專(zhuān)利名稱(chēng)：高精度編碼輪、及其構(gòu)成的編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種小體積高精度的編碼器，具體是指一種高精度編碼輪、及其構(gòu)成的編碼器。
背景技術(shù)：
編碼器是將信號(hào)或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。編碼器把角位移或直線(xiàn)位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，前者成為碼盤(pán)，后者稱(chēng)碼尺.按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種.接觸式采用電刷輸出，電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來(lái)表示代碼的狀態(tài)是"1”還是“0”;非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件， 采用光敏元件時(shí)透射式以透光區(qū)和不透光區(qū)來(lái)表示代碼的狀態(tài)是"1”還是"0”，反射式以反射區(qū)和非反射區(qū)來(lái)表示代碼的狀態(tài)是“ 1”還是“0”，通過(guò)"1”和“0”的二進(jìn)制編碼來(lái)將采集來(lái)的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼可讀取的電信號(hào)用以通訊、傳輸和儲(chǔ)存。自從圓盤(pán)式編碼器誕生至今一直沿用將碼條設(shè)置在碼盤(pán)側(cè)面的方式，受碼盤(pán)半徑的限制，設(shè)置在碼盤(pán)側(cè)面的碼條的內(nèi)外半徑必然比碼盤(pán)的直徑更小，因此其內(nèi)外半徑中點(diǎn)的等效半徑必然小于碼盤(pán)半徑，對(duì)應(yīng)于同樣分辨率傳感器的情況下限制了實(shí)際能夠設(shè)置的碼條數(shù)目；傳統(tǒng)圓盤(pán)編碼器因?yàn)榇a條設(shè)置在碼盤(pán)側(cè)面，其碼條與碼條之間的間隔均呈扇形，受限于光電傳感器的能力，該扇形的內(nèi)外半徑差不能低于某一個(gè)數(shù)值，因此在小直徑編碼器上光電式受到很大的約束，一般直徑較小的編碼器只能采用磁電式的，但磁電式的在溫度適應(yīng)能力和抗電磁干擾能力上相對(duì)光電式的要差得多。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種高精度編碼輪、及其構(gòu)成的編碼器，在相同的碼盤(pán)半徑情況下，增加碼條的數(shù)量，從而提高其精度。本實(shí)用新型的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)高精度編碼輪，包括碼輪，所述的碼輪呈圓柱狀，具有兩個(gè)圓盤(pán)面、以及位于兩個(gè)圓盤(pán)面之間的輪面，在其圓柱軸線(xiàn)上設(shè)置有用于插入電機(jī)軸的通孔，在碼輪的輪面至少設(shè)置有一個(gè)碼條環(huán)，每個(gè)碼條環(huán)具有多個(gè)相互平行的碼條，任意一個(gè)碼條均與碼輪的軸線(xiàn)平行。碼輪的兩端為圓盤(pán)面，位于兩個(gè)圓盤(pán)面之間的圓柱面即為輪面，由于條碼需要一定的寬度和長(zhǎng)度，傳統(tǒng)方式將條碼設(shè)置在碼盤(pán)的盤(pán)面，相對(duì)傳統(tǒng)方式，采用編碼輪替代碼盤(pán)，在編碼輪的輪面刻錄條碼，條碼呈直線(xiàn)狀，且與碼輪的軸線(xiàn)平行，如此，在相同的直徑且碼條的寬度相同情況下，設(shè)置在碼輪的輪面上的條碼數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于傳統(tǒng)方式的碼盤(pán)上設(shè)置的碼條數(shù)量。將碼條設(shè)置于碼輪的輪面，無(wú)疑是最大程度的利用了碼輪的半徑，因此也將可以設(shè)置的碼條數(shù)目最大化，最大程度的提高了相同直徑編碼器的物理分辨率。包括上述高精度編碼輪的編碼器，包括殼體，在殼體的一端安裝有電機(jī)，電機(jī)的電機(jī)軸延伸至殼體內(nèi)，在所述殼體內(nèi)安裝有編碼輪，所述電機(jī)軸插入編碼輪的通孔內(nèi)，所述編碼輪上的每一個(gè)碼條環(huán)至少對(duì)應(yīng)一個(gè)安裝在殼體內(nèi)壁上的傳感器，所述傳感器的感應(yīng)方向與該傳感器對(duì)應(yīng)的碼條環(huán)所在的輪面垂直。編碼器包括殼體，在殼體的一端連接有電機(jī)，電機(jī)的電機(jī)軸穿過(guò)殼體延伸至殼體內(nèi)，將碼輪插接在電機(jī)軸上，碼輪與殼體之間存在一定的間隙，將傳感器放置在殼體與碼輪的輪面之間的空隙內(nèi)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)軸帶動(dòng)碼輪轉(zhuǎn)動(dòng)，傳感器檢測(cè)碼輪的輪面上的碼條，即可監(jiān)控碼輪的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，由于碼輪的輪面設(shè)置的碼條數(shù)量相對(duì)于同樣直徑的碼盤(pán)設(shè)置的碼條數(shù)量多，因此，在碼輪旋轉(zhuǎn)一周的情況下，傳感器檢測(cè)碼條的數(shù)量較傳統(tǒng)方式的碼盤(pán)上碼條的數(shù)量多，因此，提高了檢測(cè)的精度。對(duì)于傳感器而言，在垂直與碼輪軸線(xiàn)方向可以設(shè)置一個(gè)、兩個(gè)、甚至多個(gè)傳感器，根據(jù)所檢測(cè)到的相位差通過(guò)一定的算法計(jì)算后，得到的數(shù)據(jù)可以更加精確；在平行于碼輪軸線(xiàn)的方向可以設(shè)置多個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)于碼輪上刻錄的多個(gè)碼條環(huán)以應(yīng)用于絕對(duì)位置編碼器，利用更長(zhǎng)的碼條長(zhǎng)度獲得更高的精度或減少碼條環(huán)數(shù)。所述傳感器為光電傳感器。傳統(tǒng)圓盤(pán)編碼器因?yàn)榇a條設(shè)置在碼盤(pán)側(cè)面，其碼條與碼條之間的間隔均呈扇形，受限于光電傳感器的能力，該扇形的內(nèi)外半徑差不能低于某一個(gè)數(shù)值，因此在小直徑編碼器上光電式受到很大的約束，一般直徑較小的編碼器只能采用磁電式的，但磁電式的在溫度適應(yīng)能力和抗電磁干擾能力上相對(duì)光電式的要差得多，因此， 將碼條設(shè)置到碼輪的輪面上，碼條為標(biāo)準(zhǔn)的矩形，碼條形狀與碼輪直徑?jīng)]有關(guān)系，能夠很好的適應(yīng)于小直徑光電式編碼器。所述的傳感器為兩個(gè)。在碼輪上設(shè)置用于標(biāo)注零位的專(zhuān)用碼條，利用兩只傳感器分別采集零位位置的方式既可以避免零位專(zhuān)用碼條形狀差異導(dǎo)致的位置誤差，又還可以利用該零位碼條分別經(jīng)過(guò)兩只傳感器的時(shí)間差或其間經(jīng)過(guò)的碼條數(shù)目或相位差等位置差信息來(lái)修正所采集到的零位碼條位置的偏差，提高編碼器的精度。對(duì)應(yīng)于絕對(duì)編碼器，將各組碼條設(shè)置在碼輪的輪面上，即將各組碼條設(shè)置在輪面上形成不同的碼條環(huán)，這樣的設(shè)置相當(dāng)于將各組碼條伸張成一樣的物理長(zhǎng)度，克服了傳統(tǒng)碼盤(pán)因半徑減小而出現(xiàn)的碼條不得不變得更少更簡(jiǎn)單的問(wèn)題，可以利用更加復(fù)雜的編碼方式獲得更高的精度或在相同精度下減少碼條環(huán)的數(shù)量。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果1本實(shí)用新型高精度編碼輪，相對(duì)傳統(tǒng)方式，采用編碼輪替代碼盤(pán)，在編碼輪的輪面刻錄條碼，條碼呈直線(xiàn)狀，在相同的直徑且碼條的寬度相同情況下，設(shè)置在碼輪的輪面上的條碼數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于傳統(tǒng)方式的碼盤(pán)上設(shè)置的碼條數(shù)量，最大程度的利用了碼輪的半徑， 因此也將可以設(shè)置的碼條數(shù)目最大化，最大程度的提高了相同直徑編碼器的物理分辨率；2本實(shí)用新型包括高精度編碼輪的編碼器，將碼條設(shè)置到碼輪的輪面上，碼條為標(biāo)準(zhǔn)的矩形，能夠很好的適應(yīng)于小直徑光電式編碼器；3本實(shí)用新型包括高精度編碼輪的編碼器，將碼條設(shè)置在碼輪的輪面上，對(duì)于絕對(duì)編碼器相當(dāng)于將各碼條組即碼條環(huán)的碼條拉成一樣的物理長(zhǎng)度，克服了因半徑減小而出現(xiàn)的碼條不得不變得更少更簡(jiǎn)單的問(wèn)題，可以利用更加復(fù)雜的編碼方式獲得更高的精度或在相同精度下減少碼條組的數(shù)量。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一中碼輪結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一編碼器組整體結(jié)構(gòu)示意4[0016]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一整體的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例二多碼條環(huán)和多傳感器的碼輪結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例二編碼器組整體結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱(chēng)1-碼輪，2-通孔，3-碼條，4-殼體，5-電機(jī)，6-電機(jī)軸，7_傳感器。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例一如圖1至3所示，本實(shí)用新型高精度編碼輪，包括碼輪1，碼輪1呈圓柱狀，具有兩個(gè)圓盤(pán)面以及連接在圓盤(pán)面之間的輪面，在圓盤(pán)的中心設(shè)置有沿碼輪軸線(xiàn)的通孔2，在輪面上設(shè)置有盡可能多的碼條3，碼條3呈規(guī)則的矩形，碼條3之間相互平行，對(duì)于光電式編碼器碼輪1的輪面拋光后有兩種表面處理方式第一種，采用鍍鉻、鍍金或鍍銀等方式將表面處理成光亮反射面；第二種，采用發(fā)黑亞光處理成低反射面；光電式編碼器碼輪1上的碼條 3刻錄在碼輪1的輪面上，對(duì)于光亮反射面刻紋呈現(xiàn)為低反射條紋，對(duì)于低反射面刻紋呈現(xiàn)為高反射條紋；碼條3利用激光燒刻、化學(xué)蝕刻或其他方式刻錄形成，碼條3刻錄在碼輪1 的輪面上，利用反射式光電傳感器讀碼。高精度編碼器，電機(jī)5的電機(jī)軸6穿過(guò)殼體4并延伸至殼體4內(nèi)部，將碼輪1固定套裝在殼體4內(nèi)的電機(jī)軸6上，殼體4與碼輪1的輪面之間存在一定的間隙，在該間隙內(nèi)的不同位置安裝有一個(gè)或數(shù)個(gè)傳感器7，可利用單只傳感器直接讀出碼條，也可利用同碼條環(huán)上的兩只傳感器7采集到的碼輪1不同位置的信號(hào)疊加出高精度的碼輪1位置信號(hào)，并利用零位標(biāo)志碼條在不同時(shí)間經(jīng)過(guò)兩只傳感器7而修正出高精度的零位位置；利用兩只傳感器7分別采集零位位置的方式既可以避免零位標(biāo)志碼條形狀差異導(dǎo)致的位置誤差，又還可以利用該零位標(biāo)志碼條分別經(jīng)過(guò)兩只傳感器7的時(shí)間差或其間經(jīng)過(guò)的碼條數(shù)目或相位差等位置差信息來(lái)修正所采集到的零位標(biāo)志碼條位置的偏差， 提高編碼器的精度；利用同碼條環(huán)兩只傳感器7所采集到的信號(hào)固定的相位差，通過(guò)計(jì)算得出比單傳感器單純插值更高精度的位置信息。實(shí)施例二如圖4至5所示，本實(shí)用新型高精度編碼輪，包括碼輪1，碼輪1呈圓柱狀，具有兩個(gè)圓盤(pán)面以及連接在圓盤(pán)面之間的輪面，在圓盤(pán)的中心設(shè)置有沿碼輪軸線(xiàn)的通孔2，在輪面上設(shè)置有多條含盡可能多的碼條3的碼條環(huán)，碼條3呈規(guī)則的矩形，碼條3之間相互平行， 對(duì)于光電式編碼器碼輪1的輪面拋光后有兩種表面處理方式第一種，采用鍍鉻、鍍金或鍍銀方式將表面處理成光亮反射面；第二種，采用發(fā)黑亞光處理成低反射面；對(duì)于光電式編碼器碼輪1上的碼條3刻錄在碼輪1的輪面上，對(duì)于光亮反射面刻紋呈現(xiàn)為低反射條紋，對(duì)于低反射面刻紋呈現(xiàn)為高反射條紋；碼條3利用激光燒刻、化學(xué)蝕刻或其他方式刻錄形成， 碼條3刻錄在碼輪1的輪面上，利用反射式光電傳感器讀碼；高精度編碼器，電機(jī)5的電機(jī)軸6穿過(guò)殼體4并延伸至殼體4內(nèi)部，將碼輪1固定套裝在殼體4內(nèi)的電機(jī)軸6上，殼體4 與碼輪1的輪面之間存在一定的間隙，在該間隙內(nèi)的不同位置安裝有一組或數(shù)組傳感器7， 可利用單組傳感器直接讀出各碼條環(huán)從而計(jì)算出絕對(duì)位置，也可利用兩組傳感器7分別讀出碼輪1上的各碼條環(huán)上碼條3采集到的碼輪1不同位置的信號(hào)，利用同碼條環(huán)上對(duì)應(yīng)的兩只傳感器7所采集到信號(hào)固定的相位差，通過(guò)計(jì)算得出比單傳感器單純插值更高精度的位置信息，從而疊加出高精度的碼輪1絕對(duì)位置信號(hào)。 以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)上對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。如上所述，便可以很好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.高精度編碼輪，其特征在于包括碼輪(1)，所述的碼輪(1)呈圓柱狀，具有兩個(gè)圓盤(pán)面、以及位于兩個(gè)圓盤(pán)面之間的輪面，在其圓柱軸線(xiàn)上設(shè)置有用于插入電機(jī)軸(6)的通孔 (2)，在碼輪(1)的輪面至少設(shè)置有一個(gè)碼條環(huán)，每個(gè)碼條環(huán)具有多個(gè)相互平行的碼條(3)， 任意一個(gè)碼條(3)均與碼輪(1)的軸線(xiàn)平行。
2.包括權(quán)利要求1所述高精度編碼輪的編碼器，包括殼體(4)，在殼體(4)的一端安裝有電機(jī)(5)，電機(jī)(5)的電機(jī)軸(6)延伸至殼體(4)內(nèi)，其特征在于在所述殼體(4)內(nèi)安裝有編碼輪，所述電機(jī)軸(6)插入編碼輪的通孔(2)內(nèi)，所述編碼輪上的每一個(gè)碼條環(huán)至少對(duì)應(yīng)一個(gè)安裝在殼體(4 )內(nèi)壁上的傳感器(7 )，所述傳感器(7 )的感應(yīng)方向與該傳感器(7 )對(duì)應(yīng)的碼條環(huán)所在的輪面垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度編碼器，其特征在于所述傳感器(7)為光電傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的高精度編碼器，其特征在于所述的傳感器(7)為兩個(gè)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公布了高精度編碼輪及其構(gòu)成的編碼器，包括碼輪(1)，所述的碼輪(1)呈圓柱狀，在其圓柱軸線(xiàn)上設(shè)置有用于插入電機(jī)軸(6)的通孔(2)，在碼輪(1)的輪面設(shè)置有盡可能多的碼條(3)，任意一個(gè)碼條(3)均與碼輪(1)的軸線(xiàn)平行。本實(shí)用新型采用編碼輪代替碼盤(pán)，在編碼輪的輪面刻錄條碼，在相同的直徑且、碼條的寬度相同情況下，設(shè)置在碼輪的輪面上的條碼數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于傳統(tǒng)方式碼盤(pán)上設(shè)置的碼條數(shù)量，最大程度的利用了碼輪的半徑，因此也將可以設(shè)置的碼條數(shù)目最大化，最大程度的提高了相同直徑編碼器的物理分辨率；將碼條設(shè)置到碼輪的輪面上，碼條為標(biāo)準(zhǔn)的矩形，能夠很好的適應(yīng)于小直徑光電式編碼器。
文檔編號(hào)G01D5/26GK202204522SQ20112034598
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
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