專利名稱：一種單圈絕對式碼盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電檢測技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種單圈絕對式 碼盤。
二背景技術(shù)：
碼盤作為光電位移測試設(shè)備特別是光電軸角編碼器的核 心元件得到了廣泛的應(yīng)用。碼盤就是在玻璃或金屬表面的圓環(huán)區(qū)域上刻有若 干圈均勻分布的透光或不透光相間的柵線的圓分度元件，圈和圈之間是以 定規(guī)律編排的，任何某一徑向位置只有唯一的二進(jìn)制或其它進(jìn)制編碼，因此 在不同的位置，可輸出不同的數(shù)字代碼，經(jīng)處理后輸出的角位置代碼是轉(zhuǎn)角 的單值函數(shù)。碼盤具有固定零點(diǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、掉電后再啟動(dòng)無須重新對 零、無累積誤差等優(yōu)點(diǎn)。
傳統(tǒng)的絕對式碼盤的位數(shù)和圈數(shù)對應(yīng)，作為專業(yè)基礎(chǔ)知識，已列入專業(yè) 技術(shù)基礎(chǔ)課的教學(xué)內(nèi)容，如圖1所示，它包括若干圈碼道，每圈碼道都由相 間均勻分布的透光與不透光區(qū)域組成的。因此，要得到高位數(shù)和高分辨率的 碼盤，就要相應(yīng)地增加碼盤的刻劃直徑，這就無法實(shí)現(xiàn)光電軸角編碼器的小 型化、輕便化和集成化。因此，碼盤尺寸和分辨率對傳統(tǒng)絕對式編碼器來說 是一對不可調(diào)和的矛盾。
為了克服這一矛盾，中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械研究所于1985年曾研 制成矩陣式碼盤，以8位矩陣式碼盤為例，如圖2所示。它是將整個(gè)圓周分 成若干個(gè)扇形區(qū)間，每個(gè)區(qū)間刻有不同位數(shù)的碼道，即把若干位排列在同--碼道上，然后用若干個(gè)讀數(shù)頭讀取矩陣編排的光電信號，經(jīng)矩陣譯碼處理成 與傳統(tǒng)編碼盤相同的二進(jìn)制循環(huán)周期碼。這樣的編碼方式大大減小了碼道圈
數(shù)，繼而縮小以它為核心的編碼器的結(jié)構(gòu)尺寸和實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)尺、1小的高位絕對 式軸角編碼器的H的。但由于該種編碼器的若干位排列在同一圈上，因安裝 偏心和軸晃動(dòng)造成碼道間的圈間位置誤差量要比傳統(tǒng)編碼盤大得多。除此之 外，電源和讀數(shù)頭也較傳統(tǒng)編碼器的多，電路部分增加了矩陣譯碼，使得結(jié) 構(gòu)比較復(fù)雜，裝調(diào)較困難。
與本發(fā)明最為接近的己有技術(shù)是中科院西安光機(jī)所研制的一種準(zhǔn)絕對式碼 盤，如圖3所示。它是由循環(huán)碼道1和索引碼道2組成，循環(huán)碼道1仍然由 -系
列均勻相間分布的不透光和透光光柵線條組成；索引碼道2則由透光或不透光的 窗口組成，連續(xù)的幾個(gè)窗口類似于條形碼，它們共同構(gòu)成對某一位置的編碼，即 位置編碼的各有效位是沿圓周(切向)連續(xù)地分布于索引碼道內(nèi)的。該準(zhǔn)絕對式 碼盤結(jié)合增量式和絕對式碼盤的特點(diǎn)，減小了位置編碼的碼道數(shù)量，縮小了碼盤 的結(jié)構(gòu)尺寸，繼而縮小了以它為核心的編碼器的結(jié)構(gòu)尺寸，但在初始時(shí)，必須經(jīng) 過自引導(dǎo)過程才能獲得第一個(gè)位置編碼，而且若要獲得較高的位數(shù)，就必須放置 較多的光電探測器，這增加裝調(diào)工藝的難度。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于簡化絕對 式編碼器的結(jié)構(gòu)，縮小其體積，設(shè)計(jì)了一種單圈絕對式碼盤。
本發(fā)明解決的技術(shù)問題提供一種單圈絕對式碼盤，解決技術(shù)問題的技術(shù)方 案如圖4所示。在單圈上由相間分布的透光區(qū)和不透光區(qū)碼道3構(gòu)成的，具體分 布如下
0° 19.6875°為不透光區(qū)，19.6875° 39.375°為透光區(qū)，39.375。
42.1875°為不透光區(qū)，42.1875° 56.25。為透光區(qū)，56.25。 61.875。為不 透光區(qū)，61.875° 73. 125。為透光區(qū)，73.125。 75.9375°為不透光區(qū)， 75.9375° 78.75。為透光區(qū)，78.75。 81.5625°為不透光區(qū)，81.5625°
92.8125°為透光區(qū)，92.8125。 101.25°為不透光區(qū)，101.25。 109.6875° 為透光區(qū)，109.6875。 112.5°為不透光區(qū)，112. 5。 118.125°為透光區(qū)， 118.125° 120.9375。為不透光區(qū)，120.9375° 129.375。為透光區(qū)，129.375 ° 132. 1875°為不透光區(qū)， 132.1875° 135°為透光區(qū)，135° 140.625 °為不透光區(qū)，140.625° 149.0625。為透光區(qū)，149.0625° 154.6875。為不 透光區(qū)，154.6875° 157.5°為透光區(qū)，157.5° 160.3175°為不透光區(qū)， 160.3175° 168.75°為透光區(qū)， 168.75° 180°為不透光區(qū)，180° 185.625。為透光區(qū)，185.625° 188. 4375°為不透光區(qū)，188. 4375° 194.0625 。為透光區(qū)，194.0625。 199.6875°為不透光區(qū)，199.6875。 205.3125°為 透光區(qū)，205.3125。 208. 125。為不透光區(qū)，208.125。 210.9375°為透光區(qū)， 210.9375。 213.75°為不透光區(qū)，213.75° 216.5625°為透光區(qū)，216.5625 ° 219.375°為不透光區(qū)，219.375° 225°為透光區(qū)，225° 227.8125°為 不透光區(qū)，227.8125° 230.625°為透光區(qū)，230.625° 239.0625°為不透光 區(qū)，239.0625° 244.6875°為透光區(qū)，244.6875° 250.3125°為不透光區(qū)， 250.3125° 253. 125°為透光區(qū)，253.125° 258. 75°為不透光區(qū)， 258.75 。 264.375°為透光區(qū)，264.375° 272.8125°為不透光區(qū)，272.8125。
275.625°為透光區(qū)，275.625° 278.4375。為不透光區(qū)，278. 4375° 284. 0625 °為透光區(qū)，284.0625。 298. 125°為不透光區(qū)，298.125° 300.9375°為透 光區(qū)，300.9375。 303. 75°為不透光區(qū)，303.75。 306. 5625。為透光區(qū)， 306. 5625° 309. 375。為不透光區(qū)，309. 375。 312. 1875°為透光區(qū)，312. 1875 ° 317.8125。為不透光區(qū)，317.8125° 320.625°為透光區(qū)，320.625° 323.4375°為不透光區(qū)，323.4375° 326.25°為透光區(qū)，326.25° 337.5°為 不透光區(qū)，337.5。 340.3125。為透光區(qū)，340. 3125° 345. 9375°為不透光區(qū)，
345.9375° 348.75°為透光區(qū)，348.75° 357. 1875°為不透光區(qū)，357.1875 ° 360°為透光區(qū)。
工作原理以該碼盤為核心的編碼器用線陣CCD作為接收和細(xì)分元件， 一個(gè) CCD窗口包含七條 八條刻線寬度，通過采集卡采集CCD輸出的信號送入到計(jì)算 機(jī)，經(jīng)過二值化處理，得出每個(gè)CCD窗口包含的O和l的個(gè)數(shù)，把完整的7個(gè)組 合在一起，査組碼表得出當(dāng)前位置所在的組，按照角度定位算法運(yùn)用計(jì)算機(jī)高級 語言VB進(jìn)行編程，便可以得出旋轉(zhuǎn)的角度值。其中組碼表是根據(jù)所得的編碼建立 的。
本發(fā)明的積極效果該碼盤可以有效地縮小碼盤的尺寸，解決位數(shù)和尺寸之 間的矛盾，并大大簡化了刻劃工藝，降低了成本，同時(shí)可以有效地縮小以它為核 心構(gòu)成的絕對式編碼器的結(jié)構(gòu)尺寸和體積，實(shí)現(xiàn)絕對式編碼器的小型化。
四

圖1為己有技術(shù)中的絕對式碼盤的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為 已有技術(shù)中的矩陣式碼盤的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為與本發(fā)明最為接近的準(zhǔn)絕對 式碼盤的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的碼盤的結(jié)構(gòu)示意圖。
五具體實(shí)施例方式本發(fā)明按圖4所示的結(jié)構(gòu)實(shí)施。材料為K9玻璃，把 清洗好的K9玻璃放到真空鍍膜機(jī)中鍍鉻；涂正性光刻膠BP212;前烘lmin， 溫度在100 110°C;用GGZL1000直管型紫外線高壓汞燈進(jìn)行曝光；之后在 溫度20士rC下，放到濃度為0.5%為氫氧化鈉溶液中進(jìn)行顯影，時(shí)間為5min; 后烘20 30min，溫度為120°C;放在硫酸鈰溶液中腐蝕20min;最后是用丙 酮去膠后獲得。其中曝光是在圓刻機(jī)上，按照單圈絕對式碼盤的圖案打制穿
權(quán)利要求
1、一種單圈絕對式碼盤，包括相間分布的透光區(qū)和不透光區(qū)碼道，其特征在于在單圈上由相間分布的透光區(qū)和不透光區(qū)碼道3構(gòu)成的，具體分布如下0°～19.6875°為不透光區(qū)，19.6875°～39.375°為透光區(qū)，39.375°～42.1875°為不透光區(qū)，42.1875°～56.25°為透光區(qū)，56.25°～61.875°為不透光區(qū)，61.875°～73.125°為透光區(qū)，73.125°～75.9375°為不透光區(qū)，75.9375°～78.75°為透光區(qū)，78.75°～81.5625°為不透光區(qū)，81.5625°～92.8125°為透光區(qū)，92.8125°～101.25°為不透光區(qū)，101.25°～109.6875°為透光區(qū)，109.6875°～112.5°為不透光區(qū)，112.5°～118.125°為透光區(qū)，118.125°～120.9375°為不透光區(qū)，120.9375°～129.375°為透光區(qū)，129.375°～132.1875°為不透光區(qū)，132.1875°～135°為透光區(qū)，135°～140.625°為不透光區(qū)，140.625°～149.0625°為透光區(qū)，149.0625°～154.6875°為不透光區(qū)，154.6875°～157.5°為透光區(qū)，157.5°～160.3175°為不透光區(qū)，160.3175°～168.75°為透光區(qū)，168.75°～180°為不透光區(qū)，180°～185.625°為透光區(qū)，185.625°～188.4375°為不透光區(qū)，188.4375°～194.0625°為透光區(qū)，194.0625°～199.6875°為不透光區(qū)，199.6875°～205.3125°為透光區(qū)，205.3125°～208.125°為不透光區(qū)，208.125°～210.9375°為透光區(qū)，210.9375°～213.75°為不透光區(qū)，213.75°～216.5625°為透光區(qū)，216.5625°～219.375°為不透光區(qū)，219.375°～225°為透光區(qū)，225°～227.8125°為不透光區(qū)，227.8125°～230.625°為透光區(qū)，230.625°～239.0625°為不透光區(qū)，239.0625°～244.6875°為透光區(qū)，244.6875°～250.3125°為不透光區(qū)，250.3125°～253.125°為透光區(qū)，253.125°～258.75°為不透光區(qū)，258.75°～264.375°為透光區(qū)，264.375°～272.8125°為不透光區(qū)，272.8125°～275.625°為透光區(qū)，275.625°～278.4375°為不透光區(qū)，278.4375°～284.0625°為透光區(qū)，284.0625°～298.125°為不透光區(qū)，298.125°～300.9375°為透光區(qū)，300.9375°～303.75°為不透光區(qū)， 303.75°～306.5625°為透光區(qū)，306.5625°～309.375°為不透光區(qū)，309.375°～312.1875°為透光區(qū)，312.1875°～317.8125°為不透光區(qū)，317.8125°～320.625°為透光區(qū)，320.625°～323.4375°為不透光區(qū)，323.4375°～326.25°為透光區(qū)，326.25°～337.5°為不透光區(qū)，337.5°～340.3125°為透光區(qū)，340.3125°～345.9375°為不透光區(qū)，345.9375°～348.75°為透光區(qū)，348.75°～357.1875°為不透光區(qū)，357.1875°～360°為透光區(qū)。
全文摘要
一種單圈絕對式碼盤，屬于光電檢測技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種單圈絕對式碼盤。本發(fā)明解決的技術(shù)問題提供一種單圈絕對式碼盤。解決技術(shù)問題的技術(shù)方案在單圈上由相間分布的透光區(qū)和不透光區(qū)碼道構(gòu)成的。以該碼盤為核心的編碼器用線陣CCD作為接收和細(xì)分元件，一個(gè)CCD窗口包含七條～八條刻線寬度，通過采集卡采集CCD輸出的信號送入到計(jì)算機(jī)，經(jīng)過二值化處理，得出每個(gè)CCD窗口包含的0和1的個(gè)數(shù)，把完整的7個(gè)組合在一起，查組碼表得出當(dāng)前位置所在的組，按照角度定位算法運(yùn)用計(jì)算機(jī)高級語言VB進(jìn)行編程，便可以得出旋轉(zhuǎn)的角度值，其中組碼表是根據(jù)所得的編碼建立的。
文檔編號G01D5/347GK101109650SQ200610017029
公開日2008年1月23日 申請日期2006年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月20日
發(fā)明者赟 陳 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所