光电编码器和动光栅的制作方法

本实用新型涉及工业测量领域，具体而言，涉及一种光电编码器和动光栅。
背景技术：
：光电编码器是一种集光学、机械、电气于一体的测角设备,其通过机械结构和信号处理电路将光学信号转换成电信号,从而实现对角位移、速度和位置等多种物理量的直接或间接测量。在绝对式光电编码器中，通过动光栅旋转的绝对编码可实现旋转一圈内每一个角度的编码都是唯一的。为了使光电编码器同时满足高分辨率及尺寸小的要求，须通过电子细分的方式对信号进行处理。而电子细分中需要用到的源信号是电子细分的基石。源信号的产生取决于动光栅与定光栅的图案设计。图1是相关技术的一种动光栅的图案设计示意图，如图1所示，码盘上增量码道中明、暗窗格的宽度设计为1：1，这种设计的动光栅与定光栅配合所产生的源信号的正弦性并不是很好，不利于高精度的细分。针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。技术实现要素：本实用新型实施例提供了一种光电编码器和动光栅，以至少解决光电编码器的源信号正弦性差，不利于高精度细分的技术问题。根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种光电编码器，包括：结构体，信号处理器，光源，感光器，动光栅和定光栅，其中，所述动光栅的明、暗窗格的宽度比例为1：N，其中，N为大于1的数值。可选的，N为大于1的自然数。可选的，N的取值为2。可选的，所述定光栅的明、暗窗格分别均成错位排布。可选的，所述错位排布为径向阶梯排布。可选的，所述定光栅的明、暗窗格的形状均为相同的矩形。可选的，所述动光栅的材质为光学玻璃。根据本实用新型实施例的另一方面，还提供了一种动光栅，应用于光电编码器中，包括：所述动光栅的明、暗窗格的宽度比例为1：N，其中，N为大于1的数值。可选的，N的取值为2。可选的，所述动光栅的材质为光学玻璃。在本实用新型实施例中，采用调整动光栅的图案设计的方式，在光电编码器中设置结构体，信号处理器，光源，感光器，动光栅和定光栅，其中，动光栅的明、暗窗格的宽度比例为1：N，其中，N为大于1的数值。本实用新型实施例中的光电编码器达到了产生的源信号正弦性更好的目的，从而实现了提高光电编码器细分精度的技术效果，进而解决了光电编码器的源信号正弦性差，不利于高精度细分的技术问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：图1是相关技术的一种动光栅的图案设计示意图；图2是根据本实用新型实施例的光电编码器10的结构示意图；图3是根据本实用新型优选实施方案的光电编码器10的动光栅15的结构示意图；图4是根据本实用新型优选实施方案的光电编码器10的定光栅16的结构示意图；图5是根据本实用新型优选实施方案的光电编码器10的透光量示意图。具体实施方式为了使本
技术领域：
的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列模块或单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些模块或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它模块或单元。根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种光电编码器，图2是根据本实用新型实施例的光电编码器10的结构示意图，如图2所示，该光电编码器10包括：结构体11，信号处理器12，光源13，感光器14，动光栅15和定光栅16。其中，动光栅15，定光栅16，光源13和感光器14设置在结构体11上，信号处理器12与感光器14相连接。且动光栅15的圆心和定光栅16的圆心在同一条轴线上。其中，动光栅15的明、暗窗格的宽度比例为1：N，N为大于1的数值。因相关技术中，动光栅的图案设计中明、暗窗格的宽度设计为1：1，这种设计产生的源信号虽具有一定正弦性，但正弦性并不好，不利于高精度的细分。采用上述明、暗窗格的宽度比例为1：N的设计方式，N为大于1的数值，可以有效调整光电编码器产生的源信号的正弦性，实现高精度的细分。N的取值可以根据光电编码器的应用环境和检测要求进行相应的调整。其中，上述N可以为大于1的自然数，也可以为大于1的小数，根据制作工艺的方便要求，可选的，N可以为大于1的自然数。优选的，N的取值可以为2。经过相关测试，上述动光栅15的明、暗窗格的宽度比例为1：2时，在动光栅15的旋转过程中，光信号透过定光栅16能够实现最接近正弦信号的光量的输出，进而使源信号的正弦性实现最高精度的细分。为消除相关技术中定光栅16的增量码道采用径向矩形结构导致的源信号差的弊端，定光栅16的明、暗窗格可以分别均成错位排布。即定光栅16的明窗格成错位排布的设计方式，同时暗窗格也成错位排布的设计方式。其中，定光栅16的明、暗窗格的形状可以均为相同的形状，如矩形、正方形、平行四边形。优选的，定光栅16的明、暗窗格的形状均为矩形。优选的，上述错位排布为径向阶梯排布。其中，预设层数M的相同矩形形状和大小的明、暗窗格上下排列成径向阶梯排布的排布方式。其中，M的取值可以根据光电编码器的应用环境和检测要求进行相应的调整。采用通过上述设计方式的定光栅16，可以使光电编码器10在动光栅15的旋转过程中，光信号透过定光栅16能够实现接近正弦信号的光量的输出，进而使源信号的正弦性实现较高精度的细分。其中，动光栅15和定光栅16的材质可以有多种，在此不作具体限制。根据光学玻璃优异的透光性和其他物理特性，优选的，动光栅15的材质可以为光学玻璃。根据本实用新型实施例的另一个方面，还提供了一种光电编码器10的优选实施方案，图3是根据本实用新型优选实施方案的光电编码器10的动光栅15的结构示意图，图4是根据本实用新型优选实施方案的光电编码器10的定光栅16的结构示意图。其中，动光栅15和定光栅16中均包括多条绝对码道和增量码道，其中，绝对码道的条数为X，X大于1；增量码道的条数为Y，Y大于等于1。动光栅15和定光栅16中绝对码道和增量码道的条数分别相同，且各条码道相互对应。如图3和图4所示，该光电编码器10中的动光栅15的第一增量码道中明、暗窗格的宽度比例为1：2，每一组明、暗窗格的宽度之和为(360/2X)的角度；定光栅16的第二增量码道中有层数为4的相同形状和大小的矩形明、暗窗格，其中，上述明、暗窗格上下排列组成径向错位式的阶梯排布。其中，第一增量码道与第二增量码道相对应。上述第一增量码道与第二增量码道用于产生正弦信号，在动光栅15每旋转一个单位的角度，产生一个绝对编码，其中，上述一个单位的角度为动光栅15第一增量码道中每一组明、暗窗格的宽度之和，即(360/2X)的角度值。进而动光栅15每旋转一圈，即360度时，可以产生2X个绝对编码，其中，每个绝对编码均不相同。且动光栅15旋转过程中，每一个绝对编码对应一个周期的正弦信号。因上述绝对编码表示每个编码都不重复，故在动光栅15每旋转一圈，里面产生的每个编码都是唯一的。在光电编码器10运行过程中，定光栅16固定不动，动光栅15安装在电机轴上，随电机沿一固定方向一起旋转。在动光栅15的旋转过程中，光源13提供的光信号透过动光栅15和定光栅16中的第一增量码道和第二增量码道能够实现透光量先逐渐递增再逐渐递减的近似正弦信号形式的光量的输出。图5是根据本实用新型实施例的光电编码器10的透光量示意图，如图5所示，在动光栅15的旋转过程中，在转过其中一个单位角度的过程中，第一增量码道与第二增量码道产生的透光量的变化情况如下表1中所示：123444444444321000000000表1其中，1代表定光栅16的第二增量码道中每一列阶梯排布的窗格中1个明窗格透过的光量、2代表2个明窗格透过的光量，其余数字可以依此类推。因第二增量码道中有4层阶梯排列的窗格，故表1中最大透光量为4。图5中，横坐标为动光栅15旋转的角度，纵坐标为多组增量码道产生的透光量的总和。因正弦信号是电子细分的基石，可以通过内插算法对正弦信号进行处理，以达到提高光电编码器分辨率的目的。故本实用新型实施例中，通过对动光栅15和定光栅16的特殊设计的结合，使得光电编码器10中感光器14接收到的光量的正弦性更好。因相关技术中，动光栅的增量码道中明、暗窗格的宽度设计为1：1，同时，定光栅的增量码道采用的也为径向矩形结构，故其实现的为三角波形式的光量的输出。而本实用新型实施例中产生的正弦信号比三角波信号更有利于高精度的细分。故光电编码器10可以同时满足高分辨率及尺寸小的要求。根据本实用新型实施例的另一个方面，还提供了一种动光栅，其中，上述动光栅的明、暗窗格的宽度比例为1：N，其中，N为大于1的数值。因相关技术中，动光栅的图案设计中明、暗窗格的宽度设计为1：1，这种设计产生的源信号多为三角波，虽具有一定正弦性，但正弦性并不好，不利于高精度的细分。采用上述明、暗窗格的宽度比例为1：N的设计方式，可以有效调整光电编码器产生的源信号的正弦性。其中，上述N可以为自然数，也可以为小数。N的取值可以根据光电编码器的应用环境和检测要求进行相应的调整。根据制作工艺的方便要求，优选的，N的取值可以为2。经过相关测试，上述动光栅的明、暗窗格的宽度比例为1：2时，在动光栅的旋转过程中，光信号透过与动光栅对应的定光栅时，能够实现最接近正弦信号的光量的输出，进而使源信号的正弦性实现最高精度的细分。其中，动光栅的材质可以有多种，在此，不作具体限制。根据光学玻璃优异的透光性和其他物理特性，优选的，动光栅的材质可以为光学玻璃。上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。当前第1页1 2 3