专利名称：单码道位置编码方法
单码道位置编码方法
技术领域：
本发明涉及一种位置编码方法，尤其涉及一种应用于位置编码器中的单码道位置 编码方法。
背景技术：
位置编码器是测量位置和位移编码器。按照被测量的类型可分为直线编码器和盘 式编码器，分别用来测量长度和角度的几何量。目前，在光电式位移测量当中，通常采用增量计数法和绝对位置编码方法。增量计 数法是通过对两片光栅相对运动时产生的脉冲序列进行计数，用具有方向性的累计数来表 示位移的变化量。这种方法原理简单，所有的光栅工艺流程短、成本低。然而该方法存在较 多的缺点如数据可靠性较差，其一旦累计计数产生差错，这种误差就会一直保存到测量结 束；并且在测量过程中如果发生断电，则所记数据立即全部丢失，无法恢复。绝对位置编码法是在一片光栅上刻画特定规则的编码，被测量的所有位置均具有 唯一的编码与之对应，并且其在断电后重新上电时，这种对应关系保持不变，从而保证了数 据的可靠性，也不存在计数丢失的问题。然而目前常用的多码道绝对位置编码器存在体积较大、不易安装的技术问题，并 且要想提高其精度就必须扩大其码道数，从而使得制造工艺较为复杂。随着技术的发展和 进步，单码道绝对式编码器是我们发展的主要目标。由于单码道绝对式编码器由于其信息 集中，编码本身的设计和信息的采集过程就成为研究的难点和重点。现有的单码道绝对式 编码方法普遍存在编码条纹不易辨别，编码及译码较为繁琐，易产生误差等问题。
发明内容为了解决现有技术单码道绝对式编码方法存在的编码条纹不易辨别、编码及译码 较为繁琐的技术问题，本发明提供一种易于辨别编码条纹并且编码、译码都较为简便的单 码道位置编码方法。本发明提供一种单码道位置编码方法，其包括设置编码图形划分为多个码区，每 一码区包括一位置码和一区标志位，每一位置码包括至少一第一码字和至少一第二码字， 每一码字都包括一第一码元和一第二码元，该第一码元和该第二码元的宽度相同，第一码 字和第二码字中的第一码元和第二码元的排列顺序相反，该区标志位包括一第三码元，该 第三码元的宽度大于或小于该第一码元的宽度。所述的区标志位的第三码元的宽度为至少两个第一码元的宽度。所述的位于奇数序列码区的区标志位的第三码元为至少两个第一码元，所述的位 于偶数序列码区的区标志位的第三码元为至少两个第二码元。所述的位于奇数序列码区的区标志位的第三码元为至少两个第二码元，所述的位 于偶数序列码区的区标志位的第三码元为至少两个第一码元。设置该区标志位的第三码元以与其邻近的第一码元或第二码元表示，并设置数量为至少两个。所述的位于同一码区中的码字的第一码元或第二码元与该区标志位相邻，设置所 述的区标志位的第三码元为至少两个第一码元或至少两个第一码元。所述的位于相邻码区的码字的第一码元或第二码元与该区标志位相邻，设置该区 标志位的第三码元为至少两个第一码元或至少第二码元。所述的位置码的第一码字和第二码字都为格雷码编码。如所述的位置码表示的数值为偶数，则所述的位置码的码字由该偶数数值对应的 格雷码按位取反后得到。如所述的位置码表示的数值为奇数，则所述的位置码的码字由该奇数数值对应的 格雷码按位取反后得到。相较于现有技术，本发明所述的单码道位置编码方法的主要有益效果在于(1).每一码区中的区标志位与相邻的位置码码字的编码条纹宽度不相同，区别明 显，易于辨别。另外，本发明的编码及译码较为简便，不易产生误差。(2).本发明实施例4中的编码方法中，其按照格雷码的编码对位置码的码元进 行取反处理，在其应用数据处理过程中，有益于数据的采集，并能减少数据处理过程中的误 差。
图1是本发明单码道位置编码方法实施例1的编码图形的直线编码形式的部分码 区示意图。图2是本发明单码道位置编码方法实施例1的编码图形的盘式编码形式的部分码 区示意图。
具体实施方式实施例1如图1所示，一种单码道位置编码器，其设置有一编码图形。该编码图形采用直线 编码的形式，其设置有多个平行相间排列的白条纹80和黑条纹90。其中，黑条码90表示不 透光条码，白条码80表示透光条码。所述的单码道位置编码方法，其包括设置编码图形划 分为多个码区，每一码区包括一位置码和一区标志位；每一位置码包括一第一码字和一第 二码字；每一码字都包括一第一码元和一第二码元，设置该第一码元和该第二码元的宽度 相同，第一码字与第二码字中的第一码元和第二码元的排列顺序相反；该区标志位包括一 第三码元，该第三码元的宽度不同于该第一码元的宽度。每一位置码也可以包括多个第一 码字和多个第二码字。当该第一码元为一黑条纹时，则该第二码元为一白条纹；当该第一码元为一白条 纹时，则该第二码元为一黑条纹。该第三码元为宽度不同于一第一码元的一白条纹或一黑 条纹。其中，表示该第三码元的条纹宽度大于或者小于表示该第一码元的条纹的宽度。设 置第一码字以第一码元、第二码元的顺序在其中排列，则第二码字以第二码元、第一码元的 顺序在其中排列；设置第一码字以第二码元、第一码元的顺序在其中排列，则第二码字以第 一码元、第二码元的顺序在其中排列。在二进制编码中，当设置第一码字所表示的数值为1时，则第二码字所表示的数值为0 ；当设置第一码字所表示的数值为0时，则第二码字所表 示的数值为1。该位置码的第一码字和第二码字也可以都为格雷码编码。图1中所示的编码图形，以其中任意一码区为例，该码区10的每一位置码20包括 两个第一码字40和一个第二码字50，规定其第一码字40所表示的二进制数值为0，第二码 字50所表示的二进制数值为1，第一码元为白条纹80，第二码元为黑条纹90，则第一码字 40对应白条纹80、黑条纹90的顺序在其中排列，第二码字50对应黑条纹90、白条纹80的 顺序在其中排列。其中，该白条纹80和该黑条纹90的宽度相同。该码区10的区标志位30 包括一第三码元60，该第三码元60为白条纹(未标示)，其宽度为表示第一码元的白条纹 80的宽度的二倍。由上述可知，根据编码图形中位置码20的黑条纹90和白条纹80的排列 顺序，即可得出每一码区10的位置码20所表示的二进制数值。如图2所示，该编码器的编码图形也可以采用盘式编码的形式。图2中显示了盘 式的部分内容，其与图1中所示的采用直线编码的形式的主要区别在于该黑条纹和该白 条码在光栅标尺上按照环形相间排列。对于图2中所示的编码图形，其编码方法与图1所 示采用直线编码的形式的编码方法相同，在此不再重复说明。实施例2本发明所述的单码道位置编码方法与实施例1的单码道位置编码方法大致相同， 其主要区别在于设置所述的位于奇数序列码区的区标志位，其第三码元的宽度为两个第 一码元的宽度，所述的位于偶数序列码区的区标志位，其第三码元的宽度为两个第二码元 的宽度；同理，也可以设置所述的位于奇数序列码区的区标志位，其第三码元的宽度为两个 第二码元的宽度，所述的位于偶数序列码区的区标志位，其第三码元的宽度为两个第一码 元的宽度。所述的第三码元的宽度也可以为多个第一码元或多个第二码元的宽度。实施例3本发明所述的单码道位置编码方法与实施例1的单码道位置编码方法大致相同， 其主要区别在于设置所述的码区的区标志位的第三码元，以与其邻近的码字中的两个码 元表示。所述的位于同一码区中的码字的第一码元与该区标志位相邻，设置所述的区标志 位的第三码元为两个第一码元；所述的位于同一码区中的码字的第二码元与该区标志位相 邻，设置所述的区标志位的第三码元为两个第二码元。所述的位于相邻码区的码字的第一 码元与该区标志位相邻，设置该区标志位的第三码元为两个第一码元；所述的位于相邻码 区的码字的第二码元与该区标志位相邻，设置该区标志位的第三码元为两个第二码元。由 上述可知，该第三码元的宽度为两个第一码元或两个第二码元的宽度。根据实际操作的需 要，也可以设置所述的区标志位的第三码元为多个第一码元或多个第二码元，即该第三码 元的宽度为多个第一码元或多个第二码元的宽度。实施例4本发明所述的单码道位置编码方法与实施例1、实施例2以及实施例3所述的单码 道位置编码方法大致相同，其主要区别在于如所述的位置码表示的数值为偶数，则所述的 位置码的码字由该偶数数值对应的格雷码按位取反后得到；或者采用如下方法，如所述的 位置码表示的数值为奇数，则所述的位置码的码字由该奇数数值对应的格雷码按位取反后 得到。本发明单码道位置编码方法并不限于上述实施例所述，其也可以包括其他变更设计，如所述的位置码的码字中所包括的码元的数量并不限于两个，其可以根据实际使用的 需要设置为多个；所述的第三码元的宽度也可以为一第一码元的半宽度。本发明提供了一种单码道位置编码方法，相较于现有技术，本发明的主要有益效 果在于(1).每一码区中的区标志位与相邻的位置码码字的编码条纹宽度不相同，区别明 显，易于辨别。另外，本发明的编码及译码较为简便，不易产生误差。(2).本发明实施例4中的编码方法中，其按照格雷码的编码对位置码的码元进 行取反处理，在其应用数据处理过程中，有益于数据的采集，并能减少数据处理过程中的误差。
权利要求
1.一种单码道位置编码方法，其特征在于，其包括设置一编码图形划分为多个码区， 每一码区包括一位置码和一区标志位，每一位置码包括至少一第一码字和至少一第二码 字，每一码字都包括一第一码元和一第二码元，该第一码元和该第二码元的宽度相同，第一 码字和第二码字中的第一码元和第二码元的排列顺序相反，该区标志位包括一第三码元， 该第三码元的宽度大于或小于该第一码元的宽度。
2.根据权利要求1所述的单码道位置编码方法，其特征在于，所述的区标志位的第三 码元的宽度为至少两个第一码元的宽度。
3.根据权利要求2所述的单码道位置编码方法，其特征在于，所述的位于奇数序列码 区的区标志位的第三码元为至少两个第一码元，所述的位于偶数序列码区的区标志位的第 三码元为至少两个第二码元。
4.根据权利要求2所述的单码道位置编码方法，其特征在于，所述的位于奇数序列码 区的区标志位的第三码元为至少两个第二码元，所述的位于偶数序列码区的区标志位的第 三码元为至少两个第一码元。
5.根据权利要求1所述的单码道位置编码方法，其特征在于，将该区标志位的第三码 元以与其邻近的第一码元或第二码元表示，并设置数量为至少两个。
6.根据权利要求5所述的单码道位置编码方法，其特征在于，位于同一码区中的码字 的第一码元或第二码元与该区标志位相邻，设置所述的区标志位的第三码元为至少两个第 一码元或至少两个第一码元。
7.根据权利要求5所述的单码道位置编码方法，其特征在于，位于相邻码区的码字的 第一码元或第二码元与该区标志位相邻，设置该区标志位的第三码元为至少两个第一码元 或至少第二码元。
8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的单码道位置编码方法，其特征在于，所述 的位置码的第一码字和第二码字都为格雷码编码。
9.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的单码道位置编码方法，其特征在于，如所 述的位置码表示的数值为偶数，则所述的位置码的码字由该偶数数值对应的格雷码按位取 反后得到。
10.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的单码道位置编码方法，其特征在于，如 所述的位置码表示的数值为奇数，则所述的位置码的码字由该奇数数值对应的格雷码按位 取反后得到。
全文摘要
本发明涉及一种单码道位置编码方法，其包括设置一编码图形划分为多个码区，每一码区包括一位置码和一区标志位，每一位置码包括至少一第一码字和至少一第二码字，每一码字都包括一第一码元和一第二码元，该第一码元和该第二码元的宽度相同，第一码字和第二码字中的第一码元和第二码元的排列顺序相反，该区标志位包括一第三码元，该第三码元的宽度大于或小于该第一码元的宽度。本发明使得编码条纹易于辨别，编码及译码较为简便，并且不易产生误差。
文档编号G01D5/347GK102062615SQ20101057544
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月7日 优先权日2010年8月27日
发明者吴宏圣, 孙强, 张吉鹏, 曾琪峰 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所