專利名稱：一種用于絕對值位移傳感器的編碼盤(尺)設計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動化領(lǐng)域，特別是適宜于絕對值測量和自動化控制系統(tǒng)的編碼盤(尺)的設計，應用于力學量位移傳感器的編碼器制造領(lǐng)域。
目前用于絕對值位移傳感器的編碼盤(尺)的設計方法，一直延用“格雷”碼制，這種碼制碼道條數(shù)多，碼盤直徑大，多碼道制作困難。為解決這一問題，我國專利申請?zhí)枮?1108127.5的發(fā)明創(chuàng)造給出了“回文”碼制光電編碼盤及其設計方法，該方法雖然將碼道數(shù)改為一條，克服了多碼道制作困難的弊端，但其編碼過程設計復雜，對分辨率較低的編碼盤(尺)進行設計和制作時就不相適宜。
本發(fā)明的目的是提供一種用于絕對值位移傳感器的編碼盤(尺)的設計方法，其碼道條數(shù)僅為一條，且編碼過程設計和碼元圖形繪制簡單，特別適用于體積小、可靠性高、造價低、低分辨率的新型絕對值編碼器，以滿足自動化領(lǐng)域內(nèi)小型化位移傳感器的需要。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種用于絕對值位移傳感器的編碼盤(尺)的設計方法，由刻制在碼盤1上黑白相間的單元組成的一條碼道2，對應于碼道2的敏感器件支架3和安裝在敏感器件支架3上的敏感器件4組成，其特殊之處在于一條碼道2上的黑白單元各占一半碼道，根據(jù)編碼盤(尺)位移傳感器的分辨率e確定碼位數(shù)N，設計N位位移編碼列D，設計碼道和確定N對敏感器件4的位置，具體步驟是；(1)碼位數(shù)N為分辨率e倒數(shù)的二分之一；(2)設計N位位移編碼列D，首先確定DN-1，設DN-1編碼列按N個0和N個1組成，分辨率e的順序列由0、1、2、3……N、N＋1、N＋2……2N組成，而DN-1的編碼列由N個0、N個1組成，以此為基本編碼列，將首尾相連組成一個圓形環(huán)，當圓形環(huán)每旋轉(zhuǎn)一個變量，DN-1編碼列就產(chǎn)生一個位移，由此就不斷產(chǎn)生并確定了DN-2、DN-3、……直到D0的編碼列，至此就設計了整個編碼列D；(3)以DN-1編碼列組成的圓形環(huán)為基本碼元圖形，制作一個黑白單元各占一半碼道的碼盤；(4)以黑白單元分界線按順時針方向旋轉(zhuǎn)作為起始點分線，將N對敏感器件4置于從起始點分線起平均分布在與碼盤1相對應的沿圓周方向的180°范圍內(nèi)。本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下積極效果一是由于本發(fā)明中編碼采用位移編碼列，形象直觀，編碼有序，碼元圖形便于制作，為現(xiàn)編碼盤(尺)向體積小、造價低提供了一個可行的方案；二是采用位移編碼，碼道條數(shù)縮減到一條，為低分辨率的新型絕對值編碼器廣泛滿足于自動化領(lǐng)域小型化位移傳感器的編碼盤(尺)的使用創(chuàng)造了條件。
下面結(jié)合附圖詳細說明依據(jù)一種用于絕對值位移傳感器編碼盤(尺)的設計方法所給出的兩個實施例和設計過程

圖1為本發(fā)明所獲得的一種絕對值位移傳感器的編碼盤(尺)的結(jié)構(gòu)剖面示意2為圖1的A-A剖面3為圖1的C-C剖面圖1-碼盤2-碼道3-敏感器件支架4-敏感器件5-殼體6-轉(zhuǎn)軸實施例1一種用于絕對值位移傳感器的編碼盤(尺)的設計方法，由刻制在碼盤1上黑白相間的單元組成的一條碼道2，對應于碼道2的敏感器件支架3和安裝在敏感器件支架3上的敏感器件4組成，其特點是一條碼道2上的黑白單元各占一半碼道，根據(jù)編碼盤(尺)位移傳感器的分辨率e，設計N位位移編碼列D，設計和繪制碼道2，確定敏感器件4的位置，其具體步驟是制作分辨率為1/16的編碼盤(尺)位移傳感器a、碼位數(shù)N為分辨率e倒數(shù)的二分之一，即碼位數(shù)N為8；b、設計8位位移編碼列D，首先確定D7，設D7編碼列按8個0和8個1組成，分辨率e的順序列由0、1、2、3、4……15的編碼順序組成，而D7的編碼列由8個0、8個1組成，并填入DN-1編碼列(見表1)，以此為基本編碼列，將首尾相連組成一個圓形環(huán)，當圓形環(huán)每按順時針方向旋轉(zhuǎn)一個變量，即不斷產(chǎn)生了D6、D5、……直到D0的編碼列，分別填入表1中。
c、由編碼列D7為基本編碼列，以黑色表示碼元“0”圖形，以白色表示碼元“1”圖形，制作黑白單元各占一半碼道的碼元圖形。
d、以黑白單元分界線為起始點線，將與白色碼元圖形相對應的按順時針沿圓周方向180°范圍內(nèi)將8對敏感器件平均分布在敏感器件支架3上。
以上均構(gòu)成本發(fā)明的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。
當用于絕對值位移傳感器時，將敏感器件輸入輸出線路接到相應的譯碼器上，把碼道2與碼盤1結(jié)合在一起，并使碼盤1與轉(zhuǎn)軸6進行連接。使碼盤1隨轉(zhuǎn)軸6的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。當碼道2在碼盤1的轉(zhuǎn)動下每轉(zhuǎn)動一個變量，敏感器件4通過輸出信號，由譯碼器讀出一個數(shù)值，當旋轉(zhuǎn)一周后，整個敏感器件4就可通過譯碼反饋16個數(shù)碼的讀值，完全符合低分辨率的位移傳感器的精度要求。實施例2一種用于絕對值位移傳感器的編碼盤(尺)的設計方法，由刻制在碼盤1上黑白相間的單元組成的二條碼道2，對應于碼道2的敏感器件支架3和安裝在敏感器件支架3上的敏感器件4組成，其特點是一條碼道2上的黑白單元各占一半碼道，另一條碼道按編碼列繪制。根據(jù)編碼盤(尺)位移傳感的分辨率e，設計N位位移編碼列D，設計和繪制碼道2，確定敏感器件4的位置，其具體步驟是a、碼位數(shù)N為分辨率1/16倒數(shù)的二分之一，即碼位數(shù)N為8；b、設計8位位移編碼列D4，設D編碼列由8個0和8個1組成，分辨率的順序列由0、1……15組成，而D4的編碼列由8個0和8個1組成，并按順序由上而下填入表2，以此為基本編碼列，將首尾相連組成一個園形環(huán)，按順時針方向分別循環(huán)旋轉(zhuǎn)+2、+4、+6位即可得D3、D2、D1位位移編碼列，即分別為0000001111111100，0000111111110000，0011111111000000，并填入表2中，D0位位移編碼列由0110011001100110組成，同時填入表2中；c、以黑色表示碼元“0”圖形，以白色表示碼元“1”圖形，在碼盤1上制作兩條碼道，其中一條以D4編碼列為基本編碼列，制作一個黑白單元各占一半碼道的碼元圖形，在其外側(cè)，將編碼列D0制作一個黑白單元相間的碼元圖形，使兩個碼元圖形的起始端、終端，同在一條直線上。
d、在起始點分界線上，安裝1對敏感器件，并使之與D0編碼列碼元圖形相對應；另4對敏感器件均布在與D4編碼列白色碼元圖形相對應的按順時針沿圓周方向180范圍內(nèi)的敏感器件支架3上。
以上均構(gòu)成本發(fā)明的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。
當用于絕對值位移傳感器件輸入輸出線路接到相應的譯碼器上，把碼道2與碼盤1結(jié)合在一起，并使碼盤1與轉(zhuǎn)軸6進行固定聯(lián)結(jié)，使碼盤1隨轉(zhuǎn)軸6的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。當碼道2在碼盤1的轉(zhuǎn)動下每轉(zhuǎn)動一個變量，5對敏感器件4通過輸出信號，由譯碼器讀出一個數(shù)值，當旋轉(zhuǎn)一周后，整個5對敏感器件4就可通過譯碼反饋16個數(shù)碼的讀值，完全符合低分辨率的位移傳感器的精度要求。
表1
表2
權(quán)利要求
1.一種用于絕對值位移傳感器的編碼盤(尺)的設計方法，由刻制在碼盤1上黑白相間的單元組成的一條碼道2，對應于碼道2的敏感器件支架3和安裝在敏感器件支架3上的敏感器4組成，其特征在于一條碼道2上的黑白單元各占一半碼道，根據(jù)編碼盤(尺)位移傳感器的分辨率e確定碼位數(shù)N，設計N位位移編碼列D，設計碼道和確定N對敏感器件4的位置，具體步驟是；a、碼位數(shù)N為分辨率e倒數(shù)的二分之一；b、設計N位位移編碼列D，首先確定DN-1，設DN-1編碼列按N個0和N個1組成，分辨率e的順序列由0、1、2、3……NN＋1、N＋2……2N組成，而DN-1的編碼列由N個0、N個1順列組成，以此為基本編碼列，將首尾相連組成一個圓形環(huán)，當圓形環(huán)每旋轉(zhuǎn)一個變量，DN-1編碼列就產(chǎn)生一個位移，由此就不斷產(chǎn)生并確定了DN-2、DN-3、……直至D0的編碼列，至此就設計了整個編碼列D；c、以DN-1編碼列組成的圓形環(huán)為基本碼元圖形，制作一個黑白單元各占一半碼道的碼盤；d、以黑白單元分界線按順時針方向旋轉(zhuǎn)作為起始點分線，將N對敏感器件4置于從起始點分線起平均分布在與碼盤1相對應的沿圓周方向的180°范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于絕對值位移傳感器編碼盤(尺)的設計方法。用本方法制做的編碼盤(尺)，其一條碼道上的黑白單元各占一半碼道。編碼采用循環(huán)位移編碼，敏感器件均勻分布在白色碼道所對應的沿圓周方向180°范圍內(nèi)的敏感器件支架上。本發(fā)明編碼簡單，碼道制作方便，它為位移傳感器向小型化、高靈敏度、低成本創(chuàng)造了條件，特別是對低分辨率的位移傳感器擴展其使用領(lǐng)域提供了一個新的技術(shù)方案。
文檔編號H03M1/24GK1132851SQ9511217
公開日1996年10月9日 申請日期1995年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月21日
發(fā)明者張良生 申請人:張良生