專利名稱：一種改進型軸編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測量電機旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)位置以及旋轉(zhuǎn)方向的軸 編碼器，尤其是一種改進型軸編碼器。
背景技術(shù)：
目前，軸編碼器被廣泛的用于機器人、自動機器、工業(yè)控制等裝置中，作為對不同 類型的轉(zhuǎn)動裝置中的轉(zhuǎn)軸的位置進行控制反饋的裝置?，F(xiàn)有的軸編碼器容易產(chǎn)生累積誤 差、計算繁瑣及安裝、生產(chǎn)成本高等缺點。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有的軸編碼器在使用中遇到的問題，本實用新型提出了一種改進型軸 編碼器，該編碼器結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、算法易于理解，通過新的設(shè)計方法來實現(xiàn)高精度的 同時降低生產(chǎn)和安裝的成本。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該一種改進型軸編碼器包括轉(zhuǎn)軸、 LED光源、光柵、碼盤、光敏元件、外殼、外層透光圖案和內(nèi)層透光圖案；該編碼器有一個圓 柱形狀的外殼；該外殼的中間軸向地安裝有一個圓桿形狀的轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸與所測電機軸連 接；轉(zhuǎn)軸上固定安裝有一個圓片形狀的碼盤，該碼盤的盤面上，同心地開有內(nèi)、外兩層透光 圖案；外層透光圖案的透光段與不透光段大小相等；內(nèi)層透光圖案與外層透光圖案等角度 設(shè)置，不透光段大小相等，透光段以不透光段為單位呈2X (n-2)的序列設(shè)置；該碼盤的一 側(cè)順序安裝有與碼盤平行的扇形光柵及LED光源，該光柵上開有兩個與碼盤上的透光圖案 相對應(yīng)的開孔，并與LED光源及碼盤另一側(cè)的光敏元件形成一條穿過碼盤透光圖案的光束 路徑；從LED光源所發(fā)出的光穿過與電動機軸連接轉(zhuǎn)動的碼盤，到達光敏元件，由光敏元件 生成幅度隨著軸的旋轉(zhuǎn)而周期性變化的電信號，經(jīng)光敏元件接口輸出到電子電路，提供對 電動機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動位置、轉(zhuǎn)速以及旋轉(zhuǎn)方向的指示。本實用新型的有益效果是該一種改進型軸編碼器，該編碼器結(jié)構(gòu)簡單、造價低 廉、算法易于理解，通過新的設(shè)計方法來實現(xiàn)高精度的同時降低生產(chǎn)和安裝的成本。
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。附

圖1為該一種改進型軸編碼器的實施例結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2為碼盤的結(jié)構(gòu)圖。附圖3為由光敏元件所產(chǎn)生的電信號脈沖序列圖。1.轉(zhuǎn)軸，2. LED光源，3.光柵，4.碼盤，5.光敏元件，6.外殼，7.外層透光圖案， 8.內(nèi)層透光圖案，9.外層光敏元件產(chǎn)生的脈沖序列，10.遞增電信號脈沖序列，11.遞減電 信號脈沖序列。
具體實施方式
在附圖1中，該一種改進型軸編碼器包括轉(zhuǎn)軸1、LED光源2、光柵3、碼盤4、光敏 元件5、外殼6、外層透光圖案7和內(nèi)層透光圖案8 ；該編碼器有一個圓柱形狀的外殼6 ；該外 殼6的中間軸向地安裝有一個圓桿形狀的轉(zhuǎn)軸1，該轉(zhuǎn)軸1與所測電機軸連接；轉(zhuǎn)軸1上固 定安裝有一個圓片形狀的碼盤4，該碼盤4的盤面上，同心地開有內(nèi)、外兩層透光圖案8、7 ； 外層透光圖案7的透光段與不透光段大小相等；內(nèi)層透光圖案8與外層透光圖案7等角度 設(shè)置，不透光段大小相等，透光段以不透光段為單位呈2X (n-2)的序列設(shè)置；該碼盤4的一 側(cè)順序安裝有與碼盤4平行的扇形光柵3及LED光源2，該光柵3上開有兩個與碼盤4上的 透光圖案相對應(yīng)的開孔，并與LED光源2及碼盤4另一側(cè)的光敏元件5形成一條穿過碼盤 4透光圖案的光束路徑；從LED光源2所發(fā)出的光穿過與電動機軸連接轉(zhuǎn)動的碼盤4，到達 光敏元件5，由光敏元件5生成幅度隨著軸的旋轉(zhuǎn)而周期性變化的電信號，經(jīng)光敏元件5接 口輸出到電子電路，提供對電動機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動位置、轉(zhuǎn)速以及旋轉(zhuǎn)方向的指示。在附圖1中，所示軸體1與電動機的旋轉(zhuǎn)軸連接，碼盤4通過自身上的安裝孔與軸 體1連接，碼盤4在電動機轉(zhuǎn)動時隨軸體與電機轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動。在附圖1中，光敏元件5可以分別接收從碼盤4的外層透光圖案7和內(nèi)層透光圖 案8穿過的光，并生成電信號傳出。在附圖2中，碼盤4被分為(n2+2n)份，每份對應(yīng)的圓心角為α，則α = 360/ (η2+2η)度；所述的外層透光圖案7開孔具有以下特點，孔與孔之間的間隔大小與開孔的大 小相等，每個孔所對應(yīng)的圓心角為α，每個間隔所對應(yīng)的圓心角也為α ；碼盤內(nèi)層透光圖 案8開孔有以下特點，孔與孔之間的間隔大小相等，但每個孔的大小均不相等，假設(shè)內(nèi)層開 η(此處要求η為偶數(shù))個孔，每個孔與孔之間的間隔為單位1，每個孔的大小稱遞增數(shù)列依 次為2，4，6，8，10，12，14." (2 X n-2), (2η)；每個間隔所對應(yīng)的圓心角為a，孔所對應(yīng)的圓心 角為2X (n-2)a每個。該裝置測量電動機轉(zhuǎn)動軸的速度、旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)動軸定位的方法，包括以下步 驟1.當(dāng)軸編碼器與旋轉(zhuǎn)軸連接時，LED光源2發(fā)出的光經(jīng)平行光柵3得到兩束平行 光，所述的平行光經(jīng)碼盤4上的開孔到達光敏元件5，光敏元件5上產(chǎn)生幅值隨著光的有無 而變化的脈沖序列；2.所述的電信號脈沖序列經(jīng)光敏元件5接口送入電子電路進行處理；3.電動機轉(zhuǎn)速的大小可以通過計算單位時間內(nèi)，外層光敏元件5產(chǎn)生的脈沖序列 的個數(shù)，例如一秒鐘產(chǎn)生a個脈沖，則電動機轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角速度為a ；4.電動機的旋轉(zhuǎn)方向的測定可以通過電子電路對內(nèi)層光敏元件產(chǎn)生的電信號進 行處理來實現(xiàn)。當(dāng)電動機正轉(zhuǎn)時，所產(chǎn)生的脈沖序列為一個遞增電信號脈沖序列10;當(dāng)電 動機反轉(zhuǎn)時，所產(chǎn)生的脈沖序列為一個遞減電信號脈沖序列11 ；5.電動機的軸定位通過以下的方式來實現(xiàn)在碼盤1上取一點作為電機轉(zhuǎn)動軸的 相對軸位置基準(zhǔn)點，使用電子電路對外層光敏元件輸出的電信號脈沖序列進行計數(shù)，電子 電路每一次接收到基準(zhǔn)點電信號信息，計數(shù)結(jié)果清零一次，計數(shù)結(jié)果乘以每個脈沖對應(yīng)的 圓心角2 α，從而提供有關(guān)軸位置的信息；6.所述的基準(zhǔn)點信息為當(dāng)碼盤正向旋轉(zhuǎn)時，該基準(zhǔn)點信息為內(nèi)層光敏元件輸出的最寬脈沖(脈沖寬度為2η)的下降沿以及寬度為單位1的持續(xù)低電平；當(dāng)碼盤4反向旋 轉(zhuǎn)時，該基準(zhǔn)點信息為內(nèi)層光敏元件輸出的最窄脈沖(脈沖寬度為2)的下降沿以及寬度為 單位1的持續(xù)低電平。
權(quán)利要求一種改進型軸編碼器，包括轉(zhuǎn)軸(1)、LED光源(2)、光柵(3)、碼盤(4)、光敏元件(5)、外殼(6)、外層透光圖案(7)和內(nèi)層透光圖案(8)；該編碼器有一個圓柱形狀的外殼(6)；該外殼(6)的中間軸向地安裝有一個圓桿形狀的轉(zhuǎn)軸(1)，該轉(zhuǎn)軸(1)與所測電機軸連接；轉(zhuǎn)軸(1)上固定安裝有一個圓片形狀的碼盤(4)，該碼盤(4)的盤面上，同心地開有內(nèi)、外兩層透光圖案(8、7)；該碼盤(4)的一側(cè)順序安裝有與碼盤(4)平行的扇形光柵(3)及LED光源(2)，該光柵(3)上開有兩個與碼盤(4)上的透光圖案相對應(yīng)的開孔，并與LED光源(2)及碼盤(4)另一側(cè)的光敏元件(5)形成一條穿過碼盤(4)透光圖案的光束路徑；其特征是碼盤(4)外層透光圖案(7)的透光段與不透光段大小相等；內(nèi)層透光圖案(8)與外層透光圖案(7)等角度設(shè)置，不透光段大小相等，透光段以不透光段為單位呈2*(n 2)的序列設(shè)置。
專利摘要本實用新型涉及一種改進型軸編碼器，該編碼器有一個圓柱形狀的外殼；該外殼的中間軸向地安裝有一個圓桿形狀的轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸與所測電機軸連接；轉(zhuǎn)軸上固定安裝有一個圓片形狀的碼盤，該碼盤的盤面上，同心地開有內(nèi)、外兩層透光圖案；該碼盤的一側(cè)順序安裝有與碼盤平行的扇形光柵及LED光源，該光柵上開有兩個與碼盤上的透光圖案相對應(yīng)的開孔，并與LED光源及碼盤另一側(cè)的光敏元件形成一條穿過碼盤透光圖案的光束路徑；碼盤外層透光圖案的透光段與不透光段大小相等；內(nèi)層透光圖案與外層透光圖案等角度設(shè)置，不透光段大小相等，透光段以不透光段為單位呈2×(n-2)的序列設(shè)置，該一種改進型軸編碼器，該編碼器結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、算法易于理解，通過新的設(shè)計方法來實現(xiàn)高精度的同時降低生產(chǎn)和安裝的成本。
文檔編號G01D5/347GK201672931SQ20102022263
公開日2010年12月15日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者孔國生 申請人:孔國生