一种单圈绝对值编码盘的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种单圈绝对值编码盘，所述码盘面上包括外圈码道、内圈码道和介于内圈和外圈之间的其他若干码道，所述外圈码道和内圈码道的圆心与码盘的旋转中心不同心，码盘旋转时，码道透光部分与光敏传感器感光部分重叠宽度按照正弦曲线变化；本发明采用内外两圈不同心的码道，不依靠单圈码道的明暗相间的栅线来定位，而是依靠内外两条码道的旋转位置来决定光敏传感器光照面积大小，根据内外圈码道对应光敏传感器感光面积的大小来实现定位加工简单、成本便宜，使用中精度高、分辨率高。
【专利说明】一种单圈绝对值编码盘【技术领域】
[0001]本发明涉及编码盘领域，特别是涉及一种单圈绝对值编码盘，用于物料输送行业、传动电机、机械与设备工程、工程自动化领域。
【背景技术】[0002]码盘是由光学玻璃、金属或者塑料制成，在上面刻有许多同心码道，每个码道上都有按一定规律排列的透光和不透光部分。工作时，光投射在码盘上，码盘随运动物体一起旋转，透过亮区的光经过狭缝后由光敏元件接受，光敏元件的排列与码道一一对应，对于亮区和暗区的光敏元件输出的信号，前者为“1”，后者为“0”，当码盘旋转在不同位置时，光敏元件输出信号的组合反映出一定规律的数字量，代表了码盘轴的角位移。现有的单圈绝对值编码器是将代表角度的编码刻在码盘上，加工工艺限制了编码器的分辨率提高，不能满足控制系统对转动角度进行高精度检测的需求。现有的单圈绝对值编码盘的要求明暗相间的栅线刻在一条码道上，所以加工技术要求高。现有的单圈绝对值编码盘要求将码盘角度编码刻在码盘上，当码盘分辨率要求较高的时候，必然需要增加码盘的编码数量，分辨率越高，码盘编码中“O”和“I”所占的相对面积就越小，对加工工艺要求越高，成本也就越高；现有编码盘的加工工艺不能满足控制系统对角度角度分辨率越来越高的需求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是解决现有技术问题，提供一种加工简单、便宜、高精度、高分辨率的编码盘。
[0004]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:一种单圈绝对值编码盘，所述码盘面上包括外圈码道、内圈码道和介于内圈和外圈之间的其他若干码道，所述外圈码道和内圈码道不同心，且外圈码道和内圈码道的旋转中心与码盘的旋转中心不重合。
[0005]在上述技术方案中，所述外圈码道是由两条半径不同的同心圆曲线组成。
[0006]在上述技术方案中，所述内圈码道是由两条半径不同的同心圆曲线组成。
[0007]在上述技术方案中，所述内圈码道与外圈码道的透光部分与光敏传感器感光部分的重叠面积按照正弦曲线变化。
[0008]在上述技术方案中，所述内圈码道与外圈码道的正弦曲线相位输出相差90度。
[0009]本发明的工作原理为，整个装置还需有光敏传感器和信号处理电路板，光敏传感器固定在信号处理电路板上，光敏传感器通过电路设计与信号处理板上的信号处理单元连接在一起，单圈绝对值编码盘设置在光敏传感器的上方。
[0010]光敏传感器上包含多个感光区，编码盘上外圈码道的两条曲线和内圈码道的两条曲线分别对应不同的感光区，当单圈绝对值编码盘相对光敏传感器旋转时，由于最外圈码道圆心与最内圈码道圆心不同心,且最外圈码道圆心、最内圈码道圆心都与码盘旋转中心不同心，光敏传感器的感光区感光后做差分处理后输出的信号为正弦信号，且两组输出的信号相位相差90度。[0011]在工作中，信号处理板处理来自光敏传感器的输出信号，如果光敏传感器只有外圈码道感光，或者只有内圈码道感光，光敏传感器处理后的信号并不能确定码盘的旋转角度。只有信号处理板同时处理内圈、外圈码道的感光区的正弦信号时，单圈绝对值编码盘的旋转角度与信号处理电路板识别的信号一一对应，这时单圈绝对值编码盘就能记录旋转轴的每个角度。
[0012]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:本发明采用内外两圈不同心的码道，不是依靠单圈码道的明暗相间的栅线来定位，采用两条码道来实现光敏传感器输出信号相位相差90°，通过对光敏传感器输出的信号进行处理便可以唯一确定码盘的位置。本发明具有实现成本低廉、精度高、加工工艺要求低等特点，编码盘的定位精度不再取决于码盘上“明”、“暗”相间码元的多少，而取决于电路处理部分的精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中:
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中一段码道与光敏传感器的放大示意图；
图3是光敏传感器的结构示意图；
图4是本发明实施的示意图；
其中:1是编码盘，2是光敏传感器，3是信号处理电路板，1.1是外圈码道，1.2是若干码道，1.3是内圈码道，2.1,2.2,2.3,2.4是感光区。
【具体实施方式】
[0014]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0015]如图1所示，本发明所述的编码盘I上设置有外圈码道1.1和内圈码道1.3，、以及介于两则之间的若干码道1.2 ;外圈码道1.1由两条半径不同的同心圆曲线组成，内圈码道1.3也是由两条半径不同的同心圆曲线组成；但外圈码道1.1、内圈码道1.3都和编码盘I的旋转圆心不重合。
[0016]如图3所示，为光敏传感器2的结构示意图，光敏传感器2上设置有多个感光区
2.1,2.2,2.3,2.4 ;如图2所示为图1中的一段码道的放大结构示意图，编码盘I上的外圈码道1.1对应光敏传感器2上的感光区2.1、感光区2.2，内圈码道1.3对应光敏传感器上的感光区2.3、感光区2.4。
[0017]如图4所示，光敏传感器2设置在信号处理电路板3上，而编码盘I介于光源与光敏传感器2之间，当光源发光照射在编码盘I上时，编码盘I相对于光敏传感器2旋转时，由于外圈码道1.1的圆心与内圈码道1.3的圆心不同心，且外圈码道1.1的圆心、内圈码道1.3的圆心都与编码盘I旋转中心不同心，感光区2.1与感光区2.2做差分处理后输出的信号为正弦信号，感光区2.3与感光区2.4做差分处理后输出的信号也成为弦信号，且两个输出信号的相位相差90度。当由信号处理电路板3只读取由感光区2.1、感光区2.2差分处理后的正弦信号或感光区2.3、感光区2.4差分处理后的正弦信号时，并不能使单圈绝对值编码盘I的旋转角度与信号处理电路板3识别的信号一一对应。但当信号处理电路板3同时读取感光区2.1、感光区2.2差分处理后的正弦信号和感光区2.3、感光区2.4差分处理后的正弦信号时，信号处理电路板3通过同时读取两路信号，就能使单圈绝对值编码盘I的旋转角度与信号处理电路板3识别的信号一一对应，这时单圈绝对值编码盘I就能记录旋转轴的每个角度。
[0018]本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【权利要求】
1.一种单圈绝对值编码盘，其特征为所述码盘面上包括外圈码道、内圈码道和介于内圈和外圈之间的其他若干码道，且外圈码道和内圈码道的旋转中心与码盘的旋转中心不重口 O
2.根据权利要求1所述的一种单圈绝对值编码盘，其特征为所述外圈码道是由两条半径不同的同心圆曲线组成。
3.根据权利要求1所述的一种单圈绝对值编码盘，其特征为所述内圈码道是由两条半径不同的同心圆曲线组成。
4.根据权利要求2或3所述的一种单圈绝对值编码盘，其特征为所述内圈码道与外圈码道的透光部分与光敏传感器感光部分的重叠面积按照正弦曲线变化。
5.根据权利要求4所述的一种单圈绝对值编码盘，其特征为所述内圈码道与外圈码道的正弦曲线相位输出相差90度。
【文档编号】G01D5/347GK103471629SQ201310431514
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月22日 优先权日:2013年9月22日
【发明者】胡天链, 吴健, 罗乾又, 田超, 陈刚, 梁艳阳, 唐皇 申请人:绵阳福德机器人有限责任公司