一種光電碼盤和編碼器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光電碼盤和編碼器，該碼盤包括：碼盤基體，相位碼道，零位碼道和增量碼道；其中，相位碼道、零位碼道和增量碼道，同心加載于碼盤基體的不同直徑圓周上；零位碼道，包括：第一零位序列(Z)和第二零位序列(/Z)，第一零位序列(Z)和第二零位序列(/Z)位于增量碼道的兩側(cè)；第一零位序列(Z)的刻線，包括：2～5條亮柵和4～10條暗柵；第二零位序列(/Z)的刻線，包括：與第一零位序列(Z)的亮柵條數(shù)相同的暗柵，以及與第一零位序列(Z)的暗柵條數(shù)相同的亮柵。本發(fā)明的方案，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中對比度低、測量精度低和可靠性差等缺陷，實現(xiàn)對比度高、測量精度高和可靠性好的有益效果。
【專利說明】
一種光電碼盤和編碼器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于編碼器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光電碼盤和編碼器，尤其涉及一種高對比度增量編碼器碼盤及具有該碼盤的光電編碼器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]光電編碼器是一種集光、機、電于一體的測角設(shè)備，通過機械結(jié)構(gòu)和信號處理電路將光學(xué)信號轉(zhuǎn)換成電信號，從而實現(xiàn)對角位移、位置和速度等多種物理量的直接或間接測量。在增量式光電編碼器中，位置的測量與計算必須以絕對零位(例如:計算時的參考位置或參考起算點)作參考，因此編碼器的絕對零位是增量編碼器設(shè)計的核心要點之一，影響著光電編碼器的工作性能和測量精度。
[0003]零位光柵(例如:刻有標志零位的編碼線紋組的光柵尺)由一組非等間隔、非等寬度的亮線和暗線所組成，在零位光柵相對運動時，會形成急劇變化的銳脈沖(例如:直接突變的脈沖)，處理電路會以該銳脈沖作為開門電平(例如:當(dāng)電路輸入端接額定負載時，使電路輸出端處于低電位上限所允許的最低輸入電位)，形成編碼器的絕對零位。零位光柵在運動過程中形成的次大光通量與最大光通量的比值稱為對比度，目前增量編碼器零位光柵的對比度一般為1/2?1/3，在強電磁干擾的情況下，易出現(xiàn)零位錯碼，導(dǎo)致計數(shù)錯誤，編碼器可靠性無法滿足使用要求。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，存在對比度低、測量精度低和可靠性差等缺陷。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，針對上述缺陷，提供一種光電碼盤和編碼器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中零位光柵對比度低的問題，達到提高絕對零位準確度的效果。
[0006]本發(fā)明提供一種光電碼盤，包括:碼盤基體，相位碼道，零位碼道和增量碼道；其中，所述相位碼道、零位碼道和增量碼道，同心加載于所述碼盤基體的不同直徑圓周上;所述零位碼道，包括:第一零位序列和第二零位序列，所述第一零位序列和第二零位序列位于所述增量碼道的兩側(cè);所述第一零位序列的刻線，包括:2?5條亮柵和4?10條暗柵;所述第二零位序列的刻線，包括:與所述第一零位序列的亮柵條數(shù)相同的暗柵，以及與所述第一零位序列的暗柵條數(shù)相同的亮柵。
[0007]可選地，所述第一零位序列的亮柵和/或暗柵，與所述第二零位序列的暗柵和/或亮柵，相互對應(yīng)設(shè)置于所述相位碼道的兩側(cè)。
[0008]可選地，所述第一零位序列的刻線，包括:5條亮柵和10條暗柵。
[0009]可選地，所述相位碼道，包括:第一相位碼道、第二相位碼道和第三相位碼道；其中，所述第一相位碼道，位于所述第一零位序列遠離所述增量碼道的一側(cè);所述第二相位碼道，位于所述第二零位序列遠離所述增量碼道的一側(cè);所述第三相位碼道，位于所述第二相位碼道遠離所述第二零位序列的一側(cè)。
[0010]可選地，所述第一相位碼道的刻線，包括:均布于所述碼盤基體的相應(yīng)圓周上、且明暗相間的亮柵和暗柵。
[0011]可選地，所述第一相位碼道、第二相位碼道和第三相位碼道的刻線數(shù)相同、且起始刻線間具有預(yù)設(shè)夾角;所述刻線數(shù)和/或所述預(yù)設(shè)夾角，適配于，與所述碼盤適配的永磁電機的極數(shù)。
[0012]可選地，所述增量碼道，包括:第一增量碼道和第二增量碼道;所述第一增量碼道和/或第二增量碼道的刻線，包括:均布于所述碼盤基體的相應(yīng)圓周上、且明暗相間的亮柵和暗柵。
[0013]可選地，所述增量碼道的刻線數(shù)，包括:512條、1024條、2500條的至少之一。
[0014]可選地，所述碼盤基體，包括:光學(xué)玻璃板。
[0015]可選地，所述光學(xué)玻璃板為圓環(huán)狀。
[0016]與上述碼盤相匹配，本發(fā)明另一方面提供一種編碼器，包括:以上所述的光電碼盤。
[0017]本發(fā)明的方案，通過增強光電編碼器零位序列的對比度，可以提高絕對零位的準確度，以保證編碼器在應(yīng)用過程中的可靠性，進而解決光電編碼器碼盤零位序列(即零位光柵)對比度不足的問題，以及解決編碼器在應(yīng)用過程中絕對零位異常的問題。
[0018]進一步，本發(fā)明的方案，通過使用高對比度零位序列的碼盤(例如:增量編碼器碼盤)，能夠有效提高增量式光電編碼器絕對零位的準確度，保證光電編碼器的測量精度和工作可靠性，還可以提高編碼器應(yīng)用過程中的可靠性。
[0019]由此，本發(fā)明的方案，利用增強零位序列的對比度的方式，解決現(xiàn)有技術(shù)中零位光柵對比度低的問題，從而，克服現(xiàn)有技術(shù)中對比度低、測量精度低和可靠性差的缺陷，實現(xiàn)對比度高、測量精度高和可靠性好的有益效果。
[0020]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。
[0021]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的光電碼盤的一實施例的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明的光電碼盤中零位碼道和增量碼道的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為圖2中S部的一實施例的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]結(jié)合附圖，本發(fā)明實施例中附圖標記如下:
[0026]100-碼盤基體。【具體實施方式】
[0027]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明具體實施例及相應(yīng)的附圖對本發(fā)明技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種光電碼盤，如圖1所示本發(fā)明的光電碼盤的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該光電碼盤可以包括:碼盤基體1〇〇,相位碼道，零位碼道和增量碼道。
[0029]例如:如圖1所示，該光電碼盤由零位碼道Z、/Z，相位碼道U、V、W，增量碼道A、B和碼盤基體100組成。
[0030]其中，所述相位碼道、零位碼道和增量碼道，同心加載于所述碼盤基體100的不同直徑圓周上。
[0031]具體地，所述零位碼道，可以包括:第一零位序列Z和第二零位序列/Z，所述第一零位序列Z和第二零位序列/Z位于所述增量碼道的兩側(cè);所述第一零位序列Z的刻線，包括:2 ?5條亮柵和4?10條暗柵;所述第二零位序列/Z的刻線，包括:與所述第一零位序列Z的亮柵條數(shù)相同的暗柵，以及與所述第一零位序列Z的暗柵條數(shù)相同的亮柵。[〇〇32] 例如:零位碼道由零位序列Z和零位序列/Z組成。
[0033]由此，通過設(shè)置零位序列的亮柵和暗柵的條數(shù)，可以增強零位序列的對比度，以解決現(xiàn)有碼盤零位序列對比度不足的問題，有利于提高絕對零位的準確度。
[0034]可選地，所述第一零位序列Z的亮柵和/或暗柵，與所述第二零位序列/Z的暗柵和/ 或亮柵，相互對應(yīng)設(shè)置于所述相位碼道的兩側(cè)。[〇〇35] 例如:如圖2和圖3所示，零位序列Z的序列順序為:“101000100100001”，其中，“1” 代表亮柵，“0”代表暗柵。零位序列/Z的序列順序為:“010111011011110”。
[0036]由此，通過零位碼道中零位序列Z和/Z中亮柵和暗柵的對應(yīng)設(shè)置，有利于進一步提高零位序列的對比度，有利于提高使用該碼盤進行測量的精準性和可靠性。
[0037]可選地，所述第一零位序列Z的刻線，可以包括:5條亮柵和10條暗柵。
[0038]例如:零位序列Z，由5條亮柵和10條暗柵組成;零位序列/Z，由10條亮柵和5條暗柵組成。
[0039]例如:零位序列運動時，形成的最大光通量為5,次大光通量為1，可形成的對比度值為1/5,明顯高于一般增量編碼器零位序列的對比度，即使在強干擾的應(yīng)用情況下，也不易出現(xiàn)零位錯碼現(xiàn)象，保證了絕對零位的準確度，提高了光電編碼器的測量精度和工作可靠性。
[0040]例如:可替代地，去除上述零位序列中的部分亮柵及暗柵，零位序列仍可使用(例如:對比度值為1/3?1/2)，但會降低零位光柵的最大通光量及對比度，增量編碼器絕對零位的準確度會有所降低，同時也降低了光電編碼器的測量精度和工作可靠性。
[0041]由此，通過對零位序列中亮柵和暗柵的高對比度設(shè)置，可以提升碼盤的抗干擾能力，保證絕對零位的準確度。
[0042]在一個可選實施方式中，所述相位碼道，可以包括:第一相位碼道U、第二相位碼道 V和第三相位碼道W。[〇〇43] 例如:相位碼道由U、V、W組成。[0〇44]其中，所述第一相位碼道U，位于所述第一零位序列Z遠離所述增量碼道的一側(cè);所述第二相位碼道V，位于所述第二零位序列/Z遠離所述增量碼道的一側(cè);所述第三相位碼道 W，位于所述第二相位碼道V遠離所述第二零位序列/Z的一側(cè)。
[0045]例如:相位碼道，可以用于電機啟動時為驅(qū)動器提供磁極位置。
[0046]由此，通過分層設(shè)置的相位碼道，可以更好地為驅(qū)動器提供準確、可靠的磁極位置，且安全性好。
[0047]可選地，所述第一相位碼道U的刻線，可以包括:均布于所述碼盤基體100的相應(yīng)圓周上、且明暗相間的亮柵和暗柵。
[0048]例如:4條亮柵、4條暗柵，采用均布的形式、且明暗相間。
[0049]由此，通過均布、且明暗相間的亮柵和暗柵的設(shè)置，有利于進一步提高磁極位置提供的準確性和可靠性。
[0050]可選地，所述第一相位碼道U、第二相位碼道V和第三相位碼道W的刻線數(shù)相同、且起始刻線間具有預(yù)設(shè)夾角;所述刻線數(shù)和/或所述預(yù)設(shè)夾角，適配于，與所述碼盤適配的永磁電機的極數(shù)。
[0051]例如:相位碼道的刻線數(shù)及起始刻線間的夾角與永磁電機的極數(shù)有關(guān)。[〇〇52]例如:8極電機的刻線為8條，4條亮柵、4條暗柵。[〇〇53]例如:U、V、W刻線間的夾角依次相差30°。
[0054]由此，通過刻線數(shù)及起始刻線間夾角與永磁電機的極數(shù)的適配設(shè)置，有利于提升永磁電機工作的可靠性和安全性。
[0055]在一個可選實施方式中，所述增量碼道，可以包括:第一增量碼道A和第二增量碼道B;所述第一增量碼道A和/或第二增量碼道B的刻線，可以包括:均布于所述碼盤基體100 的相應(yīng)圓周上、且明暗相間的亮柵和暗柵。
[0056]例如:增量碼道由A、B組成，其刻線采用均布的形式，且明暗相間，用于角度或者位置的計數(shù)。[〇〇57]由此，通過兩路設(shè)置的增量碼道，可以輸出兩路脈沖信號；通過均布、且明暗相間的亮柵和暗柵，可以提高脈沖信號輸出的準確性和可靠性。[〇〇58]可選地，所述增量碼道的刻線數(shù)，可以包括:512條、1024條、2500條的至少之一。 [〇〇59]例如:增量碼道的刻線的多少決定著編碼器的分辨率，常用的刻線數(shù)有512、1024、 2500 等。
[0060]由此，通過可適配選擇刻線數(shù)的增量碼道，可以提供多種測量分辨率，以適用于需要脈沖信號輸出的多種場合，通用性強，可靠性高。[0061 ] 在一個可選實施方式中，所述碼盤基體100，可以包括:光學(xué)玻璃板。
[0062]例如:碼盤基體為光學(xué)玻璃，是各碼道刻線的載體。[〇〇63]由此，通過光學(xué)玻璃板作為碼盤基體，光學(xué)性能好，測量的精確度和可靠性好。
[0064]可選地，所述光學(xué)玻璃板為圓環(huán)狀。通過圓環(huán)狀的碼盤基體，重量輕、且旋轉(zhuǎn)靈活， 可以提高碼盤工作的靈活性和可靠性。[〇〇65]經(jīng)大量的試驗驗證，采用本實施例的技術(shù)方案，通過增強光電編碼器零位序列的對比度，可以提高絕對零位的準確度，以保證編碼器在應(yīng)用過程中的可靠性，進而解決光電編碼器碼盤零位序列對比度不足的問題，以及解決編碼器在應(yīng)用過程中絕對零位異常的問題。
[0066]根據(jù)本發(fā)明的實施例，還提供了對應(yīng)于光電碼盤的一種編碼器。該編碼器包括:以上所述的光電碼盤。
[0067]在一個例子中，該光電碼盤，可以是高對比度零位序列碼盤。
[0068]在一個例子中，該編碼器，可以是光電編碼器。
[0069]在一個例子中，該光電編碼器，可以是增量式編碼器，也可以是絕對式編碼器。
[0070]在一個【具體實施方式】中，如圖1所示，上述光電碼盤(即增量編碼器碼盤)的結(jié)構(gòu)，可以包括:零位碼道Z、/Z，相位碼道U、V、W，增量碼道A、B和碼盤基體。通過增強碼盤零位序列的對比度，來提高增量式光電編碼器絕對零位的準確度，進而保證光電編碼器的測量精度和工作可靠性。
[0071]其中，所述零位碼道由零位序列Z和/Z組成，如圖2和圖3所示，其中Z的序列順序為:“101000100100001”( “1”代表亮柵，“0”代表暗柵)，由5條亮柵和10條暗柵組成;其中/Z 的序列順序為:“010111011011110”，由10條亮柵和5條暗柵組成；零位序列運動時，形成的最大光通量為5,次大光通量為1，可形成的對比度值為1/5,明顯高于一般增量編碼器零位序列的對比度，即使在強干擾的應(yīng)用情況下，也不易出現(xiàn)零位錯碼現(xiàn)象，保證了絕對零位的準確度，提高了光電編碼器的測量精度和工作可靠性。
[0072]其中，零位序列Z和/Z的序列順序，還可以是與用戶的實際需求相匹配的其它順序。
[0073]其中，所述相位碼道由U、V、W組成，其刻線數(shù)及起始刻線間的夾角與永磁電機的極數(shù)有關(guān)，用于電機啟動時為驅(qū)動器提供磁極位置;例如8極電機的刻線為8條，4條亮柵、4條暗柵，采用均布的形式，且明暗相間;U、V、W刻線間的夾角依次相差30°。
[0074]其中，所述增量碼道由A、B組成，其刻線采用均布的形式，且明暗相間，用于角度或者位置的計數(shù);其刻線的多少決定著編碼器的分辨率，常用的刻線數(shù)有512、1024、2500等。
[0075]其中，所述碼盤基體為光學(xué)玻璃，是各碼道刻線的載體。
[0076]在一個可選實施方式中，該編碼器，還可以包括:光電檢測裝置;所述光電檢測裝置，與所述光電碼盤適配安裝。[〇〇77]可選地，所述光電檢測裝置，包括:結(jié)構(gòu)體(例如:安裝軸、軸承、安裝支架、安裝臺面等機械結(jié)構(gòu)件)、LED，感光單元和信號處理電路。
[0078]例如:所述結(jié)構(gòu)體和感光單元，分別與所述碼盤適配安裝;所述LED和感光單元，適配連接于信號處理電路。
[0079]由于本實施例的編碼器所實現(xiàn)的處理及功能基本相應(yīng)于前述圖1至圖3所示的碼盤的實施例、原理和實例，故本實施例的描述中未詳盡之處，可以參見前述實施例中的相關(guān)說明，在此不做贅述。
[0080]經(jīng)大量的試驗驗證，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，通過使用高對比度零位序列的碼盤 (例如:增量編碼器碼盤)，能夠有效提高增量式光電編碼器絕對零位的準確度，保證光電編碼器的測量精度和工作可靠性，還可以提高編碼器應(yīng)用過程中的可靠性。
[0081]綜上，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，在不沖突的前提下，上述各有利方式可以自由地組合、疊加。
[0082]以上所述僅為本發(fā)明的實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、 等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種光電碼盤，其特征在于，包括:碼盤基體(100)，相位碼道，零位碼道和增量碼道； 其中，所述相位碼道、零位碼道和增量碼道，同心加載于所述碼盤基體(100)的不同直徑圓周 上；所述零位碼道，包括:第一零位序列(Z)和第二零位序列(/Z)，所述第一零位序列(Z)和 第二零位序列(/Z)位于所述增量碼道的兩側(cè)；所述第一零位序列(Z)的刻線，包括:2?5條亮柵和4?10條暗柵；所述第二零位序列(/Z)的刻線，包括:與所述第一零位序列(Z)的亮柵條數(shù)相同的暗 柵，以及與所述第一零位序列(Z)的暗柵條數(shù)相同的亮柵。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碼盤，其特征在于，所述第一零位序列(Z)的亮柵和/或暗柵， 與所述第二零位序列(/Z)的暗柵和/或亮柵，相互對應(yīng)設(shè)置于所述相位碼道的兩側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的碼盤，其特征在于，所述第一零位序列(Z)的刻線，包括:5 條亮柵和10條暗柵。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的碼盤，其特征在于，所述相位碼道，包括:第一相位碼道 (U)、第二相位碼道(V)和第三相位碼道(W);其中，所述第一相位碼道(U)，位于所述第一零位序列(Z)遠離所述增量碼道的一側(cè)；所述第二相位碼道(V)，位于所述第二零位序列(/Z)遠離所述增量碼道的一側(cè)；所述第三相位碼道(W)，位于所述第二相位碼道(V)遠離所述第二零位序列(/Z)的一 側(cè)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碼盤，其特征在于，所述第一相位碼道(U)的刻線，包括:均布 于所述碼盤基體(100)的相應(yīng)圓周上、且明暗相間的亮柵和暗柵。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碼盤，其特征在于，所述第一相位碼道(U)、第二相位碼道(V) 和第三相位碼道(W)的刻線數(shù)相同、且起始刻線間具有預(yù)設(shè)夾角；所述刻線數(shù)和/或所述預(yù)設(shè)夾角，適配于，與所述碼盤適配的永磁電機的極數(shù)。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的碼盤，其特征在于，所述增量碼道，包括:第一增量碼道 (A)和第二增量碼道(B);所述第一增量碼道(A)和/或第二增量碼道(B)的刻線，包括:均布于所述碼盤基體 (100)的相應(yīng)圓周上、且明暗相間的亮柵和暗柵。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的碼盤，其特征在于，所述增量碼道的刻線數(shù)，包括:512條、1024 條、2500條的至少之一。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述的碼盤，其特征在于，所述碼盤基體(100)，包括:光學(xué)玻璃板。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的碼盤，其特征在于，所述光學(xué)玻璃板為圓環(huán)狀。11.一種編碼器，其特征在于，包括:如權(quán)利要求1-10任一所述的光電碼盤。
【文檔編號】G01D5/347GK105953824SQ201610402051
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】彭玉禮, 鐘成堡, 周溪, 胡濤, 黃俠昌, 陳世國
【申請人】珠海格力節(jié)能環(huán)保制冷技術(shù)研究中心有限公司