專利名稱：?jiǎn)未a道位置編碼方法
單碼道位置編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種位置編碼方法，尤其涉及一種應(yīng)用于位置編碼器中的單碼道位置 編碼方法。
背景技術(shù)：
位置編碼器是測(cè)量位置和位移編碼器。按照被測(cè)量的類型可分為直線編碼器和盤 式編碼器，分別用來(lái)測(cè)量長(zhǎng)度和角度的幾何量。目前，在光電式位移測(cè)量當(dāng)中，通常采用增量計(jì)數(shù)法和絕對(duì)位置編碼方法。增量計(jì) 數(shù)法是通過(guò)對(duì)兩片光柵相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的脈沖序列進(jìn)行計(jì)數(shù)，用具有方向性的累計(jì)數(shù)來(lái)表 示位移的變化量。這種方法原理簡(jiǎn)單，所有的光柵工藝流程短、成本低。然而該方法存在較 多的缺點(diǎn)如數(shù)據(jù)可靠性較差，其一旦累計(jì)計(jì)數(shù)產(chǎn)生差錯(cuò)，這種誤差就會(huì)一直保存到測(cè)量結(jié) 束；并且在測(cè)量過(guò)程中如果發(fā)生斷電，則所記數(shù)據(jù)立即全部丟失，無(wú)法恢復(fù)。絕對(duì)位置編碼法是在一片光柵上刻畫特定規(guī)則的編碼，被測(cè)量的所有位置均具有 唯一的編碼與之對(duì)應(yīng)，并且其在斷電后重新上電時(shí)，這種對(duì)應(yīng)關(guān)系保持不變，從而保證了數(shù) 據(jù)的可靠性，也不存在計(jì)數(shù)丟失的問(wèn)題。然而目前常用的多碼道絕對(duì)位置編碼器存在體積較大、不易安裝的技術(shù)問(wèn)題，并 且要想提高其精度就必須擴(kuò)大其碼道數(shù)，從而使得制造工藝較為復(fù)雜。隨著技術(shù)的發(fā)展和 進(jìn)步，單碼道絕對(duì)式編碼器是我們發(fā)展的主要目標(biāo)。由于單碼道絕對(duì)式編碼器由于其信息 集中，編碼本身的設(shè)計(jì)和信息的采集過(guò)程就成為研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)?，F(xiàn)有的單碼道絕對(duì)式 編碼方法普遍存在編碼條紋不易辨別，編碼及譯碼較為繁瑣，易產(chǎn)生誤差等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)單碼道絕對(duì)式編碼方法存在的編碼條紋不易辨別、編碼及譯碼 較為繁瑣的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種易于辨別編碼條紋并且編碼、譯碼都較為簡(jiǎn)便的單 碼道位置編碼方法。本發(fā)明提供一種單碼道位置編碼方法，其包括設(shè)置編碼圖形劃分為多個(gè)碼區(qū)，每 一碼區(qū)包括一位置碼和一區(qū)標(biāo)志位，每一位置碼包括至少一第一碼字和至少一第二碼字， 每一碼字都包括一第一碼元和一第二碼元，該第一碼元和該第二碼元的寬度相同，第一碼 字和第二碼字中的第一碼元和第二碼元的排列順序相反，該區(qū)標(biāo)志位包括一第三碼元，該 第三碼元的寬度大于或小于該第一碼元的寬度。所述的區(qū)標(biāo)志位的第三碼元的寬度為至少兩個(gè)第一碼元的寬度。所述的位于奇數(shù)序列碼區(qū)的區(qū)標(biāo)志位的第三碼元為至少兩個(gè)第一碼元，所述的位 于偶數(shù)序列碼區(qū)的區(qū)標(biāo)志位的第三碼元為至少兩個(gè)第二碼元。所述的位于奇數(shù)序列碼區(qū)的區(qū)標(biāo)志位的第三碼元為至少兩個(gè)第二碼元，所述的位 于偶數(shù)序列碼區(qū)的區(qū)標(biāo)志位的第三碼元為至少兩個(gè)第一碼元。設(shè)置該區(qū)標(biāo)志位的第三碼元以與其鄰近的第一碼元或第二碼元表示，并設(shè)置數(shù)量為至少兩個(gè)。所述的位于同一碼區(qū)中的碼字的第一碼元或第二碼元與該區(qū)標(biāo)志位相鄰，設(shè)置所 述的區(qū)標(biāo)志位的第三碼元為至少兩個(gè)第一碼元或至少兩個(gè)第一碼元。所述的位于相鄰碼區(qū)的碼字的第一碼元或第二碼元與該區(qū)標(biāo)志位相鄰，設(shè)置該區(qū) 標(biāo)志位的第三碼元為至少兩個(gè)第一碼元或至少第二碼元。所述的位置碼的第一碼字和第二碼字都為格雷碼編碼。如所述的位置碼表示的數(shù)值為偶數(shù)，則所述的位置碼的碼字由該偶數(shù)數(shù)值對(duì)應(yīng)的 格雷碼按位取反后得到。如所述的位置碼表示的數(shù)值為奇數(shù)，則所述的位置碼的碼字由該奇數(shù)數(shù)值對(duì)應(yīng)的 格雷碼按位取反后得到。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的單碼道位置編碼方法的主要有益效果在于(1).每一碼區(qū)中的區(qū)標(biāo)志位與相鄰的位置碼碼字的編碼條紋寬度不相同，區(qū)別明 顯，易于辨別。另外，本發(fā)明的編碼及譯碼較為簡(jiǎn)便，不易產(chǎn)生誤差。(2).本發(fā)明實(shí)施例4中的編碼方法中，其按照格雷碼的編碼對(duì)位置碼的碼元進(jìn) 行取反處理，在其應(yīng)用數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，有益于數(shù)據(jù)的采集，并能減少數(shù)據(jù)處理過(guò)程中的誤 差。

圖1是本發(fā)明單碼道位置編碼方法實(shí)施例1的編碼圖形的直線編碼形式的部分碼 區(qū)示意圖。圖2是本發(fā)明單碼道位置編碼方法實(shí)施例1的編碼圖形的盤式編碼形式的部分碼 區(qū)示意圖。
具體實(shí)施方式實(shí)施例1如圖1所示，一種單碼道位置編碼器，其設(shè)置有一編碼圖形。該編碼圖形采用直線 編碼的形式，其設(shè)置有多個(gè)平行相間排列的白條紋80和黑條紋90。其中，黑條碼90表示不 透光條碼，白條碼80表示透光條碼。所述的單碼道位置編碼方法，其包括設(shè)置編碼圖形劃 分為多個(gè)碼區(qū)，每一碼區(qū)包括一位置碼和一區(qū)標(biāo)志位；每一位置碼包括一第一碼字和一第 二碼字；每一碼字都包括一第一碼元和一第二碼元，設(shè)置該第一碼元和該第二碼元的寬度 相同，第一碼字與第二碼字中的第一碼元和第二碼元的排列順序相反；該區(qū)標(biāo)志位包括一 第三碼元，該第三碼元的寬度不同于該第一碼元的寬度。每一位置碼也可以包括多個(gè)第一 碼字和多個(gè)第二碼字。當(dāng)該第一碼元為一黑條紋時(shí)，則該第二碼元為一白條紋；當(dāng)該第一碼元為一白條 紋時(shí)，則該第二碼元為一黑條紋。該第三碼元為寬度不同于一第一碼元的一白條紋或一黑 條紋。其中，表示該第三碼元的條紋寬度大于或者小于表示該第一碼元的條紋的寬度。設(shè) 置第一碼字以第一碼元、第二碼元的順序在其中排列，則第二碼字以第二碼元、第一碼元的 順序在其中排列；設(shè)置第一碼字以第二碼元、第一碼元的順序在其中排列，則第二碼字以第 一碼元、第二碼元的順序在其中排列。在二進(jìn)制編碼中，當(dāng)設(shè)置第一碼字所表示的數(shù)值為1時(shí)，則第二碼字所表示的數(shù)值為0 ；當(dāng)設(shè)置第一碼字所表示的數(shù)值為0時(shí)，則第二碼字所表 示的數(shù)值為1。該位置碼的第一碼字和第二碼字也可以都為格雷碼編碼。圖1中所示的編碼圖形，以其中任意一碼區(qū)為例，該碼區(qū)10的每一位置碼20包括 兩個(gè)第一碼字40和一個(gè)第二碼字50，規(guī)定其第一碼字40所表示的二進(jìn)制數(shù)值為0，第二碼 字50所表示的二進(jìn)制數(shù)值為1，第一碼元為白條紋80，第二碼元為黑條紋90，則第一碼字 40對(duì)應(yīng)白條紋80、黑條紋90的順序在其中排列，第二碼字50對(duì)應(yīng)黑條紋90、白條紋80的 順序在其中排列。其中，該白條紋80和該黑條紋90的寬度相同。該碼區(qū)10的區(qū)標(biāo)志位30 包括一第三碼元60，該第三碼元60為白條紋(未標(biāo)示)，其寬度為表示第一碼元的白條紋 80的寬度的二倍。由上述可知，根據(jù)編碼圖形中位置碼20的黑條紋90和白條紋80的排列 順序，即可得出每一碼區(qū)10的位置碼20所表示的二進(jìn)制數(shù)值。如圖2所示，該編碼器的編碼圖形也可以采用盤式編碼的形式。圖2中顯示了盤 式的部分內(nèi)容，其與圖1中所示的采用直線編碼的形式的主要區(qū)別在于該黑條紋和該白 條碼在光柵標(biāo)尺上按照環(huán)形相間排列。對(duì)于圖2中所示的編碼圖形，其編碼方法與圖1所 示采用直線編碼的形式的編碼方法相同，在此不再重復(fù)說(shuō)明。實(shí)施例2本發(fā)明所述的單碼道位置編碼方法與實(shí)施例1的單碼道位置編碼方法大致相同， 其主要區(qū)別在于設(shè)置所述的位于奇數(shù)序列碼區(qū)的區(qū)標(biāo)志位，其第三碼元的寬度為兩個(gè)第 一碼元的寬度，所述的位于偶數(shù)序列碼區(qū)的區(qū)標(biāo)志位，其第三碼元的寬度為兩個(gè)第二碼元 的寬度；同理，也可以設(shè)置所述的位于奇數(shù)序列碼區(qū)的區(qū)標(biāo)志位，其第三碼元的寬度為兩個(gè) 第二碼元的寬度，所述的位于偶數(shù)序列碼區(qū)的區(qū)標(biāo)志位，其第三碼元的寬度為兩個(gè)第一碼 元的寬度。所述的第三碼元的寬度也可以為多個(gè)第一碼元或多個(gè)第二碼元的寬度。實(shí)施例3本發(fā)明所述的單碼道位置編碼方法與實(shí)施例1的單碼道位置編碼方法大致相同， 其主要區(qū)別在于設(shè)置所述的碼區(qū)的區(qū)標(biāo)志位的第三碼元，以與其鄰近的碼字中的兩個(gè)碼 元表示。所述的位于同一碼區(qū)中的碼字的第一碼元與該區(qū)標(biāo)志位相鄰，設(shè)置所述的區(qū)標(biāo)志 位的第三碼元為兩個(gè)第一碼元；所述的位于同一碼區(qū)中的碼字的第二碼元與該區(qū)標(biāo)志位相 鄰，設(shè)置所述的區(qū)標(biāo)志位的第三碼元為兩個(gè)第二碼元。所述的位于相鄰碼區(qū)的碼字的第一 碼元與該區(qū)標(biāo)志位相鄰，設(shè)置該區(qū)標(biāo)志位的第三碼元為兩個(gè)第一碼元；所述的位于相鄰碼 區(qū)的碼字的第二碼元與該區(qū)標(biāo)志位相鄰，設(shè)置該區(qū)標(biāo)志位的第三碼元為兩個(gè)第二碼元。由 上述可知，該第三碼元的寬度為兩個(gè)第一碼元或兩個(gè)第二碼元的寬度。根據(jù)實(shí)際操作的需 要，也可以設(shè)置所述的區(qū)標(biāo)志位的第三碼元為多個(gè)第一碼元或多個(gè)第二碼元，即該第三碼 元的寬度為多個(gè)第一碼元或多個(gè)第二碼元的寬度。實(shí)施例4本發(fā)明所述的單碼道位置編碼方法與實(shí)施例1、實(shí)施例2以及實(shí)施例3所述的單碼 道位置編碼方法大致相同，其主要區(qū)別在于如所述的位置碼表示的數(shù)值為偶數(shù)，則所述的 位置碼的碼字由該偶數(shù)數(shù)值對(duì)應(yīng)的格雷碼按位取反后得到；或者采用如下方法，如所述的 位置碼表示的數(shù)值為奇數(shù)，則所述的位置碼的碼字由該奇數(shù)數(shù)值對(duì)應(yīng)的格雷碼按位取反后 得到。本發(fā)明單碼道位置編碼方法并不限于上述實(shí)施例所述，其也可以包括其他變更設(shè)計(jì)，如所述的位置碼的碼字中所包括的碼元的數(shù)量并不限于兩個(gè)，其可以根據(jù)實(shí)際使用的 需要設(shè)置為多個(gè)；所述的第三碼元的寬度也可以為一第一碼元的半寬度。本發(fā)明提供了一種單碼道位置編碼方法，相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的主要有益效 果在于(1).每一碼區(qū)中的區(qū)標(biāo)志位與相鄰的位置碼碼字的編碼條紋寬度不相同，區(qū)別明 顯，易于辨別。另外，本發(fā)明的編碼及譯碼較為簡(jiǎn)便，不易產(chǎn)生誤差。(2).本發(fā)明實(shí)施例4中的編碼方法中，其按照格雷碼的編碼對(duì)位置碼的碼元進(jìn) 行取反處理，在其應(yīng)用數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，有益于數(shù)據(jù)的采集，并能減少數(shù)據(jù)處理過(guò)程中的誤差。
權(quán)利要求
1.一種單碼道位置編碼方法，其特征在于，其包括設(shè)置一編碼圖形劃分為多個(gè)碼區(qū)， 每一碼區(qū)包括一位置碼和一區(qū)標(biāo)志位，每一位置碼包括至少一第一碼字和至少一第二碼 字，每一碼字都包括一第一碼元和一第二碼元，該第一碼元和該第二碼元的寬度相同，第一 碼字和第二碼字中的第一碼元和第二碼元的排列順序相反，該區(qū)標(biāo)志位包括一第三碼元， 該第三碼元的寬度大于或小于該第一碼元的寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單碼道位置編碼方法，其特征在于，所述的區(qū)標(biāo)志位的第三 碼元的寬度為至少兩個(gè)第一碼元的寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單碼道位置編碼方法，其特征在于，所述的位于奇數(shù)序列碼 區(qū)的區(qū)標(biāo)志位的第三碼元為至少兩個(gè)第一碼元，所述的位于偶數(shù)序列碼區(qū)的區(qū)標(biāo)志位的第 三碼元為至少兩個(gè)第二碼元。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單碼道位置編碼方法，其特征在于，所述的位于奇數(shù)序列碼 區(qū)的區(qū)標(biāo)志位的第三碼元為至少兩個(gè)第二碼元，所述的位于偶數(shù)序列碼區(qū)的區(qū)標(biāo)志位的第 三碼元為至少兩個(gè)第一碼元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單碼道位置編碼方法，其特征在于，將該區(qū)標(biāo)志位的第三碼 元以與其鄰近的第一碼元或第二碼元表示，并設(shè)置數(shù)量為至少兩個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單碼道位置編碼方法，其特征在于，位于同一碼區(qū)中的碼字 的第一碼元或第二碼元與該區(qū)標(biāo)志位相鄰，設(shè)置所述的區(qū)標(biāo)志位的第三碼元為至少兩個(gè)第 一碼元或至少兩個(gè)第一碼元。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單碼道位置編碼方法，其特征在于，位于相鄰碼區(qū)的碼字的 第一碼元或第二碼元與該區(qū)標(biāo)志位相鄰，設(shè)置該區(qū)標(biāo)志位的第三碼元為至少兩個(gè)第一碼元 或至少第二碼元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的單碼道位置編碼方法，其特征在于，所述 的位置碼的第一碼字和第二碼字都為格雷碼編碼。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的單碼道位置編碼方法，其特征在于，如所 述的位置碼表示的數(shù)值為偶數(shù)，則所述的位置碼的碼字由該偶數(shù)數(shù)值對(duì)應(yīng)的格雷碼按位取 反后得到。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的單碼道位置編碼方法，其特征在于，如 所述的位置碼表示的數(shù)值為奇數(shù)，則所述的位置碼的碼字由該奇數(shù)數(shù)值對(duì)應(yīng)的格雷碼按位 取反后得到。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單碼道位置編碼方法，其包括設(shè)置一編碼圖形劃分為多個(gè)碼區(qū)，每一碼區(qū)包括一位置碼和一區(qū)標(biāo)志位，每一位置碼包括至少一第一碼字和至少一第二碼字，每一碼字都包括一第一碼元和一第二碼元，該第一碼元和該第二碼元的寬度相同，第一碼字和第二碼字中的第一碼元和第二碼元的排列順序相反，該區(qū)標(biāo)志位包括一第三碼元，該第三碼元的寬度大于或小于該第一碼元的寬度。本發(fā)明使得編碼條紋易于辨別，編碼及譯碼較為簡(jiǎn)便，并且不易產(chǎn)生誤差。
文檔編號(hào)G01D5/347GK102062615SQ20101057544
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者吳宏圣, 孫強(qiáng), 張吉鵬, 曾琪峰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所