航天级绝对式光电编码器信号的修复方法
【专利摘要】航天级绝对式光电编码器信号的修复方法，涉及编码器光电信号修复领域，解决了航天级绝对式光电编码器光电信号缺失时造成编码器不能正常工作而无法进行人工修复的问题，该方法如下：利用光电编码器矩阵码盘图得出各路粗码光电信号间关系，当有一路粗码光电信号缺失时，利用调试系统微控制器中的软件程序查找到缺失的那路粗码光电信号，利用其余正常输出的一路或多路光电信号合成缺失的那路粗码光电信号，利用完整的各路光电信号得到正确的光电编码器位置信息，避免了光电编码器输出错误的位置信息，减少了工作量，提高了光电编码器工作的可靠性与稳定性，替代了人工操作，方便快捷，准确度较高，实现了光电编码器光电信号的自动修复功能。
【专利说明】航天级绝对式光电编码器信号的修复方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及编码器光电信号修复【技术领域】，具体涉及一种航天级绝对式光电编码器信号的修复方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)寿命长、发热量低、体积小、峰值波长能与光电接收元件相匹配，因此，高精度光电编码器多采用LED为光源，同时采用光敏二极管、光敏三极管或光电池作为接收元件。由于接收元件对温度较敏感，高精度光电编码器绝大多数用于军工项目、工业现场以及特殊环境下，应用环境十分恶劣，温度差异较大，变化明显，工作环境的不确定性以及电子元器件的长时间使用，极易造成接收元件损坏和老化，这些因素都易使编码器的光电信号发生变化，导致编码器光电信号缺失，无法正确输出位置信息。在实际使用过程中需要人工定期对编码器的光电信号进行重新调整，以确保编码器稳定工作。但是，对于工作在航天相机中的编码器来说，若编码器的光电信号缺失是根本无法对其进行人工修复的，因此，迫切需要一种便捷、可靠的光电信号自动修复方法。
【发明内容】
[0003]为了解决航天级绝对式光电编码器光电信号缺失时造成编码器不能正常工作而无法进行人工修复的问题，本发明提出一种航天级绝对式光电编码器信号的修复方法。
[0004]本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下:
[0005]航天级绝对式光电编码器信号的修复方法，该方法的条件和步骤如下:
[0006]步骤一、分析光电编码器接收元件的位置与矩阵码盘码道的对应关系，得到正常状态下各接收元件在不同码道的光电信号输出状态；
[0007]步骤二、当光电编码器主轴转动一周时，利用光电编码器的调试系统采集经差分放大、整形后的各路光电信号，将粗码和精码光电信号分别存放在数组中，分析各路粗码光电信号之间的关系；
[0008]步骤三、通过调试系统微控制器中的软件程序实时监测粗码光电信号的变化，当光电编码器主轴转动多周时，若有一路粗码光电信号始终为低电平，其余路均正常变换，则说明该路粗码光电信号缺失，其所对应的接收元件损坏；
[0009]步骤四、当光电编码器的某一个接收元件出现故障时，利用调试系统自动查找到缺失的那路粗码光电信号，通过调试系统微控制器中的软件程序利用其余正常输出的一路或多路粗码光电信号合成缺失的那路粗码光电信号，再将矩阵码译码为自然二进制码。
[0010]所述矩阵码盘的各码道由内向外的排列为:
[0011]A圈，180°?360°半周区域内通光,O °和90°处分别设置读数头S1和a2,位于读数头A和a2处的接收元件输出的光电信号分别为A1和A2,分别对应第I位和第2位码道；
[0012]B圈，0°?180°和180°?360°半周区域内分别刻制第4位和第3位码道，其对应输出的光电信号分别为A4和A3 ；
[0013]C圈，O。~90。、90°~180° ,180°~270°和270°~360°扇形区域内分别刻制第8位、第7位、第6位和第5位码道,其对应输出的光电信号分别为A8、A7、A6和A5。
[0014]在A圈中，当矩阵码盘顺时针转动时，从180°转动到0°时，读数头&1无输出，从180°转动到0°后再从360°转动到180°时，读数头B1输出Ap
[0015]在A圈中，当矩阵码盘顺时针转动时，从90°转动到0°时或者从360°转动到270°时，读数头％无输出，从90°转动到0°或者从360°转动到270°后再从270°转动到90°时，读数头七输出A2。
[0016]在B圈中，0°处设置读数头1^180°处设置读数头b2，当矩阵码盘顺时针转动时，从180°转动到0°时，读数头匕输出A4，读数头匕输出A3，从180°转动到0°后再从360°转动到180°时，读数头匕输出A3，读数头匕输出A4。
[0017]在C圈中，0°、90。、180。和270。四个位置分别设置读数头Cl、c2、C3和C4，当矩阵码盘顺时针转动时，从90°转动到0°时，读数头C1输出A8,读数头C2输出A7,读数头C3输出A6，读数头C4输出A5，从90°转动到0°后再从180°转动到90°时，读数头C1输出A7,读数头C2输出A6，读数头C3输出A5，读数头C4输出A8，从180°转动到90°后再从270°转动到180°时，读数头C1输出A6,读数头C2输出A5,读数头C3输出A8,读数头C4输出A7,从270°转动到180°后再从360°转动到270°时，读数头C1输出A5，读数头C2输出A8，读数头C3输出A7,读数头C4输出A6。
[0018]本发明的有益效 果是:
[0019]1、本发明的方法适用于在航天设备中工作的绝对式光电编码器光电信号缺失时无法进行人工修理的情况，避免了光电编码器输出错误的位置信息，减少了工作量，提高了光电编码器工作的可靠性与稳定性。
[0020]2、本发明以光电编码器的调试系统为核心，调试系统对光电编码器的光电信号进行采集、处理，在处理和监测光电编码器数据信息时检测各路光电信号是否缺失，发现光电信号缺失时进行自动修复，保证光电编码器输出正确的位置信息，克服了光电编码器在工作中某一接收元件损坏无法修复的缺陷，实现了光电编码器光电信号的自动修复功能，具有很高的应用价值。
[0021]3、本发明利用光电编码器矩阵码盘的设计图，得出各路粗码光电信号之间的关系，当有一路粗码光电信号缺失时，利用调试系统微控制器中的软件程序查找到缺失的那路粗码光电信号，利用其余正常输出的一路或者多路光电信号合成缺失的那路粗码光电信号，从而利用完整的各路光电信号得到正确的光电编码器的位置信息，本发明的方法替代了人工操作，方便快捷，准确度较高。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为航天级绝对式光电编码器的矩阵码盘设计图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0024]【具体实施方式】一、本发明的航天级绝对式光电编码器信号的修复方法，该方法的具体步骤如下:
[0025]步骤一、在已知光电编码器的矩阵码盘设计图的条件下，利用此矩阵码盘设计图，分析光电编码器接收板上每个接收元件的位置与矩阵码盘码道的对应关系，获得各个接收元件在正常状态下在不同矩阵码盘码道的光电信号输出状态。
[0026]如图1所示，以矩阵码盘中心点为坐标原点，分成四个象限，采用角度标注每个象限，O。~90。区域、90°~180°区域、180。~270°区域、270。~360°区域分别为第一、二、三、四象限，0°、90°、180°和270°四个点是固定的，即不随矩阵码盘转动。
[0027]矩阵码盘的各码道由内向外的排列为:
[0028](I)第一圈为A圈，与传统码道一样，180°~360°半周区域内通光，即只刻制一条半圈码道，0°处设置读数头&1，90°处设置读数头a2，位于读数头ai和读数头&2处的接收兀件输出的光电信号分别为A1和A2,恰好与传统编码的A1和A2相同,这两路光电信号分别对应第I位码道和第2位码道。
[0029]当矩阵码盘顺时针转动时，从180°转动到0°时，读数头B1无输出，从180°转动到0°后再从360°转动到180°时，读数头&1输出Aid
[0030]当矩阵码盘顺时针转动时，从90°转动到0°时或者从360°转动到270°时，读数头a2无输出，从90°转动到0°或者从360°转动到270°后再从270°转动到90°时，
读数头a2输出A2。
[0031](2)第二圈 为B圈，刻制2位不同码道:
[0032]0°~180°半周区域内刻制传统的第4位码道，即此区域内刻有2条通光线，该码道输出的光电信号为A4。
[0033]180°~360°半周区域内刻制传统的第3位码道，即此区域内刻有I条通光线，该码道输出的光电信号为A3。
[0034]在B圈中，0°处设置读数头1^180°处设置读数头b2，位于读数头Id1和读数头1^2处的接收元件输出的光电信号就不再是单一码位了，由图1可知，当矩阵码盘顺时针转动时，从180°转动到0°时，读数头卜输出A4，读数头匕输出A3，从180°转动到0°后再从360°转动到180°时，读数头匕输出A3，读数头1^2输出A4。
[0035](3)第三圈为C圈，刻制4位不同码道:
[0036]0°~90°扇形区域内刻制第8位码道，即此区域内刻有16条通光线，该码道对应输出的光电信号为A8。
[0037]90°~180°扇形区域内刻制第7位码道，即此区域内刻有8条通光线，该码道对应输出的光电信号为A7。
[0038]180°~270°扇形区域内刻制第6位码道，即此区域内刻有4条通光线，该码道对应输出的光电信号为A6。
[0039]270°~360°扇形区域内刻制第5位码道，即此区域内刻有2条通光线，该码道对应输出的光电信号为A5。
[0040]在C圈中，0°、90°、180°和270°四个位置分别设置读数头Cl、c2、C3和C4，当矩阵码盘顺时针转动时，从90°转动到0°时，读数头C1输出A8,读数头C2输出A7,读数头C3输出A6，读数头C4输出A5，从90°转动到0°后再从180°转动到90°时，读数头C1输出A7,读数头C2输出A6，读数头C3输出A5，读数头C4输出A8，从180°转动到90°后再从270°转动到180°时，读数头C1输出A6,读数头C2输出A5,读数头C3输出A8,读数头C4输出A7,从270°转动到180°后再从360°转动到270°时，读数头C1输出A5，读数头C2输出A8，读数头C3输出A7,读数头C4输出A6。
[0041]若矩阵码盘逆时针转动，则所有读数头的扫描顺序与矩阵码盘顺时针转动时相反。
[0042]光电编码器各个接收元件在正常状态下在不同矩阵码盘码道的光电信号输出状态如表一所不。
[0043]表一
[0044]
【权利要求】
1.航天级绝对式光电编码器信号的修复方法，其特征在于，该方法的条件和步骤如下: 步骤一、分析光电编码器接收元件的位置与矩阵码盘码道的对应关系，得到正常状态下各接收元件在不同码道的光电信号输出状态； 步骤二、当光电编码器主轴转动一周时，利用光电编码器的调试系统采集经差分放大、整形后的各路光电信号，将粗码和精码光电信号分别存放在数组中，分析各路粗码光电信号之间的关系； 步骤三、通过调试系统微控制器中的软件程序实时监测粗码光电信号的变化，当光电编码器主轴转动多周时，若有一路粗码光电信号始终为低电平，其余路均正常变换，则说明该路粗码光电信号缺失，其所对应的接收元件损坏； 步骤四、当光电编码器的某一个接收元件出现故障时，利用调试系统自动查找到缺失的那路粗码光电信号，通过调试系统微控制器中的软件程序利用其余正常输出的一路或多路粗码光电信号合成缺失的那路粗码光电信号，再将矩阵码译码为自然二进制码。
2.根据权利要求1所述的航天级绝对 式光电编码器信号的修复方法，其特征在于，所述矩阵码盘的各码道由内向外的排列为: A圈，180°~360°半周区域内通光，0°和90°处分别设置读数头七和a2，位于读数头B1和a2处的接收元件输出的光电信号分别为A1和A2，分别对应第I位和第2位码道； B圈，0°~180°和180°~360°半周区域内分别刻制第4位和第3位码道，其对应输出的光电信号分别为A4和A3 ； C圈，O。~90。、90°~180° ,180°~270°和270°~360°扇形区域内分别刻制第8位、第7位、第6位和第5位码道,其对应输出的光电信号分别为A8、A7、A6和A5。
3.根据权利要求2所述的航天级绝对式光电编码器信号的修复方法，其特征在于，在A圈中，当矩阵码盘顺时针转动时，从180°转动到0°时，读数头无输出，从180°转动到0°后再从360°转动到180°时，读数头输出Ap
4.根据权利要求2所述的航天级绝对式光电编码器信号的修复方法，其特征在于，在A圈中，当矩阵码盘顺时针转动时，从90°转动到0°时或者从360°转动到270°时，读数头a2无输出，从90°转动到0°或者从360°转动到270°后再从270°转动到90°时，读数头a2输出A2。
5.根据权利要求2所述的航天级绝对式光电编码器信号的修复方法，其特征在于，在B圈中，0°处设置读数头1^180°处设置读数头b2，当矩阵码盘顺时针转动时，从180°转动到0°时，读数头匕输出A4，读数头匕输出A3，从180°转动到0°后再从360°转动到180°时，读数头匕输出A3，读数头1^2输出A4。
6.根据权利要求2所述的航天级绝对式光电编码器信号的修复方法，其特征在于，在C圈中，0°、90°、180°和270°四个位置分别设置读数头Cl、c2、C3和C4，当矩阵码盘顺时针转动时，从90°转动到0°时，读数头C1输出A8，读数头C2输出A7，读数头C3输出A6，读数头C4输出A5，从90°转动到0°后再从180°转动到90°时，读数头C1输出A7，读数头C2输出A6，读数头C3输出A5，读数头C4输出A8，从180°转动到90°后再从270°转动到180°时，读数头C1输出A6,读数头C2输出A5,读数头C3输出A8,读数头C4输出A7,从270°转动到180°后再从360°转动到270°时，读数头C1输出A5，读数头C2输出A8，读数头C3输出A7,读数头C4输出A6。
【文档编号】G01D5/347GK103791936SQ201410032136
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2014年1月23日
【发明者】龙科慧, 左洋, 刘金国 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所