專利名稱：絕對式光電編碼尺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于直線測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種對直線位移測量光柵數(shù)顯尺的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
在工業(yè)、科研、國防等領(lǐng)域以至日常生活中，長度量和角度量的量度活動是司空見慣的，在技術(shù)進(jìn)步的今天，這兩個幾何量的量度方式有了很大變化，由簡單的刻度量具已發(fā)展成數(shù)字化的數(shù)顯量具，如角度測量有了軸角編碼器，線位移測量有了光柵數(shù)顯尺。幾何量的測量數(shù)字化，實現(xiàn)了物體空間位置及姿態(tài)的自動控制；數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，大大地提高了勞動生產(chǎn)率，并確保產(chǎn)品的質(zhì)量；在有毒、煙塵、水下等惡劣環(huán)境條件下的工作不再由人去作，而是由機(jī)器人所代替。
在角度測量方面，已有了增量軸角編碼器和絕對式軸角編碼器。在直線量測量方面，目前應(yīng)用最多的是增量式光柵數(shù)顯尺。大量使用的增量式光柵尺如同增量編碼器一樣靠通光和不通光的0或1狀態(tài)變化，由可逆計數(shù)器電路記錄光柵尺移動的長度位置；當(dāng)有干擾信號時，干擾信號0或1狀態(tài)變化的錯誤信息同樣由計數(shù)器一直累計記錄。
發(fā)明詳細(xì)內(nèi)容本實用新型將提供一種抗干擾能力強(qiáng)、定位準(zhǔn)確的絕對式光電編碼尺，解決背景技術(shù)中抗干擾能力差，對干擾錯誤一直進(jìn)行累計；斷電后數(shù)據(jù)丟失，重新送電數(shù)據(jù)不能恢復(fù)等問題。
本實用新型的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1所示由尺殼1、讀數(shù)頭架2、光電接收器3、狹縫4、光源5、編碼尺6組成，在編碼尺6的本體上有若干行通光區(qū)域和不通光區(qū)域組成三個種類的碼道包括有粗碼道7、中精碼道8、精碼道9如圖2所示，在粗碼道7上制備有不同長度要求和不同間距要求的通光區(qū)10；光電接收器3接收粗碼道7全量程范圍內(nèi)2n個狀態(tài)代碼，其中任何一個狀態(tài)代碼為單值函數(shù)；中精碼道8分成N個(N＝1、2、3、4.......i)等間距的區(qū)段11，光電接收器3接收中精碼道8在N個區(qū)段11內(nèi)任一位置的狀態(tài)代碼為單值函數(shù)，并且N個區(qū)段11根據(jù)需要重復(fù)排列，在每個區(qū)段11內(nèi)制備等間距排列的通光區(qū)10，第Ni個區(qū)段11的通光區(qū)10長度是第Ni-1區(qū)段11的通光區(qū)10長度的2倍；在精碼道9上制成三角形或矩形、等間距排列的通光區(qū)10。
如圖2所示在編碼尺6的本體上制備有粗碼道7、中精碼道8和精碼道9。
如圖3所示在編碼尺6的本體上制備有粗碼道7和精碼道9。
如圖4所示在編碼尺6的本體上制備有粗碼道7和中精碼道8。
如圖5所示在編碼尺6的本體上制備有粗碼道7。
本實用新型工作原理當(dāng)讀數(shù)頭(包括讀數(shù)頭架2、光電接收器3、狹縫4、光源5)沿編碼尺長度方向移動時，光源發(fā)出的光隨之移動并照射到編碼尺上，當(dāng)光照射在編碼尺的通光部分時，光就會穿過編碼尺的通光區(qū)并穿過狹縫，被光電接收器接收就會有光電流輸出；當(dāng)光照射在編碼尺的不通光區(qū)時，編碼尺和狹縫不通光，光電接收器接收沒有光電流輸出；若干個光電接收器所鑒取的光電信號組成若干個代碼狀態(tài)，光電接收器在掃描編碼尺時，記錄了編碼尺或光電接收器移動位移量的狀態(tài)代碼，經(jīng)電路處理后輸出編碼尺位移量的數(shù)值，在編碼尺的全長范圍內(nèi)任一位置的狀態(tài)代碼均屬單值函數(shù)。
本實用新型采用絕對式粗碼道，中精碼道和精碼道的編碼尺，在讀數(shù)頭與編碼尺相對位移時，相對位移的任一位置狀態(tài)代碼為單值函數(shù)，解決了背景技術(shù)靠通光和不通光的0或1狀態(tài)變化，帶來的抗干擾能力差，對干擾錯誤一直累計；斷電后數(shù)據(jù)丟失，重新送電數(shù)據(jù)不能恢復(fù)等問題，本實用新型將提供一種抗干擾能力強(qiáng)、定位準(zhǔn)確，斷電后重新送電數(shù)據(jù)不丟失的絕對式光電編碼尺，因此本實用新型在全量程內(nèi)實現(xiàn)絕對值測量和定位。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)剖視圖圖2是本實用新型中第一種編碼尺的結(jié)構(gòu)圖圖3是本實用新型中第二種編碼尺的結(jié)構(gòu)圖圖4是本實用新型中第三種編碼尺的結(jié)構(gòu)圖圖5是本實用新型中第四種編碼尺的結(jié)構(gòu)圖具體實施方式
如圖1、2、3、4、5所示尺殼1和讀數(shù)頭架2采用金屬制成。讀數(shù)頭包括讀數(shù)頭架2、光電接收器3、狹縫4、光源5，光電接收器3由若干個光電二極管或光電三極管組成，狹縫4采用玻璃或金屬材料制成，光電接收器3與狹縫4相互對應(yīng)放置。光源5采用若干個白熾燈或紅外發(fā)光管。編碼尺6采用玻璃材料或金屬板材料或光學(xué)塑料，在編碼尺6上制備如上述的矩形通光區(qū)或三角形通光區(qū)。粗碼道7全量程范圍內(nèi)2n個狀態(tài)代碼，n的取值范圍為3～25。
實施例1如圖2所示是在編碼尺6的本體上制備有三個碼道即由粗碼道7、中精碼道8和精碼道9組成。
實施例2如圖3所示在編碼尺6的本體上制備有兩個碼道即由粗碼道7和精碼道9組成。
實施例3如圖4所示在編碼尺6的本體上制備有兩個碼道即由粗碼道7和中精碼道8組成。
實施例4如圖5所示在編碼尺6的本體上制備有一個碼道即由粗碼道7組成。
實施例5在編碼尺6的本體上制備有四個碼道即由粗碼道7、兩個中精碼道8和精碼道9組成。
電子學(xué)細(xì)分技術(shù)精碼道是精確測量的基準(zhǔn)碼道，一般原始碼的刻劃周期較長，要獲得更細(xì)小的分辨率(如分辨率為1μm或更小時)，靠直接刻劃的辦法，取信號將有困難，且影響運行速度，因此采用微機(jī)軟件細(xì)分的辦法，可在一個較長的刻劃范圍內(nèi)細(xì)分成8～2048份或更高。
誤差的修正由于粗碼道7、中精碼道8和精碼道9分別有獨立的讀數(shù)系統(tǒng)，因制造、裝調(diào)等誤差的影響三者之間存在銜接誤差，使讀數(shù)不連續(xù)稱為錯碼，為使讀數(shù)正確無誤，必須設(shè)置校正環(huán)節(jié)，校正方法有兩種一種為A種校正當(dāng)粗碼進(jìn)位超前時采用負(fù)校正邏輯，將超前量修正掉；當(dāng)粗碼進(jìn)位滯后時采用正校正邏輯，將滯后量補(bǔ)上。另一種為B種校正采用左右校正法，使精粗碼緊密銜接，不出現(xiàn)錯碼。
對光電接收器3的弱信號采用放大及整形技術(shù)；對整機(jī)的測量誤差采用軟件修正技術(shù)；整機(jī)的數(shù)據(jù)輸出采用數(shù)字顯示技術(shù)和數(shù)字傳輸技術(shù)。數(shù)據(jù)輸出接口技術(shù)，分為三種A.并行碼輸出，B.串行碼輸出，C.串/并相結(jié)合輸出。對絕對碼采用絕對碼清零技術(shù)。
權(quán)利要求1.絕對式光電編碼尺包括由尺殼1、讀數(shù)頭架2、光電接收器3、狹縫4、光源5，其特征在于還包括編碼尺6，在編碼尺6的本體上有若干行通光區(qū)域和不通光區(qū)域組成三個種類的碼道，在編碼尺6本體上的三類碼道包括有粗碼道7、中精碼道8、精碼道9，在粗碼道7上制備有不同長度的要求和不同間距的要求的通光區(qū)10；光電接收器3接收粗碼道7全量程范圍內(nèi)2n個狀態(tài)代碼，其中任何一個狀態(tài)代碼為單值函數(shù)；中精碼道8分成N個(N＝1、2、3、4......i)等間距的區(qū)段11，光電接收器3接收中精碼道8在N個區(qū)段11內(nèi)任一位置的狀態(tài)代碼為單值函數(shù)，并且N個區(qū)段11根據(jù)需要重復(fù)排列，在每個區(qū)段11內(nèi)制備等間距排列的通光區(qū)10，第Ni個區(qū)段通光區(qū)10的長度是第Ni-1區(qū)段通光區(qū)10長度的2倍；在精碼道9上制成三角形或矩形、等間距排列的通光孔10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕對式光電編碼尺，其特征在于在編碼尺6的本體上制備有粗碼道7、精碼道9和一個或兩個中精碼道8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕對式光電編碼尺，其特征在于在編碼尺6的本體上制備有粗碼道7和精碼道9。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕對式光電編碼尺，其特征在于在編碼尺6的本體上制備有粗碼道7和中精碼道8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕對式光電編碼尺，其特征在于在編碼尺6的本體上制備有粗碼道7。
專利摘要本實用新型涉及一種對直線位移測量的絕對式光電編碼尺。由尺殼1、讀數(shù)頭架2、光電接收器3、狹縫4、光源5、編碼尺6組成，在編碼尺6的本體上有若干行通光區(qū)域和不通光區(qū)域組成三個種類的碼道包括有粗碼道7、中精碼道8、精碼道9。本實用新型采用絕對式粗碼道，中精碼道和精碼道的編碼尺，在讀數(shù)頭與編碼尺相對位移時，相對位移的任一位置狀態(tài)代碼為單值函數(shù)，解決了背景技術(shù)靠通光和不通光的0或1狀態(tài)變化，帶來的抗干擾能力差，對干擾錯誤一直累計；斷電后數(shù)據(jù)丟失，重新送電數(shù)據(jù)不能恢復(fù)等問題，本實用新型提供抗干擾能力強(qiáng)、定位準(zhǔn)確，斷電后重新送電數(shù)據(jù)不丟失的絕對式光電編碼尺，因此本實用新型在全量程內(nèi)實現(xiàn)絕對值測量和定位。
文檔編號G01B11/04GK2596322SQ02251060
公開日2003年12月31日 申請日期2002年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月5日
發(fā)明者曹振夫 申請人:長春華特光電技術(shù)有限公司