一種與運動控制系統(tǒng)融為一體的絕對式光電編碼器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種數(shù)字化測角裝置，尤其涉及風電、機器人關節(jié)等運動領域角速度和角位移實時準確地測量用的與系統(tǒng)融為一體的絕對式光電編碼器。
【背景技術】
[0002]在運動控制領域中，光電編碼器是實時測量轉軸旋轉角速度和角位移的重要傳感器，是運動控制系統(tǒng)中的核心部件之一。絕對式光電編碼器將角度信息以代碼形式刻制存儲在碼盤上，經(jīng)光電轉換和電子學信號處理后輸出的角位置代碼是轉角的單值函數(shù)，零點固定，抗干擾強，斷電后再工作不用重新標定，廣泛用于軍用和工業(yè)自動化設備等運動控制系統(tǒng)中，是當今位移傳感器發(fā)展的主流方向之一。
[0003]目前市場上能買到的精度較高的絕對式光電編碼器幾乎都是一臺完整的設備，含有光電編碼器、軸系、光電轉換組件和多種信號處理電路(如光電信號調理，多路模擬開關，采樣/保持，A/D轉換器、微處理器)等。但由于微電子技術的發(fā)展，在運動控制領域已開發(fā)出品種繁多功能十分強大的運動控制器等技術平臺，含有模擬信號和數(shù)字信號接口，12Bits或以上的高速A/D轉換器，龐大的邏輯處理和運算能力，足以支持絕對式光電編碼器在光電轉換后的“譯碼”、“代碼變換”、“校正”、“細分”等處理。由于編碼器與運動部件轉軸緊密相連或直接安裝其上，因此體積受到嚴格限制，電子學部件的某些性能及功能的選擇也因此受到一定制約。若編碼器的電信號處理由公共的運動控制器平臺接手處理，不僅可省去編碼器中的諸多元器件，降低成本，縮小體積，而且因運動控制器比原編碼器處理電路強大得多的功能，使編碼器的性能指標有較大提升，并且可改變編碼器整體設計思路，使整個運動控制系統(tǒng)設計更優(yōu)化。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種與運動控制系統(tǒng)融為一體的絕對式光電編碼器，采用與運動控制系統(tǒng)融為一體的絕對式光電編碼器設計，可大幅度減小編碼器體積、重量，降低成本，使系統(tǒng)更優(yōu)化。
[0005]為實現(xiàn)上述目的本實用新型提供一種與運動控制系統(tǒng)融為一體的高精度絕對式光電編碼器，包括主軸、軸承、軸套、準直LEDA、準直LEDB、碼盤、分劃板A、分劃板B、光敏陣列A、光敏陣列B、線路板、光電編碼器、緊固件及連接件、數(shù)字接口電路、模擬接口電路、運動控制器。所述主軸通過軸承支撐與主體做相對轉動；所述碼盤用膠接固連在軸套上；所述編碼器主軸、軸承和主體與被測物主軸、軸承和主體共用；所述軸套安裝在主軸上，通過頂絲鎖緊并隨主軸旋轉；所述準直LEDA與所述準直LEDB并列安裝，并發(fā)射出平行光束垂直照射在碼盤上；所述準直LEDA、準直LEDB、分劃板A、分劃板B、光敏陣列A、光敏陣列B、線路板通過支撐結構、緊固件與編碼器共用的主體機座固連，靜止不動；
[0006]所述編碼器光敏陣列讀出的數(shù)據(jù)一部分經(jīng)過比較器傳遞到數(shù)字接口電路、一部分經(jīng)過信號調理電路傳遞到模擬接口電路；所述數(shù)字接口電路通過數(shù)據(jù)線連接到運動控制器的數(shù)字口 ；所述模擬接口電路通過數(shù)據(jù)線連接到運動控制器的模擬口。
[0007]所述碼盤刻制了由15條同心圓環(huán)組成的15條碼道，各碼道由透光和不透光區(qū)間相等的扇形組成；碼盤中各碼道扇形區(qū)間大小各不相同，且按格雷碼規(guī)則布置；所述分劃板A與所述分劃板B分別由透光的單狹縫、差分雙狹縫及其反碼和用于細分碼道的多狹縫組成。
[0008]所述準直LEDA、準直LEDB發(fā)出的光束經(jīng)碼盤和分劃板A、分劃板B、調制后進入光敏陣列A、光敏陣列B，并轉化成與各碼盤透過的光強相對應的電信號。
[0009]所述光敏陣列A、光敏陣列B分別由10個光敏元件排列組合而成；所述光敏陣列A、B的光敏元件對應不同的碼道。
[0010]本實用新型所述一種與運動控制系統(tǒng)融為一體的絕對式光電編碼器在結構上，編碼器與系統(tǒng)的主機共用主體、主軸和軸承；電子學上，在絕對式光電編碼器各碼道經(jīng)光電轉換后的電信號的“譯碼”、“代碼變換”、“校正”、“細分”的處理都轉由運動控制器技術平臺進行，省去了相應的不必要元器件。所述一種與運動控制系統(tǒng)融為一體的絕對式光電編碼器，所述碼盤貯存角度代碼信息，包括粗碼道共八條(Gl、G2、G3、G4、G5、G6、G7、G8)、精碼道共六條(G9-1、'G9-1、G9-2、'G9-2、G10、'G10)、細分碼道一條(Gll);釆用兩塊10元(每個陣列器件上布置了 10個光敏元件)高集成度小尺寸的光敏陣列做絕對式光電編碼器的光電轉換器件，較大地縮小了編碼器的徑向尺寸；采用精粗校正，放寬加工及裝調允差；采用指示光柵空間濾波技術，提高光電信號的正弦性，減小諧波對細分精度的影響，充分利用運動控制器的強大功能實現(xiàn)高插補系數(shù)(如細分超過1000份)的電子學細分。角度粗代碼、精代碼和細分代碼組合可構成單圈20位以上的絕對式光電編碼器。因編碼器高度融入系統(tǒng)，使機械結構大大簡化，電子學元器件大幅減少，體積和重量下降，成本降低。
【附圖說明】
[0011]下面結合附圖，通過對本實用新型的【具體實施方式】詳細描述，將使本實用新型的技術方案及其它有益效果顯而易見。
[0012]附圖中，
[0013]圖1為本實用新型結構示意圖；
[0014]圖2為本實用新型光敏陣列A結構示意圖；
[0015]圖3為本實用新型分劃板A圖樣示意圖；
[0016]圖4為本實用新型分劃板B圖樣示意圖；
[0017]圖5為本實用新型光電編碼器信號處理示意框圖；
[0018]圖6為本實用新型碼盤碼道與光敏陣列A對應關系示意圖；
[0019]圖7為本實用新型碼盤碼道與光敏陣列B對應關系示意圖；
[0020]圖8為本實用新型光敏陣列A和B錯開布示意圖；
[0021]圖9為本實用新型粗碼盤平面展開圖；
[0022]圖10為本實用新型細碼盤平面展開圖。
[0023]附圖標號:
[0024]1、主軸；2、軸套;3、準直LEDA ;4、準直LEDB ;5、碼盤;6、分劃板A ;7、光敏陣列A ；8、分劃板B ;9、光敏陣列B ;10、線路板；11、基座；12、軸承；13、光電編碼器；14、運動控制器。
【具體實施方式】