本發(fā)明屬于絕對(duì)值編碼器的一個(gè)部件，尤其是指一種游標(biāo)碼盤(pán)，為絕對(duì)值編碼器提供反饋源。

背景技術(shù)：

絕對(duì)值編碼器可以記錄編碼任意位置的絕對(duì)位置值，實(shí)現(xiàn)方案普遍有如下幾種，格雷碼，自然二進(jìn)制，偽隨機(jī)序列，游標(biāo)。其中游標(biāo)原理碼盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需特殊編碼，實(shí)現(xiàn)原理簡(jiǎn)單易懂，但缺點(diǎn)在于相鄰碼道的差值過(guò)小，對(duì)碼盤(pán)的刻畫(huà)精度有極高的要求，不易產(chǎn)品化。

國(guó)內(nèi)金屬碼盤(pán)的制備一般采用腐蝕，電鑄，激光雕刻等方法，但就算精度最高的電鑄工藝也只能達(dá)到0.1mm的制成精度，但這遠(yuǎn)小于游標(biāo)原理要求的最小精度要求，提升碼盤(pán)的制成工藝水平是需要社會(huì)大環(huán)境的提升來(lái)提高的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種高容錯(cuò)游標(biāo)碼盤(pán)，以解決游標(biāo)碼盤(pán)存在的相鄰碼道的差值過(guò)小、對(duì)碼盤(pán)的刻畫(huà)精度有極高的要求、不易產(chǎn)品化的問(wèn)題。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：包含4條碼道，由外向內(nèi)分別為碼道n、碼道m(xù)、碼道s、碼道p，碼道n與碼道m(xù)相差一個(gè)刻線(xiàn)，碼道n與碼道p相差一個(gè)刻線(xiàn)，碼道m(xù)的刻線(xiàn)數(shù)量m=2^m，碼道s的刻線(xiàn)數(shù)量s=2ⁿ×（2ⁿ-1），其中m＝10~∞，n＝5~∞，m=2n；

本發(fā)明所述碼道m(xù)的半徑大于等于40mm。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)新穎，通過(guò)對(duì)游標(biāo)原理的深入分析，通過(guò)增加多條碼道并配合相應(yīng)碼制來(lái)達(dá)到降低對(duì)碼盤(pán)制成精度的要求，增加了兩條碼道將碼盤(pán)的容差提高了2^k倍,k取決于實(shí)際分辨率設(shè)計(jì)；通過(guò)兩次分區(qū)之前將需要一次定位到精確位置的需求降低為可以分次、分區(qū)識(shí)別，達(dá)到降低對(duì)碼盤(pán)制成精度的要求；在于第一次分區(qū)之后，受限與圓形碼盤(pán)，按此思路無(wú)法進(jìn)行第二次分區(qū)，而本發(fā)明第二次分區(qū)打破了固有思路，增加第四條碼道的同時(shí)，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的配合，將光電池錯(cuò)開(kāi)擺放，這樣就在原有分區(qū)的基礎(chǔ)上有增加了2倍的分區(qū)，進(jìn)一步降低了對(duì)碼盤(pán)每個(gè)刻線(xiàn)刻畫(huà)精度的要求，下降到可量產(chǎn)的水平，從而達(dá)到了產(chǎn)品化的門(mén)檻。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的a部放大圖，圖中光電池1位于碼盤(pán)上方，并對(duì)齊碼道m(xù)、碼道s、碼道p；

圖3是圖1的b部放大圖，圖中光電池2位于碼盤(pán)下方，并對(duì)齊碼道n、碼道m(xù)、碼道s。

具體實(shí)施方式

包含4條碼道，由外向內(nèi)分別為碼道n、碼道m(xù)、碼道s、碼道p，碼道n與碼道m(xù)相差一個(gè)刻線(xiàn)，碼道n與碼道p相差一個(gè)刻線(xiàn)，碼道m(xù)的刻線(xiàn)數(shù)量m=2^m，碼道s的刻線(xiàn)數(shù)量s=2ⁿ×（2ⁿ-1），其中m＝10~∞，n＝5~∞，m=2n；

所述碼道m(xù)的半徑大于等于40mm。

下邊通過(guò)具體應(yīng)用實(shí)例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

如圖1所示，以m=2¹⁰，n=2¹⁰-1，s=2⁵×（2⁵-1），p=2¹⁰-1-1，碼道m(xù)所在的半徑為40mm，刻線(xiàn)長(zhǎng)度1mm,為例進(jìn)行說(shuō)明：

通過(guò)m=2¹⁰，n=2¹⁰-1，可以實(shí)現(xiàn)游標(biāo)解算，其原理在于m-n的角度差即當(dāng)前位置的絕對(duì)位置值，此時(shí)每個(gè)刻線(xiàn)m與n的角度差值為40×2×π/2¹⁰-（40+1）×2×π/（2¹⁰-1）=0.24543-0.25181=-0.0064mm，因此每個(gè)刻線(xiàn)的誤差要小于0.0064mm/2=3.2um，而國(guó)內(nèi)的金屬碼盤(pán)制成精度一般在100um左右，所以此時(shí)無(wú)法達(dá)到產(chǎn)品化目的；

因此另外設(shè)計(jì)了s碼道，其碼制為s=2⁵×（2⁵-1），將m碼道分為32個(gè)區(qū)域，然后在每個(gè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行游標(biāo)細(xì)分，因此m-n只需要可識(shí)別1/32即可，較之前需要識(shí)別到一個(gè)刻線(xiàn)1/1024，容差提高了32倍(1024/32=32)，其誤差要求將變?yōu)椋?2×（40×2×π/2¹⁰-（40+1）×2×π/（2¹⁰-1））=32×（0.24543-0.25181）=32×（-0.0064）=-102.4um,對(duì)誤差的容差增大的32倍；

但是此誤差的極限仍然與理論比較接近，風(fēng)險(xiǎn)較大，還是無(wú)法量產(chǎn)，因此在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了第四條p碼道，并采用雙光電池技術(shù)，如圖2，上面的光電池對(duì)齊m、s、p碼道，圖3，下面的光電池對(duì)齊n、m、s碼道，由上面的光電池1將碼盤(pán)分成兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的512，496，511碼制的游標(biāo)碼盤(pán)，再由下面的光電池2識(shí)別是在哪個(gè)碼盤(pán)區(qū)域，這樣誤差又將降低一位，達(dá)到102.4×2=204.8um，遠(yuǎn)大于100um，符合碼盤(pán)制成精度，達(dá)到量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種高容錯(cuò)游標(biāo)碼盤(pán)，屬于絕對(duì)值編碼器的一個(gè)部件。包含4條碼道，由外向內(nèi)分別為碼道N、碼道M、碼道S、碼道P，碼道N與碼道M相差一個(gè)刻線(xiàn)，碼道N與碼道P相差一個(gè)刻線(xiàn)，碼道M的刻線(xiàn)數(shù)量M=2m，碼道S的刻線(xiàn)數(shù)量S=2n×（2n?1），其中m＝10~∞，n＝5~∞，m=2n。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)新穎，通過(guò)增加多條碼道并配合相應(yīng)碼制來(lái)達(dá)到降低對(duì)碼盤(pán)制成精度的要求，進(jìn)一步降低了對(duì)碼盤(pán)每個(gè)刻線(xiàn)刻畫(huà)精度的要求，下降到可量產(chǎn)的水平，從而達(dá)到了產(chǎn)品化的門(mén)檻。

技術(shù)研發(fā)人員：申春明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：長(zhǎng)春匯通光電技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.15
技術(shù)公布日：2017.08.25