滑环编码器及其编码方法
【技术领域】
[0001]本发明示例性实施例总体上涉及编码器领域，具体涉及一种具有冗余传感器的滑环编码器及其编码方法。
【背景技术】
[0002]滑环普遍用于例如CT设备中，通常将X射线源和探测器固定在围绕受检对象的圆形滑环上，工作中每运动一圈，就得到受检对象一个厚度切面的图像。在现有的CT设备中，为了获得不同的视角图像信息，需要滑环的转动，并且需要用到滑环转动过程中的位置和转速信息。为此，设计了滑环编码器，其主要功能是将滑环转动所到的位置和转速的信息，通过光电编码，转换成A，B相两路正交差分脉冲信号和每圈一个的Z相差分脉冲信号，发送到上位机。上位机对A、B、Z相差分脉冲信号进行分析，获得滑环的转动位置和转速信息。
[0003]滑环编码器的输出信号的准确性和稳定性对于整机的可靠稳定运行而言非常重要。然而，滑环编码器在长时间运行时，由于灰尘累积等原因编码带部分出现筛孔、堵孔现象，导致输出错误的差分脉冲信号，引起整机的控制或操作异常。
[0004]需要一种滑环编码器和编码方法，能够避免或减小筛孔、堵孔等现象对输出信号的影响，提闻整机运行的稳定性。
【发明内容】
[0005]本发明示例性实施例提供了滑环编码器及其编码方法，利用冗余传感器提供冗余信号，能够避免外界干扰，确保编码器输出信号的准确性和稳定性。
[0006]根据本发明实施例，提供了一种滑环编码器，包括:
[0007]编码带，固定至滑环，具有规则布置的多个孔；
[0008]至少一对第一传感器，设置在编码带一侧，每一对第一传感器配置为在编码带随滑环转动时，根据从编码带另一侧发出并透过所述多个孔的光，分别产生第一感测信号和第一冗余感测信号；
[0009]至少一个信号组合模块，连接至所述至少一对第一传感器，配置为组合第一感测信号和第一冗余感测信号，产生组合感测信号，作为滑环编码器的第一编码信号。
[0010]根据本发明另一实施例，提供了一种滑环编码器的编码方法，包括步骤:
[0011]在编码带随滑环转动时，根据透过所述编码带上规则布置的多个孔的光，产生第一感测信号和第一冗余感测信号；
[0012]组合第一感测信号和第一冗余感测信号，产生组合感测信号；以及
[0013]输出组合感测信号，作为滑环编码器的第一编码信号。
【附图说明】
[0014]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明，其中:
[0015]图1示出了滑环编码器的布置示意图；
[0016]图2示出了图1所示滑环编码器的局部放大示意图；
[0017]图3示出了滑环编码器受到干扰的示意图；
[0018]图4示出了受到干扰的滑环编码器的输出信号脉冲；
[0019]图5示出了根据本发明示例实施例的滑环编码器的局部放大示意图；
[0020]图6示出了根据本发明示例实施例的滑环编码器中传感器输出的电脉冲；以及
[0021]图7示出了根据本发明示例实施例的滑环编码器的编码方法的示意流程图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明的示例实施例进行详述。以下描述包括各种具体细节以辅助理解，但这些具体细节应仅被示为示例性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，可以在不脱离本公开范围和精神的情况下对这里描述的各个实施例进行各种改变和修改。此夕卜，为了清楚和简明起见，省略了公知功能和结构的描述。
[0023]以下描述和权利要求中使用的术语和词语不限于其字面含义，而是仅由发明人用于实现本发明的清楚一致的理解。因此，本领域技术人员应当清楚，对本发明各个示例实施例的以下描述仅被提供用于说明目的，而不意在限制由所附权利要求及其等同物限定的本发明。
[0024]图1示出了常见滑环编码器的布置示意图，图2示出了图1所示滑环编码器的局部放大示意图。如图1和2所示，滑环编码器包括编码带和布置在编码带一侧的传感器，例如光电传感器。编码带例如可以是钢带。编码带固定至滑环，可随滑环一同转动。编码带上具有规则布置的孔。从布置在编码带另一侧的发光设备(例如，发光二极管)发出的光透过编码带上孔，可以被传感器感测到。传感器可以将感测到的光信号转换为具有高或低电平的电信号。这样，当编码带随滑环转动时，光束时通时断，感测到的光信号可以被转换为与转速相关的电信号或脉冲，其脉冲频率正比于滑环的转速。这样，通过两路正交(即，相位相差90度)的脉冲，就可确定滑环的转速和转动方向。具体地，设置三个传感器，其中两个传感器产生A，B相两路正交脉冲信号，表示滑环的转速和转动方向信息，一个传感器产生每圈一个的Z相脉冲信号，表示滑环转动圈数信息。A、B和Z相脉冲信号经过差分处理后发送到上位机。上位机对A、B、Z相差分脉冲信号进行分析，获得滑环的转动位置和转速信息。作为示例，图2仅示出了与A相脉冲信号有关的编码器部分，与B相和Z相脉冲信号有关的编码器部分与之类似。
[0025]在长时间运行时，由于灰尘等异物的影响，经常造成滑环编码器中编码带的孔被完全或部分堵住，如图3所示，这样编码带上存在正常孔、堵孔和筛孔。堵孔和筛孔导致缺失或分割某相上的一个或多个脉冲，如图4所示，以A相为例，相比于正常孔信号，堵孔信号缺少了一个脉冲，而筛孔信号中将一个脉冲分割为两个。这样，某些感测信号相位错误，导致滑环编码器的输出不稳定，并会引起整机功能异常或故障。
[0026]鉴于现有滑环编码器的上述不足，本发明实施例提供了一种滑环编码器及其编码方法，利用冗余传感器提供冗余信号，能够避免外界干扰，确保编码器输出信号的准确性和稳定性，从而能够提高整机正常稳定地运行。
[0027]根据本发明一个实施例的滑环编码器，包括编码带、至少一对第一传感器和至少一个信号组合模块。编码带固定至滑环，具有规则布置的多个孔。编码带例如可以是钢带。至少一对第一传感器设置在编码带一侧。每一对第一传感器配置为在编码带随滑环转动时，根据从编码带另一侧发出并透过所述多个孔的光，分别产生第一感测信号和第一冗余感测信号。此外，针对每一对第一传感器分别设置信号组合模块，用于组合该对第一传感器产生的第一感测信号和第一冗余感测信号，得到组合感测信号，作为滑环编码器的第一编码信号。在一个实施例中，每个组合感测信号可以包括A相或B相信号，S卩，表示滑环的转速和转动方向的相位正交的两路单相电信号之一。
[0028]在一个实施例中，滑环编码器还可以包括至少一个第二传感器，设置在编码带一侦牝其中每个第二传感器配置为在编码带随滑环转动时，根据从编码带另一侧发出并透过所述多个孔的光，产生第二感测信号。第二感测信号作为滑环编码器的第二编码信号。在一个实施例中，第二感测信号可以包括Z相信号，即表示滑环转动圈数的单相电信号。
[0029]在一个实施例中，为了能够远距离传输感测信号，滑环编码器还包括多个差分模块，分别连接至每个信号组合模块和每个第二传感器，用于将每个组合感测信号和每个第二感测信号转换为差分信号，以作为第一和第二编码信号传输。例如，差分模块可以采用公知的差分芯片。
[0030]在一个实施例中，每个第一和第二传感器可以包括光电传感器，配置为感测透过所述多个孔的光，并将感测到的光信号转换为电信号。
[0031]在一个实施例中，每一对第一传感器中的两个传感器布置为沿着编码带彼此间隔预定距离，以便产生相位相同的第一感测信号和第一冗余感测信号。
[0032]在一个实施例中，信号组合模块包括逻辑或门，对第一感测信号和第一冗余感测信号进行或运算。
[0033]通过采用两个传感器产生相位相同的两个感测信号，能够实现对某相上感测信号的冗余。由于灰尘等异物很少恰好堵住编码带上处于同一相的、距离固定的两个孔，所以即使某个感测信号由于堵孔或筛孔出现错误，也能够通过与对应冗余感测信号的逻辑或运算来校正或消除该错误。这样，避免了异物影响，确保滑环编码器的输出稳定，从而提高整机运行正确性和可靠性。
[0034]图5示出了根据本发明示例实施例的滑环编码器的局部放大示意图，以A相和B相为例。如图5所示，该滑环编码器包括编码带50，在编码带50 —侧布置的两对传感器52-1和52-2、以及54-1和54-2,以及信号组合模块56和58。传感器52-1和52-2针对A相信号，沿着编码带50彼此间隔预定距离，以便产生相位相同(均为A相)的感测信号Al和冗余的感测信号A2。传感器54-1和54-2针对B相信号，沿着编码带50彼此间隔预定距离，以便产生相位相同(均为B相)的感测信号BI和冗余的感测信号B2。A相与B相是正交的。
[0035]具体地，当编码带50随滑环转动时，从编码带50另一侧的发光设备62 (例如发光二极管)发出的光透过编码带50上规则布置的孔，被传感器52-1和52-2、以及54_1和54-2分别感测，并转换为正交的A相电脉冲Al和A2以及B相电脉冲BI和B2。信号组合模块56连接至传感器52-1和52-2，接收A相电脉冲Al和A2作为输入，对其进行组合，输出组合电脉冲A’。信号组合模块58连接至传感器54-1和54-2，B相电脉冲BI和B2作为输入，对其进行组合，输出组合电脉冲B’。电脉冲A’和B’与转速相关，其脉冲频率正比于滑环的转速。这样，通过两路正交(即，相位相差90度)的脉冲A’和B’，就可确定滑环的转速和转动方向。换言之，信号A’、B’即为输出的正交滑环编码信号，可送至上位机进行处理来获得滑环的转速和转动方向。
[0036]在一个实施例中，信号组合模块56和58可以采用逻辑或门。
[0037]图6示出了根据本发明示例实施例的滑环编码器中各对传感器输出的电脉冲，具体了示出了在正常、堵孔和筛孔情况下输出的A相电脉冲Al和A2。虽然没有具体示出B相电脉冲，暗示本领域技术人员可以理解，除了相位不同，B相电脉冲BI和B2在这几种情况下的波形是类似于A相电脉冲Al和A2的。
[0038]如图6前两行