滑環(huán)編碼器及其編碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明示例性實(shí)施例總體上涉及編碼器領(lǐng)域，具體涉及一種具有冗余傳感器的滑環(huán)編碼器及其編碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002]滑環(huán)普遍用于例如CT設(shè)備中，通常將X射線源和探測(cè)器固定在圍繞受檢對(duì)象的圓形滑環(huán)上，工作中每運(yùn)動(dòng)一圈，就得到受檢對(duì)象一個(gè)厚度切面的圖像。在現(xiàn)有的CT設(shè)備中，為了獲得不同的視角圖像信息，需要滑環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，并且需要用到滑環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的位置和轉(zhuǎn)速信息。為此，設(shè)計(jì)了滑環(huán)編碼器，其主要功能是將滑環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)所到的位置和轉(zhuǎn)速的信息，通過(guò)光電編碼，轉(zhuǎn)換成A，B相兩路正交差分脈沖信號(hào)和每圈一個(gè)的Z相差分脈沖信號(hào)，發(fā)送到上位機(jī)。上位機(jī)對(duì)A、B、Z相差分脈沖信號(hào)進(jìn)行分析，獲得滑環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置和轉(zhuǎn)速信息。
[0003]滑環(huán)編碼器的輸出信號(hào)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性對(duì)于整機(jī)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行而言非常重要。然而，滑環(huán)編碼器在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，由于灰塵累積等原因編碼帶部分出現(xiàn)篩孔、堵孔現(xiàn)象，導(dǎo)致輸出錯(cuò)誤的差分脈沖信號(hào)，引起整機(jī)的控制或操作異常。
[0004]需要一種滑環(huán)編碼器和編碼方法，能夠避免或減小篩孔、堵孔等現(xiàn)象對(duì)輸出信號(hào)的影響，提聞?wù)麢C(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明示例性實(shí)施例提供了滑環(huán)編碼器及其編碼方法，利用冗余傳感器提供冗余信號(hào)，能夠避免外界干擾，確保編碼器輸出信號(hào)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供了一種滑環(huán)編碼器，包括:
[0007]編碼帶，固定至滑環(huán)，具有規(guī)則布置的多個(gè)孔；
[0008]至少一對(duì)第一傳感器，設(shè)置在編碼帶一側(cè)，每一對(duì)第一傳感器配置為在編碼帶隨滑環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)從編碼帶另一側(cè)發(fā)出并透過(guò)所述多個(gè)孔的光，分別產(chǎn)生第一感測(cè)信號(hào)和第一冗余感測(cè)信號(hào)；
[0009]至少一個(gè)信號(hào)組合模塊，連接至所述至少一對(duì)第一傳感器，配置為組合第一感測(cè)信號(hào)和第一冗余感測(cè)信號(hào)，產(chǎn)生組合感測(cè)信號(hào)，作為滑環(huán)編碼器的第一編碼信號(hào)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，提供了一種滑環(huán)編碼器的編碼方法，包括步驟:
[0011]在編碼帶隨滑環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)透過(guò)所述編碼帶上規(guī)則布置的多個(gè)孔的光，產(chǎn)生第一感測(cè)信號(hào)和第一冗余感測(cè)信號(hào)；
[0012]組合第一感測(cè)信號(hào)和第一冗余感測(cè)信號(hào)，產(chǎn)生組合感測(cè)信號(hào)；以及
[0013]輸出組合感測(cè)信號(hào)，作為滑環(huán)編碼器的第一編碼信號(hào)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中:
[0015]圖1示出了滑環(huán)編碼器的布置示意圖；
[0016]圖2示出了圖1所示滑環(huán)編碼器的局部放大示意圖；
[0017]圖3示出了滑環(huán)編碼器受到干擾的示意圖；
[0018]圖4示出了受到干擾的滑環(huán)編碼器的輸出信號(hào)脈沖；
[0019]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的滑環(huán)編碼器的局部放大示意圖；
[0020]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的滑環(huán)編碼器中傳感器輸出的電脈沖；以及
[0021]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的滑環(huán)編碼器的編碼方法的示意流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的示例實(shí)施例進(jìn)行詳述。以下描述包括各種具體細(xì)節(jié)以輔助理解，但這些具體細(xì)節(jié)應(yīng)僅被示為示例性的。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以在不脫離本公開范圍和精神的情況下對(duì)這里描述的各個(gè)實(shí)施例進(jìn)行各種改變和修改。此夕卜，為了清楚和簡(jiǎn)明起見，省略了公知功能和結(jié)構(gòu)的描述。
[0023]以下描述和權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ)和詞語(yǔ)不限于其字面含義，而是僅由發(fā)明人用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的清楚一致的理解。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，對(duì)本發(fā)明各個(gè)示例實(shí)施例的以下描述僅被提供用于說(shuō)明目的，而不意在限制由所附權(quán)利要求及其等同物限定的本發(fā)明。
[0024]圖1示出了常見滑環(huán)編碼器的布置示意圖，圖2示出了圖1所示滑環(huán)編碼器的局部放大示意圖。如圖1和2所示，滑環(huán)編碼器包括編碼帶和布置在編碼帶一側(cè)的傳感器，例如光電傳感器。編碼帶例如可以是鋼帶。編碼帶固定至滑環(huán)，可隨滑環(huán)一同轉(zhuǎn)動(dòng)。編碼帶上具有規(guī)則布置的孔。從布置在編碼帶另一側(cè)的發(fā)光設(shè)備(例如，發(fā)光二極管)發(fā)出的光透過(guò)編碼帶上孔，可以被傳感器感測(cè)到。傳感器可以將感測(cè)到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有高或低電平的電信號(hào)。這樣，當(dāng)編碼帶隨滑環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光束時(shí)通時(shí)斷，感測(cè)到的光信號(hào)可以被轉(zhuǎn)換為與轉(zhuǎn)速相關(guān)的電信號(hào)或脈沖，其脈沖頻率正比于滑環(huán)的轉(zhuǎn)速。這樣，通過(guò)兩路正交(即，相位相差90度)的脈沖，就可確定滑環(huán)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。具體地，設(shè)置三個(gè)傳感器，其中兩個(gè)傳感器產(chǎn)生A，B相兩路正交脈沖信號(hào)，表示滑環(huán)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向信息，一個(gè)傳感器產(chǎn)生每圈一個(gè)的Z相脈沖信號(hào)，表示滑環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)信息。A、B和Z相脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)差分處理后發(fā)送到上位機(jī)。上位機(jī)對(duì)A、B、Z相差分脈沖信號(hào)進(jìn)行分析，獲得滑環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置和轉(zhuǎn)速信息。作為示例，圖2僅示出了與A相脈沖信號(hào)有關(guān)的編碼器部分，與B相和Z相脈沖信號(hào)有關(guān)的編碼器部分與之類似。
[0025]在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，由于灰塵等異物的影響，經(jīng)常造成滑環(huán)編碼器中編碼帶的孔被完全或部分堵住，如圖3所示，這樣編碼帶上存在正?？住⒍驴缀秃Y孔。堵孔和篩孔導(dǎo)致缺失或分割某相上的一個(gè)或多個(gè)脈沖，如圖4所示，以A相為例，相比于正常孔信號(hào)，堵孔信號(hào)缺少了一個(gè)脈沖，而篩孔信號(hào)中將一個(gè)脈沖分割為兩個(gè)。這樣，某些感測(cè)信號(hào)相位錯(cuò)誤，導(dǎo)致滑環(huán)編碼器的輸出不穩(wěn)定，并會(huì)引起整機(jī)功能異?；蚬收?。
[0026]鑒于現(xiàn)有滑環(huán)編碼器的上述不足，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種滑環(huán)編碼器及其編碼方法，利用冗余傳感器提供冗余信號(hào)，能夠避免外界干擾，確保編碼器輸出信號(hào)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，從而能夠提高整機(jī)正常穩(wěn)定地運(yùn)行。
[0027]根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的滑環(huán)編碼器，包括編碼帶、至少一對(duì)第一傳感器和至少一個(gè)信號(hào)組合模塊。編碼帶固定至滑環(huán)，具有規(guī)則布置的多個(gè)孔。編碼帶例如可以是鋼帶。至少一對(duì)第一傳感器設(shè)置在編碼帶一側(cè)。每一對(duì)第一傳感器配置為在編碼帶隨滑環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)從編碼帶另一側(cè)發(fā)出并透過(guò)所述多個(gè)孔的光，分別產(chǎn)生第一感測(cè)信號(hào)和第一冗余感測(cè)信號(hào)。此外，針對(duì)每一對(duì)第一傳感器分別設(shè)置信號(hào)組合模塊，用于組合該對(duì)第一傳感器產(chǎn)生的第一感測(cè)信號(hào)和第一冗余感測(cè)信號(hào)，得到組合感測(cè)信號(hào)，作為滑環(huán)編碼器的第一編碼信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)組合感測(cè)信號(hào)可以包括A相或B相信號(hào)，S卩，表示滑環(huán)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向的相位正交的兩路單相電信號(hào)之一。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，滑環(huán)編碼器還可以包括至少一個(gè)第二傳感器，設(shè)置在編碼帶一偵牝其中每個(gè)第二傳感器配置為在編碼帶隨滑環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)從編碼帶另一側(cè)發(fā)出并透過(guò)所述多個(gè)孔的光，產(chǎn)生第二感測(cè)信號(hào)。第二感測(cè)信號(hào)作為滑環(huán)編碼器的第二編碼信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，第二感測(cè)信號(hào)可以包括Z相信號(hào)，即表示滑環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的單相電信號(hào)。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，為了能夠遠(yuǎn)距離傳輸感測(cè)信號(hào)，滑環(huán)編碼器還包括多個(gè)差分模塊，分別連接至每個(gè)信號(hào)組合模塊和每個(gè)第二傳感器，用于將每個(gè)組合感測(cè)信號(hào)和每個(gè)第二感測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)，以作為第一和第二編碼信號(hào)傳輸。例如，差分模塊可以采用公知的差分芯片。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)第一和第二傳感器可以包括光電傳感器，配置為感測(cè)透過(guò)所述多個(gè)孔的光，并將感測(cè)到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0031]在一個(gè)實(shí)施例中，每一對(duì)第一傳感器中的兩個(gè)傳感器布置為沿著編碼帶彼此間隔預(yù)定距離，以便產(chǎn)生相位相同的第一感測(cè)信號(hào)和第一冗余感測(cè)信號(hào)。
[0032]在一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)組合模塊包括邏輯或門，對(duì)第一感測(cè)信號(hào)和第一冗余感測(cè)信號(hào)進(jìn)行或運(yùn)算。
[0033]通過(guò)采用兩個(gè)傳感器產(chǎn)生相位相同的兩個(gè)感測(cè)信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)某相上感測(cè)信號(hào)的冗余。由于灰塵等異物很少恰好堵住編碼帶上處于同一相的、距離固定的兩個(gè)孔，所以即使某個(gè)感測(cè)信號(hào)由于堵孔或篩孔出現(xiàn)錯(cuò)誤，也能夠通過(guò)與對(duì)應(yīng)冗余感測(cè)信號(hào)的邏輯或運(yùn)算來(lái)校正或消除該錯(cuò)誤。這樣，避免了異物影響，確保滑環(huán)編碼器的輸出穩(wěn)定，從而提高整機(jī)運(yùn)行正確性和可靠性。
[0034]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的滑環(huán)編碼器的局部放大示意圖，以A相和B相為例。如圖5所示，該滑環(huán)編碼器包括編碼帶50，在編碼帶50 —側(cè)布置的兩對(duì)傳感器52-1和52-2、以及54-1和54-2,以及信號(hào)組合模塊56和58。傳感器52-1和52-2針對(duì)A相信號(hào)，沿著編碼帶50彼此間隔預(yù)定距離，以便產(chǎn)生相位相同(均為A相)的感測(cè)信號(hào)Al和冗余的感測(cè)信號(hào)A2。傳感器54-1和54-2針對(duì)B相信號(hào)，沿著編碼帶50彼此間隔預(yù)定距離，以便產(chǎn)生相位相同(均為B相)的感測(cè)信號(hào)BI和冗余的感測(cè)信號(hào)B2。A相與B相是正交的。
[0035]具體地，當(dāng)編碼帶50隨滑環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從編碼帶50另一側(cè)的發(fā)光設(shè)備62 (例如發(fā)光二極管)發(fā)出的光透過(guò)編碼帶50上規(guī)則布置的孔，被傳感器52-1和52-2、以及54_1和54-2分別感測(cè)，并轉(zhuǎn)換為正交的A相電脈沖Al和A2以及B相電脈沖BI和B2。信號(hào)組合模塊56連接至傳感器52-1和52-2，接收A相電脈沖Al和A2作為輸入，對(duì)其進(jìn)行組合，輸出組合電脈沖A’。信號(hào)組合模塊58連接至傳感器54-1和54-2，B相電脈沖BI和B2作為輸入，對(duì)其進(jìn)行組合，輸出組合電脈沖B’。電脈沖A’和B’與轉(zhuǎn)速相關(guān)，其脈沖頻率正比于滑環(huán)的轉(zhuǎn)速。這樣，通過(guò)兩路正交(即，相位相差90度)的脈沖A’和B’，就可確定滑環(huán)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。換言之，信號(hào)A’、B’即為輸出的正交滑環(huán)編碼信號(hào)，可送至上位機(jī)進(jìn)行處理來(lái)獲得滑環(huán)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
[0036]在一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)組合模塊56和58可以采用邏輯或門。
[0037]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的滑環(huán)編碼器中各對(duì)傳感器輸出的電脈沖，具體了示出了在正常、堵孔和篩孔情況下輸出的A相電脈沖Al和A2。雖然沒(méi)有具體示出B相電脈沖，暗示本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除了相位不同，B相電脈沖BI和B2在這幾種情況下的波形是類似于A相電脈沖Al和A2的。
[0038]如圖6前兩行