右向左移动时，参考受光阵列232输出的放大后的电压信号及经比较后最终输出的参考信号可以如图18所示。

在一个实施方式中，所述光电编码器200还可以包括：绝对位置解算部440，所述绝对位置解算部440与所述第一绝对信号处理部410和所述参考信号处理部510电性连接，用于根据所述判断结果和所述目标位移解算得到第一绝对位置。

在本实施方式中，目标位移用于表征在一个变化周期内的绝对位置，判断结果用于表征当前所述光源照射的第一明暗图案位于第几个变化周期，因此结合判断结果和目标位移可以位移确定出当前的第一绝对位置。

在本实施方式中，由于参考狭缝阵列212同时具备增量功能，因此可进一步利用参考狭缝阵列212进行更高精度相对位置解算，从而实现高精度的绝对位置解算。

在一个实施例中，在所述光电编码器200为旋转式编码器时，所述光电编码器200可以如图19中所示，图19中示例性的将光源220、参考受光阵列232、第一绝对受光阵列231集成在一个光电池芯片中，在一些实施方式中光源也可以独立设置，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在一个实施方式中，所述狭缝部210还可以包括：第二绝对狭缝阵列213和第三绝对狭缝阵列214，所述第二绝对狭缝阵列213具有沿所述测量方向形成的第一绝对图案，所述第三绝对狭缝阵列214具有沿所述测量方向形成的第二绝对图案。

在本实施方式中，为了提高绝对位置的解算精度，还可以设置第二绝对狭缝阵列213和第三绝对狭缝阵列214，第二绝对狭缝阵列213和第三绝对狭缝阵列214均可以单独用于解算绝对位置，可以利用第二绝对狭缝阵列213和第三绝对狭缝阵列214解算得到的绝对位置与利用第一绝对狭缝阵列211解算得到的绝对位置进行校准，从而能实现更高精度的绝对位置解算。

在本实施方式中，由于工艺等技术上的限制，实际的狭缝阵列可能会存在偏差，因此可以冗余设置第二绝对狭缝阵列213和第三绝对狭缝阵列214，从而可以利用三条绝对狭缝阵列实现高精度的绝对位置解算。当然可以理解的是，在一些实施例中还可以仅设置两条绝对狭缝阵列，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施方式中，上述第二绝对图案和第三绝对图案中可以包含明暗区域，明暗区域排列规律可以是采用数字编码方式形成的确定的，上述数字编码方式可以包括：M序列编码、格雷码等。

在本实施方式中，采用数值编码方式形成的绝对图案可以如图20中所示，从图中可以看出其明暗区域的变化是不规律的，符合数字编码的规则，因此，基于这种绝对图案在一个测量周期中可以唯一确定出当前的绝对位置。

在本实施方式中，绝对图案可以是指狭缝的位置在一个测量周期内被唯一地确定的图案。例如：可以将原点设定在狭缝阵列一个适当的角度位置，以该原点为基准形成绝对图案。上述绝对位置是指在一个测量周期中当前位置的相对于原点的角度位置，在一个测量周期中绝对位置是唯一的。

在一个实施方式中，所述光电编码器200还可以包括：第二绝对受光阵列233和第三绝对受光阵列234，所述第二绝对受光阵列233和第三绝对受光阵列234与所述狭缝部210相对设置，其中，所述第二绝对受光阵列233用于接收所述第二绝对狭缝阵列213反射或透射的测量光，并生成第一绝对信号；所述第三绝对受光阵列234用于接收所述第三绝对狭缝阵列214反射或透射的测量光，并生成第二绝对信号；所述绝对正余弦信号用于选择所述第一绝对信号和所述第二绝对信号中的一个作为目标绝对信号，所述目标绝对信号用于解算第二绝对位置，并判断当前所述光源照射的第一明暗图案位于第几个变化周期。

在本实施方式中，上述第二绝对受光阵列233和第三绝对受光阵列234可以分别与第二绝对狭缝阵列213和第三绝对狭缝阵列214相对设置，以接收光源220照射到第二绝对狭缝阵列213和第三绝对狭缝阵列214时反射或透射的测量光。

在本实施方式中，由于冗余设置了第二绝对狭缝阵列213和第三绝对狭缝阵列214，因此，在实际计算时可以仅选其中一个的数据进行解算。而受工艺等因素的影响，在不同的角度位置处精度更高的绝对狭缝阵列可能是同的，例如：在60°是第二绝对狭缝阵列213的偏差更小，此时可以选择第二绝对受光阵列233输出的信号用于解算绝对位置。

在本实施方式中，可以在出厂前进行测试，获取在一个测量周期中第一绝对受光阵列231、第二绝对受光阵列233和第三绝对受光阵列234输出的绝对信号，并将获取的三个绝对信号跟与之对应的三个标准信号分别进行对比，从而确定出第一绝对受光阵列231输出的绝对正余弦信号与第二绝对受光阵列233和第三绝对受光阵列234输出的绝对信号之间的对应关系，得到对应关系数据集，根据该对应关系数据集可以根据所述绝对正余弦信号选择出第一绝对信号和所述第二绝对信号中的一个作为目标绝对信号。

在本实施方式中，在测试得到对应关系数据集后可以将其存储在编码器的预设位置处，以便在运行时可以及时获取。上述对应关系数据集可以为键值对、曲线或者拟合得到的公式等，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施方式中，第二绝对位置还可以辅助判断出当前所述光源220照射的第一明暗图案位于第几个变化周期，得到判断结果，从而可以结合该判断结果和第一绝对受光阵列231输出的绝对正余弦信号解算出另一绝对位置。

在本实施方式中，可以将第一绝对狭缝阵列211与采用数字编码的第二绝对狭缝阵列213和第三绝对狭缝阵列214，可以有效增加数字编码解算方式的细分能力，并解决运用数字信号编码进行解算往往会受限于尺寸的问题。

在本实施方式中，不对采用数字编码的绝对狭缝阵列的数量和具体形式进行限制，可能为一条码道或更多，例如：可以仅设置第二绝对狭缝阵列213，或者仅设置第三绝对狭缝阵列214，或者设置第二绝对狭缝阵列213和第三绝对狭缝阵列214，还可以设置更多的绝对狭缝阵列。只要设置的绝对狭缝阵列可以满足区分第一绝对狭缝阵列211同一幅值对应的不同变化周期即可，所属领域技术人员在本说明书实施例技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本说明书实施例相同或相似，均应涵盖于本说明书实施例保护范围内。

当然可以理解的是，还可以采用其它可能的方式确定目标绝对信号与所述第一绝对信号和所述第二绝对信号的对应关系，例如：在运行时利用机器学习算法实时分析确定，或者，采用其它可能的方式标定得到对应关系数据集，利用绝对正余弦信号选择第一绝对信号和第二绝对信号中的一个作为目标绝对信号的方式不限于上述举例，所属领域技术人员在本说明书实施例技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本说明书实施例相同或相似，均应涵盖于本说明书实施例保护范围内。

在一个实施方式中，所述狭缝部210还可以包括：增量狭缝阵列215，所述增量狭缝阵列215具有沿所述测量方向按第三间距等间隔形成的第三明暗图案，其中，所述第三间距小于所述第一间距。

在本实施方式中，还可设置更高刻线数的增量狭缝阵列215用以完成更高精度的低位位置解算，增量狭缝阵列215可以具有沿所述测量方向按第三间距等间隔形成的第三明暗图案。其中，第三间距小于第一间距说明增量狭缝阵列215的刻线精度高于第一绝对狭缝阵列211的刻线精度，因此，可以利用增量码道对解算出的第一绝对位置进行细分，从而得到更高精度的绝对位置。

在本实施方式中，上述第三明暗图案可以是以第三间距规则地重复的图案，利用第三绝对图案不能单独解算出绝对位置，但是通常第三明暗图案与绝对图案相比能够以更高的精度表示位置。

在本实施方式中，关于刻线精度，以旋转式编码器为例：在一圈360度内，第一绝对狭缝阵列211的刻线数为512(512条明暗条纹)，增量狭缝阵列215的刻线数为1024(1024条明暗条纹)，刻线数越多则明暗条纹的间距就越小，对应解算得到位置的进度也就越高。

在本实施方式中，增量狭缝阵列215与第一绝对狭缝阵列211的对比可以如图21中所示，从图21中可以看出增量狭缝阵列215中明条纹的分布相较于第一绝对狭缝阵列211更密级。当然，增量狭缝阵列215与第一绝对狭缝阵列211的设置不限于上述举例，所属领域技术人员在本说明书实施例技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本说明书实施例相同或相似，均应涵盖于本说明书实施例保护范围内。

在本实施方式中，在狭缝部210中可以设置增量狭缝阵列215和第一绝对狭缝阵列211，也可以设置增量狭缝阵列215、第二绝对狭缝阵列213和第一绝对狭缝阵列211，也可以设置增量狭缝阵列215、第二绝对狭缝阵列213、第三绝对狭缝阵列214和第一绝对狭缝阵列211，当然可以理解的是，还可以根据实际需求设计更多或者更少的狭缝阵列，不限于上述举例，所属领域技术人员在本说明书实施例技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本说明书实施例相同或相似，均应涵盖于本说明书实施例保护范围内。

在本实施方式中，增量狭缝阵列215和第一绝对狭缝阵列211的实施例中，还可以与上述参考狭缝阵列212的实施例、采用霍尔元件500的实施例组合实现绝对位置的解算，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在一个实施方式中，所述光电编码器200还可以包括：增量受光阵列235，所述增量受光阵列235与所述狭缝部210相对设置，其中，所述增量受光阵列235用于接收所述增量狭缝阵列235反射或透射的测量光，并生成增量信号，所述增量信号用于解算增量位置。

在本实施方式中，上述增量受光阵列235可以与增量狭缝阵列235相对设置，用以接收光源220照射到增量狭缝阵列235反射或透射的测量光。

在本实施方式中，增量受光阵列235与第一绝对受光阵列231的位置关系可以与狭缝部210上第一绝对狭缝阵列211与增量狭缝阵列215之间的位置关系对应，具体的可以根据实际光路进行设计，本说明书实施例对此不作限定。

在一个实施方式中，如图22中所示，所述光电编码器200还可以包括：信号选择部400、第一绝对信号处理部410、第二绝对信号处理部420、增量信号处理部430和绝对位置解算部440，其中，所述信号选择部400的输入端分别与所述第一绝对受光阵列231、第二绝对受光阵列233、第三绝对受光阵列234的输出端电性连接，用于基于所述绝对正余弦信号选择所述第一绝对信号和所述第二绝对信号中的一个作为目标绝对信号；所述第二绝对信号处理部420的输入端与所述信号选择部400的输出端电性连接，用于根据所述目标绝对信号解算得到所述第二绝对位置；所述第一绝对信号处理部410的输入端与所述第一绝对受光阵列231和所述第二绝对信号处理部233的输出端电性连接，用于利用所述第二绝对位置判断当前所述光源照射的第一明暗图案位于第几个变化周期，并根据判断结果和所述第一绝对受光阵列231输出的绝对正余弦信号解算得到第一绝对位置；所述增量信号处理部430的输入端与所述增量受光阵列235的输出端电性连接，用于根据所述增量信号解算增量位置；所述绝对位置解算部440的输入端与所述第一绝对信号处理部410、增量信号处理部430的输出端电性连接，用于利用所述增量位置对所述第一绝对位置进行细分得到目标绝对位置。

在本实施方式中，可以设置4条狭缝阵列，包含三条绝对狭缝阵列和一条增量狭缝阵列，对应的，可以设置4个受光阵列。图22中示例性的将光源220和4个受光阵列集成在一个光电池芯片中，当然在一些实施例中光源220也可以独立设置。此外，4个受光阵列不限于图22中所示的排列方式，所属领域技术人员在本说明书实施例技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本说明书实施例相同或相似，均应涵盖于本说明书实施例保护范围内。

在本实施方式中，可以按照以下步骤解算得到目标绝对位置：

步骤S101：利用第一绝对受光阵列231输出的绝对正余弦信号选择第一绝对信号和所述第二绝对信号中的一个作为目标绝对信号；

步骤S103：利用目标绝对信号完成高位绝对位置解算得到第二绝对位置；

步骤S104：利用第二绝对位置进行绝对正余弦信号同一幅值对应的不同变化周期进行区分，得到判断结果；

步骤S106：根据判断结果和所述绝对正余弦信号可以进行中间位绝对位置和低位解算得到第一绝对位置

步骤S107：可以利用增量受光阵列235输出的增量信号完成更高精度的低位位置解算，得到增量位置；

步骤S108：可以利用增量位置对所述第一绝对位置进行细分得到目标绝对位置，从而得到高精度的绝对位置。

在本实施方式中，对于26位的绝对位置解算，高位可以是指17-26位，高位可以是利用第二绝对狭缝阵列233或者第三绝对狭缝阵列234；中间位可以是指9-18位，中间位可以是利用第一绝对狭缝阵列211完成解算，低位可以是指1-10位，低位可以是依靠更加细分的增量狭缝阵列235完成解算。

在本实施方式中，第二绝对信号处理部420也可以将解算得到的第二绝对位置发送给绝对位置解算部440，作为确定目标绝对位置的参考，具体的可以根据实际情况选择，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施方式中，上述信号选择部400、第一绝对信号处理部410、第二绝对信号处理部420、增量信号处理部430和绝对位置解算部440可以只是根据数据处理逻辑进行的一种抽象化的拆分表述，并不表征实际的硬件模块，上述“选择部”或者“处理部”或者“解算部”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。在一些实施例中，也可以直接将4个受光阵列输出的四路信号输入至一个处理器中进行运算处理，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施方式中，上述的各步骤可以并行处理，也可以串行处理，顺序也可以进行适应性的调换，并不限于上述举例，所属领域技术人员在本说明书实施例技术精髓的启示下，还可能做出其它变更，但只要其实现的功能和效果与本说明书实施例相同或相似，均应涵盖于本说明书实施例保护范围内。

在一个实施方式中，所述第二绝对信号处理部的输出端与所述绝对位置解算部的输入端电性连接，所述绝对位置解算部还用于利用所述第一绝对位置和所述第二绝对位置进行相互校准。

在本实施方式中，由于根据判断结果和所述绝对正余弦信号进行的中间位置解算结果会与第二绝对位置的高位位置解算结果有部分重叠，因此，二者可相互校准，提高编码器解算结果可靠性。

在本实施方式中，如果第一绝对位置和第二绝对位置对比存在差异，说明可能存在误差，此时可以通过确定出的误差进行校准，具体的校准方式可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

基于同一实用新型构思，本说明书实施例中还提供了一种伺服电机，伺服电机600可以包括：转子相对于定子旋转的旋转型电机，或者动子相对于定子移动的直线电机；以及上述光电编码器200，用于检测所述转子或者所述动子的位置、速度以及加速度中的至少一个。

由于伺服电机600解决问题的原理与光电编码器200相似，因此伺服电机600的实施可以参见光电编码器200的实施例，重复之处不再赘述。

基于同一实用新型构思，本说明书实施例中还提供了一种伺服***，所述伺服***包括：转子相对于定子旋转的旋转型电机，或者动子相对于定子移动的直线电机；光电编码器200，其检测所述转子或者所述动子的位置、速度以及加速度中的至少一个；以及控制器300，用于根据所述光电编码器反馈的检测结果，控制所述旋转型电机或所述直线电机。

由于伺服***解决问题的原理与光电编码器200相似，因此伺服***的实施可以参见光电编码器200的实施例，重复之处不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本说明书实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本说明书实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

虽然本说明书实施例提供了如上述实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本说明书实施例提供的执行顺序。所述的方法的在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本说明书实施例的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。

以上所述仅为本说明书实施例的优选实施例而已，并不用于限制本说明书实施例，对于本领域的技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种狭缝部，应用于光电编码器，其特征在于，所述狭缝部包括：第一绝对狭缝阵列，所述第一绝对狭缝阵列具有沿测量方向按第一间距等间隔形成的第一明暗图案，所述第一明暗图案中的明条纹等宽且面积变化，以实现所述光电编码器的绝对位置解算。

2.根据权利要求1所述的狭缝部，其特征在于，所述明条纹的形状包括：矩形、扇形或梯形。

3.根据权利要求1所述的狭缝部，其特征在于，所述第一明暗图案中的明条纹具有至少一个变化周期。

4.根据权利要求1所述的狭缝部，其特征在于，所述第一明暗图案中明条纹的面积按照正弦波趋势变化，或者，所述第一明暗图案中明条纹的面积按照三角波趋势变化。

5.一种光电编码器，其特征在于，包括：

狭缝部，所述狭缝部包括：第一绝对狭缝阵列，所述第一绝对狭缝阵列具有沿测量方向按第一间距等间隔形成的第一明暗图案，所述第一明暗图案中的明条纹等宽且面积变化，以实现所述光电编码器的绝对位置解算；

光源，用于向所述狭缝部发射测量光；

第一绝对受光阵列，与所述狭缝部相对设置，所述第一绝对受光阵列用于接收所述第一绝对狭缝阵列反射或透射的测量光，通过感应所述测量光的光量变化生成绝对正余弦信号，所述绝对正余弦信号用于解算绝对位置。

6.根据权利要求5所述的光电编码器，其特征在于，所述第一绝对受光阵列具有多个沿所述测量方向排列的多个受光元件，所述多个受光元件中相邻四个受光元件用于接收所述第一明暗图案中一组明暗条纹反射或透射的测量光；其中，

所述相邻四个受光元件生成的一组绝对正余弦信号包括：第一正弦电流信号I_sin+、第一余弦电流信号I_cos+、第二正弦电流信号I_sin-、第二余弦电流信号I_cos-。

7.根据权利要求6所述的光电编码器，其特征在于，还包括：与所述第一绝对受光阵列电性连接的第一绝对信号处理部，所述第一绝对信号处理部包含正弦信号处理单元、余弦信号处理单元和位移解算单元；其中，

所述正弦信号处理单元，用于基于所述第一正弦电流信号I_sin+、第二正弦电流信号I_sin-确定第一正弦电压信号V_sin+、第二正弦电压信号V_sin-；

所述余弦信号处理单元，用于基于所述第一余弦电流信号I_cos+、第二余弦电流信号I_cos-确定第一余弦电压信号V_cos+、第二余弦电压信号V_cos-；

所述位移解算单元，用于根据所述第一正弦电压信号V_sin+、第二正弦电压信号V_sin-、第一余弦电压信号V_cos+和第二余弦电压信号V_cos-确定所述一组绝对正余弦信号的幅值，并基于获取的特征信息集和所述幅值解算在当前变化周期中的目标位移；其中，所述特征信息集用于表征所述第一明暗图案中明条纹的面积与一个变化周期中位移的对应关系。

8.根据权利要求7所述的光电编码器，其特征在于，所述第一明暗图案中的明条纹具有多个变化周期，所述光电编码器还包括：霍尔元件、至少一个双极性磁铁和参考信号处理部，所述双极性磁铁与所述霍尔元件相对设置，其中，

所述双极性磁铁的磁极变化点与相邻两个所述变化周期的交界点对应设置；

所述霍尔元件用于在相对于所述双极性磁铁沿所述测量方向移动时检测磁极变化，输出参考信号；

所述参考信号处理部，与所述霍尔元件电性连接，所述参考信号处理部用于根据所述参考信号判断当前所述光源照射的第一明暗图案位于第几个变化周期，输出判断结果。

9.根据权利要求8所述的光电编码器，其特征在于，在所述光电编码器为直线型编码器的情况下，所述双极性磁铁的数量与所述变化周期的数量相等，所述双极性磁铁沿所述测量方向间隔设置，相邻两个双极性磁铁的磁极相反设置；

在所述光电编码器为旋转型编码器的情况下，所述双极性磁铁设置在狭缝部的中心。

10.根据权利要求7所述的光电编码器，其特征在于，所述第一明暗图案中的明条纹具有多个变化周期，所述狭缝部还包括参考狭缝阵列，所述参考狭缝阵列具有沿所述测量方向按第二间距等间隔形成的第二明暗图案，

所述第二明暗图案中明暗条纹的交界点与相邻两个所述变化周期的交界点对齐，所述第二间距大于所述第一间距；

对应的，所述光电编码器还包括：参考受光阵列和参考信号处理部；

所述参考受光阵列用于接收所述参考狭缝阵列反射或透射的测量光，生成参考信号；

所述参考信号处理部，与所述参考受光阵列电性连接，所述参考信号处理部用于根据所述参考信号判断当前所述光源照射的第一明暗图案位于第几个变化周期，输出判断结果。

11.根据权利要求8或10所述的光电编码器，其特征在于，还包括绝对位置解算部，所述绝对位置解算部与所述第一绝对信号处理部和所述参考信号处理部电性连接，用于根据所述判断结果和所述目标位移解算得到第一绝对位置。

12.根据权利要求5所述的光电编码器，其特征在于，所述狭缝部还包括：第二绝对狭缝阵列和第三绝对狭缝阵列，所述第二绝对狭缝阵列具有沿所述测量方向形成的第一绝对图案，所述第三绝对狭缝阵列具有沿所述测量方向形成的第二绝对图案。

13.根据权利要求12所述的光电编码器，其特征在于，还包括：第二绝对受光阵列和第三绝对受光阵列，所述第二绝对受光阵列和第三绝对受光阵列与所述狭缝部相对设置，其中，

所述第二绝对受光阵列用于接收所述第二绝对狭缝阵列反射或透射的测量光，并生成第一绝对信号；

所述第三绝对受光阵列用于接收所述第三绝对狭缝阵列反射或透射的测量光，并生成第二绝对信号；

所述绝对正余弦信号用于选择所述第一绝对信号和所述第二绝对信号中的一个作为目标绝对信号，所述目标绝对信号用于解算第二绝对位置，并判断当前所述光源照射的第一明暗图案位于第几个变化周期。

14.根据权利要求13所述的光电编码器，其特征在于，所述狭缝部还包括：增量狭缝阵列，所述增量狭缝阵列具有沿所述测量方向按第三间距等间隔形成的第三明暗图案，其中，所述第三间距小于所述第一间距。

15.根据权利要求5或14所述的光电编码器，其特征在于，还包括：增量受光阵列，所述增量受光阵列与所述狭缝部相对设置，其中，

所述增量受光阵列用于接收增量狭缝阵列反射或透射的测量光，并生成增量信号，所述增量信号用于解算增量位置。

16.根据权利要求15所述的光电编码器，其特征在于，还包括：信号选择部、第一绝对信号处理部、第二绝对信号处理部、增量信号处理部和绝对位置解算部，其中，

所述信号选择部，所述信号选择部的输入端分别与所述第一绝对受光阵列、第二绝对受光阵列、第三绝对受光阵列的输出端电性连接，用于基于所述绝对正余弦信号选择所述第一绝对信号和所述第二绝对信号中的一个作为目标绝对信号；

所述第二绝对信号处理部，所述第二绝对信号处理部的输入端与所述信号选择部的输出端电性连接，用于根据所述目标绝对信号解算得到第二绝对位置；

所述第一绝对信号处理部，所述第一绝对信号处理部的输入端与所述第一绝对受光阵列和所述第二绝对信号处理部的输出端电性连接，用于利用所述第二绝对位置判断当前所述光源照射的第一明暗图案位于第几个变化周期，并根据判断结果和所述绝对正余弦信号解算得到第一绝对位置；

所述增量信号处理部，所述增量信号处理部的输入端与所述增量受光阵列的输出端电性连接，用于根据所述增量信号解算增量位置；

所述绝对位置解算部，所述绝对位置解算部的输入端与所述第一绝对信号处理部、增量信号处理部的输出端电性连接，用于利用所述增量位置对所述第一绝对位置进行细分得到目标绝对位置。

17.根据权利要求16所述的光电编码器，其特征在于，所述第二绝对信号处理部的输出端与所述绝对位置解算部的输入端电性连接，所述绝对位置解算部还用于利用所述第一绝对位置和所述第二绝对位置进行相互校准。

18.一种伺服电机，其特征在于，所述伺服电机包括：

转子相对于定子旋转的旋转型电机，或者动子相对于定子移动的直线电机；以及

如权利要求5-17任一项所述的光电编码器，用于检测所述转子或者所述动子的位置、速度以及加速度中的至少一个。

19.一种伺服***，其特征在于，所述伺服***包括：

转子相对于定子旋转的旋转型电机，或者动子相对于定子移动的直线电机；

如权利要求5-17任一项所述的光电编码器，其检测所述转子或者所述动子的位置、速度以及加速度中的至少一个；以及

控制器，用于根据所述光电编码器反馈的检测结果，控制所述旋转型电机或所述直线电机。