一种绝对式编码器及其测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及编码器领域，尤其涉及一种绝对式编码器及其测量方法。
【背景技术】
[0002] 在现代制造业的生产中，对机械运转的精确度提出了越来越高的要求。编码器是 影响机械运转精确度的一个关键器件，其在机械转轴运动过程中反馈轴位信息给控制系统 W达到精确控制转轴旋转运动位置和速度的目的。
[0003] 编码器分为绝对式和相对式两种，绝对式编码器可W反映机械转轴相对于已预定 原点的位置信息，而相对式编码器反映的则是当前轴位相对于之前轴位的位置信息。
[0004] 目前很多绝对式编码器，采用的编码方式均为格雷码编码。即在码盘上刻上多道 码道，每条码道上依次有2、4、8、16. .. 2^道刻线。在编码器工作时，由光源发出的光照射码 盘，通过读取每道刻线的亮暗，W此获得一组码值来唯一对应一个轴位。此种编码器虽然原 理简单，工作可靠，抗干扰性强，但其码盘制造工艺复杂，所能刻的最大码道数和最大刻线 数也有一定的限度，不能满足超高分辨率加工生产的要求。
[0005] 中国专利CN200710006964. 7公开了一种编码器，将该编码器安装于电机或通过 电机驱动的机器上、检测出位置信息或速度信息的编码器，从表示各种各样内部的原因，外 部原因或是长时间所引起的编码器信号特性值的时效变化的信息，从而获得对故障预测有 价值的信息和对确定警报间断地发出的原因有价值的信息，从而提高编码器的可维护性； 该技术方案主要对传统编码器输出的信号进行处理W提高编码的效果，但其并没有解决 现有编码器分辨率受码盘限制的技术问题。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术编码器编码器分辨率受码盘限制的技术问题，本发明提供一种 绝对式编码器，该编码器可W摆脱码盘的限制，控制分辨率获得大幅度的提升。
[0007] 为了达到上述目的，本发明提供如下的技术方案： 一种绝对式编码器，包括主轴、激光光源、光敏阵列传感器、电路系统部件及外壳，所述 主轴上安装有激光光源，所述电路系统部件固定于所述主轴底端，所述光敏阵列传感器安 装于所述外壳内壁，所述外壳安装于所述电路系统部件上。
[0008] 作为本技术方案的一种改进，所述光敏阵列传感器W所述主轴为轴线环形阵 列分布于所述外壳内壁上，所述光敏阵列传感器由CMOS (Complementary Metal-Oxide Semicon化ctor，互补性氧化金属半导体（W下简称为CMOS))光敏元件集成而成。
[0009] 作为本技术方案的另一种改进，所述光敏阵列传感器用于接收所述激光光源射出 的激光并转换为模拟电压信号输出到所述电路系统部件中。
[0010] 作为本技术方案的再一种改进，所述电路系统部件通过电刷为所述激光光源提供 电源，并用于将所述光敏阵列传感器输出的模拟电压信号转换为数字信号1或0。
[0011] 优选地，所述电路系统部件包括只读存储器，所述只读存储器存储记录有所述互 补性氧化金属半导体光敏元件受激光照射时及光敏阵列传感器中其他互补性氧化金属半 导体光敏元件未受激光照射时产生的的码值及其码值相对应轴位角度。
[0012] 优选地，所述码值为二进制码值。
[0013] 同时，本发明还提供了该绝对式编码器的测量方法，包括W下步骤： 51、 通过联轴器将编码器的主轴与待测量机械转轴相连，主轴与机械转轴做同步旋转 运动，同时激光光源通电，发出直线激光； 52、 光敏阵列传感器上的互补性氧化金属半导体光敏元件接收到激光信号后将激光信 号转换为一系列模拟电压信号，并将该模拟电压信号输出到步骤S3中的电路系统部件； 53、 电路系统部件将步骤S2中光敏阵列传感器输出的模拟电压信号转换为数字信号 1或0,具体地为：将接收到激光信号的互补性氧化金属半导体光敏元件输出的模拟电压信 号转换为数字信号1，将没接收到激光信号的互补性氧化金属半导体光敏元件输出输出的 模拟电压信号转换为数字信号0,从而得出一具体的码值； 54、 将步骤S3得出的具体码值与所述电路系统部件中只读存储器中存储记录的每一 个所述互补性氧化金属半导体光敏元件的码值进行查找比对，查找得出步骤S3所得出的 具体码值相对应的轴位角度，即得出被测轴此时实际的轴位角度； 55、 通过485协议将步骤S4得出的被测轴实际轴位角度输出到被测轴电机控制系统 进行反馈处理，实现精确控制转轴旋转运动位置和速度。
[0014] 进一步，所述具体码值相对应的轴位角度由W下公式求得：
【主权项】
1. 一种绝对式编码器，其特征在于，包括主轴、激光光源、光敏阵列传感器、电路系统部 件及外壳，所述主轴上安装有激光光源，所述电路系统部件固定于所述主轴底端，所述光敏 阵列传感器安装于所述外壳内壁，所述外壳安装于所述电路系统部件上。
2. 如权利要求1所述的一种绝对式编码器，其特征在于，所述光敏阵列传感器W所述 主轴为轴线环形阵列分布于所述外壳内壁上，所述光敏阵列传感器由互补性氧化金属半导 体光敏元件集成而成。
3. 如权利要求1所述的一种绝对式编码器，其特征在于，所述光敏阵列传感器用于接 收所述激光光源射出的激光并转换为一系列模拟电压信号输出到所述电路系统部件中。
4. 如权利要求1所述的一种绝对式编码器，其特征在于，所述电路系统部件通过电刷 为所述激光光源提供电源，并用于将所述光敏阵列传感器输出的模拟电压信号转换为数字 信号1或0。
5. 如权利要求1或4所述的一种绝对式编码器，其特征在于，所述电路系统部件包括只 读存储器，所述只读存储器存储记录有所述互补性氧化金属半导体光敏元件受激光照射时 及光敏阵列传感器中其他互补性氧化金属半导体光敏元件未受激光照射时产生的的码值 及其码值相对应轴位角度。
6. 如权利要求5所述的一种绝对式编码器，其特征在于，所述码值为二进制码值。
7. 如权利要求1所述的一种绝对式编码器的测量方法，其特征在于，包括W下步骤： 51、 通过联轴器将编码器的主轴与待测量机械转轴相连，主轴与机械转轴做同步旋转 运动，同时激光光源通电，发出直线激光； 52、 光敏阵列传感器上的互补性氧化金属半导体光敏元件接收到激光信号后将激光信 号转换为模拟电压信号，并将该模拟电压信号输出到步骤S3中的电路系统部件； 53、 电路系统部件将步骤S2中光敏阵列传感器输出的模拟电压信号转换为数字信号 1或0,具体地为：将接收到激光信号的互补性氧化金属半导体光敏元件输出的模拟电压信 号转换为数字信号1，将没接收到激光信号的互补性氧化金属半导体光敏元件输出输出的 模拟电压信号转换为数字信号0,从而得出一具体的码值； 54、 将步骤S3得出的具体码值与所述电路系统部件中只读存储器中存储记录的每一 个所述互补性氧化金属半导体光敏元件的码值进行查找比对，查找得出步骤S3所得出的 具体码值相对应的轴位角度，即得出被测轴此时实际的轴位角度； 55、 通过485协议将步骤S4得出的被测轴实际轴位角度输出到被测轴电机控制系统进 行反馈处理，实现精确控制转轴旋转运动位置和速度。
8. 如权利要求7所述的一种绝对式编码器的测量方法，其特征在于，所述具体码值相 对应的轴位角度由下式求得： ^ 360 , B =--K|QB m 巧 慰3' 其中：沒为当前角度；n为光敏阵列传感器中互补性氧化金属半导体光敏元件的个数； m为当前的码值。
【专利摘要】本发明公开了一种绝对式编码器，属于编码器领域，该编码器包括主轴，所述主轴上安装有激光光源，所述电路系统部件固定于所述主轴底端，所述光敏阵列传感器安装于所述外壳内壁，所述外壳安装于所述电路系统部件上，同时本发明还公开了该编码器的测量方法，本发明以光敏阵列传感器代替码盘，解决现有技术编码器分辨率受码盘限制的技术问题，编码器的测量分辨率获得大幅度的提升，无需专用码盘，制造加工成本大大降低。
【IPC分类】G01D5-347
【公开号】CN104596557
【申请号】CN201510007517
【发明人】王新力
【申请人】佛山轻子精密测控技术有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月8日