CN2596322Y - 绝对式光电编码尺 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种对直线位移测量的绝对式光电编码尺。由尺壳1、读数头架2、光电接收器3、狭缝4、光源5、编码尺6组成，在编码尺6的本体上有若干行通光区域和不通光区域组成三个种类的码道包括有粗码道7、中精码道8、精码道9。本实用新型采用绝对式粗码道，中精码道和精码道的编码尺，在读数头与编码尺相对位移时，相对位移的任一位置状态代码为单值函数，解决了背景技术靠通光和不通光的0或1状态变化，带来的抗干扰能力差，对干扰错误一直累计；断电后数据丢失，重新送电数据不能恢复等问题，本实用新型提供抗干扰能力强、定位准确，断电后重新送电数据不丢失的绝对式光电编码尺，因此本实用新型在全量程内实现绝对值测量和定位。

Description

绝对式光电编码尺

技术领域：本实用新型属于直线测量技术领域，涉及一种对直线位移测量光栅数显尺的改进。

背景技术：在工业、科研、国防等领域以至日常生活中，长度量和角度量的量度活动是司空见惯的，在技术进步的今天，这两个几何量的量度方式有了很大变化，由简单的刻度量具已发展成数字化的数显量具，如角度测量有了轴角编码器，线位移测量有了光栅数显尺。几何量的测量数字化，实现了物体空间位置及姿态的自动控制；数控机床的应用，大大地提高了劳动生产率，并确保产品的质量；在有毒、烟尘、水下等恶劣环境条件下的工作不再由人去作，而是由机器人所代替。

在角度测量方面，已有了增量轴角编码器和绝对式轴角编码器。在直线量测量方面，目前应用最多的是增量式光栅数显尺。大量使用的增量式光栅尺如同增量编码器一样靠通光和不通光的0或1状态变化，由可逆计数器电路记录光栅尺移动的长度位置；当有干扰信号时，干扰信号0或1状态变化的错误信息同样由计数器一直累计记录。

发明详细内容：本实用新型将提供一种抗干扰能力强、定位准确的绝对式光电编码尺，解决背景技术中抗干扰能力差，对干扰错误一直进行累计；断电后数据丢失，重新送电数据不能恢复等问题。

本实用新型的机械结构如图1所示：由尺壳1、读数头架2、光电接收器3、狭缝4、光源5、编码尺6组成，在编码尺6的本体上有若干行通光区域和不通光区域组成三个种类的码道包括有粗码道7、中精码道8、精码道9如图2所示，在粗码道7上制备有不同长度要求和不同间距要求的通光区10；光电接收器3接收粗码道7全量程范围内2ⁿ个状态代码，其中任何一个状态代码为单值函数；中精码道8分成N个(N＝1、2、3、4.......i)等间距的区段11，光电接收器3接收中精码道8在N个区段11内任一位置的状态代码为单值函数，并且N个区段11根据需要重复排列，在每个区段11内制备等间距排列的通光区10，第N_i个区段11的通光区10长度是第N_i-1区段11的通光区10长度的2倍；在精码道9上制成三角形或矩形、等间距排列的通光区10。

如图2所示在编码尺6的本体上制备有粗码道7、中精码道8和精码道9。

如图3所示在编码尺6的本体上制备有粗码道7和精码道9。

如图4所示在编码尺6的本体上制备有粗码道7和中精码道8。

如图5所示在编码尺6的本体上制备有粗码道7。

本实用新型工作原理：当读数头(包括读数头架2、光电接收器3、狭缝4、光源5)沿编码尺长度方向移动时，光源发出的光随之移动并照射到编码尺上，当光照射在编码尺的通光部分时，光就会穿过编码尺的通光区并穿过狭缝，被光电接收器接收就会有光电流输出；当光照射在编码尺的不通光区时，编码尺和狭缝不通光，光电接收器接收没有光电流输出；若干个光电接收器所鉴取的光电信号组成若干个代码状态，光电接收器在扫描编码尺时，记录了编码尺或光电接收器移动位移量的状态代码，经电路处理后输出编码尺位移量的数值，在编码尺的全长范围内任一位置的状态代码均属单值函数。

本实用新型采用绝对式粗码道，中精码道和精码道的编码尺，在读数头与编码尺相对位移时，相对位移的任一位置状态代码为单值函数，解决了背景技术靠通光和不通光的0或1状态变化，带来的抗干扰能力差，对干扰错误一直累计；断电后数据丢失，重新送电数据不能恢复等问题，本实用新型将提供一种抗干扰能力强、定位准确，断电后重新送电数据不丢失的绝对式光电编码尺，因此本实用新型在全量程内实现绝对值测量和定位。

附图说明：

图1是本实用新型的结构剖视图

图2是本实用新型中第一种编码尺的结构图

图3是本实用新型中第二种编码尺的结构图

图4是本实用新型中第三种编码尺的结构图

图5是本实用新型中第四种编码尺的结构图

具体实施方式如图1、2、3、4、5所示：尺壳1和读数头架2采用金属制成。读数头包括读数头架2、光电接收器3、狭缝4、光源5，光电接收器3由若干个光电二极管或光电三极管组成，狭缝4采用玻璃或金属材料制成，光电接收器3与狭缝4相互对应放置。光源5采用若干个白炽灯或红外发光管。编码尺6采用玻璃材料或金属板材料或光学塑料，在编码尺6上制备如上述的矩形通光区或三角形通光区。粗码道7全量程范围内2ⁿ个状态代码，n的取值范围为3～25。

实施例1：如图2所示是在编码尺6的本体上制备有三个码道即由粗码道7、中精码道8和精码道9组成。

实施例2：如图3所示在编码尺6的本体上制备有两个码道即由粗码道7和精码道9组成。

实施例3：如图4所示在编码尺6的本体上制备有两个码道即由粗码道7和中精码道8组成。

实施例4：如图5所示在编码尺6的本体上制备有一个码道即由粗码道7组成。

实施例5：在编码尺6的本体上制备有四个码道即由粗码道7、两个中精码道8和精码道9组成。

电子学细分技术：精码道是精确测量的基准码道，一般原始码的刻划周期较长，要获得更细小的分辨率(如分辨率为1μm或更小时)，靠直接刻划的办法，取信号将有困难，且影响运行速度，因此采用微机软件细分的办法，可在一个较长的刻划范围内细分成8～2048份或更高。

误差的修正：由于粗码道7、中精码道8和精码道9分别有独立的读数***，因制造、装调等误差的影响三者之间存在衔接误差，使读数不连续称为错码，为使读数正确无误，必须设置校正环节，校正方法有两种：一种为A种校正：当粗码进位超前时采用负校正逻辑，将超前量修正掉；当粗码进位滞后时采用正校正逻辑，将滞后量补上。另一种为B种校正：采用左右校正法，使精粗码紧密衔接，不出现错码。

对光电接收器3的弱信号采用放大及整形技术；对整机的测量误差采用软件修正技术；整机的数据输出采用数字显示技术和数字传输技术。数据输出接口技术，分为三种：A.并行码输出，B.串行码输出，C.串/并相结合输出。对绝对码采用绝对码清零技术。

Claims (5)

1、绝对式光电编码尺包括：由尺壳1、读数头架2、光电接收器3、狭缝4、光源5，其特征在于还包括编码尺6，在编码尺6的本体上有若干行通光区域和不通光区域组成三个种类的码道，在编码尺6本体上的三类码道包括有粗码道7、中精码道8、精码道9，在粗码道7上制备有不同长度的要求和不同间距的要求的通光区10；光电接收器3接收粗码道7全量程范围内2ⁿ个状态代码，其中任何一个状态代码为单值函数；中精码道8分成N个(N＝1、2、3、4......i)等间距的区段11，光电接收器3接收中精码道8在N个区段11内任一位置的状态代码为单值函数，并且N个区段11根据需要重复排列，在每个区段11内制备等间距排列的通光区10，第N_i个区段通光区10的长度是第N_i-1区段通光区10长度的2倍；在精码道9上制成三角形或矩形、等间距排列的通光孔10。

2、根据权利要求1所述的绝对式光电编码尺，其特征在于：在编码尺6的本体上制备有粗码道7、精码道9和一个或两个中精码道8。

3、根据权利要求1所述的绝对式光电编码尺，其特征在于：在编码尺6的本体上制备有粗码道7和精码道9。

4、根据权利要求1所述的绝对式光电编码尺，其特征在于：在编码尺6的本体上制备有粗码道7和中精码道8。

5、根据权利要求1所述的绝对式光电编码尺，其特征在于：在编码尺6的本体上制备有粗码道7。

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