[发明专利]一种双组读数的矩阵式光电编码盘

说明书

技术领域

本发明属于光电测量技术领域中涉及的一种光电编码盘。

背景技术

光电轴角编码器是测量角位移的具有代表性的光电位移传感器，被广泛应用在国防、工业和科技领域中，而光电轴角编码器的核心部件就是光电编码盘，它包括码盘和狭缝盘。

光电轴角编码器是安装在主体仪器上的测角元件。一般情况下，主体仪器每个轴系上只安装一个光电轴角编码器，通常采用的光电轴角编码器的光电编码盘都是单组读数的编码盘。但在某些环境、场所、某些设备上采用单组读数的编码器，使得主体仪器工作的可靠性得不到保证，例如：在空间技术的环境中，星载的光电跟踪、观测、瞄准设备，对主体仪器工作的可靠性要求非常高，对所用的光电轴角编码器的光电转换电路要求冷备份。而实现冷备份通常需要在主体仪器的每个轴系上安装两台单组读数的光电轴角编码器，这样就会占据主体仪器的很大空间。对空间技术而言，主体仪器的体积和重量受到严格的限制。因此，必须想办法解决这一问题。如果能在一个编码器上实现发光管、接收管等光电转换电路的冷备份，即可减少主体仪器的光机结构、有效地减轻主体仪器的重量、又能保证主体仪器的工作可靠性。

与本发明最为接近的已有技术是中国科学院长春光学精密机械与理研究所研制开发的单组读数的矩阵式光电轴角编码盘，如图1和图2所示：包括码盘1、狭缝盘2。码盘1具有N+2圈码道，狭缝盘2是与码盘1相匹配的具有N+2圈的狭缝盘，N是大于、等于3的自然数。

图1显示的是码盘1的图案，从最小的里圈至最大的外圈，透光区和不透光区的分布规律是：

第一圈：0°～180°不透光，180°～360°透光；

第二圈：315°～22.5°不透光，22.5°～67.5°透光，67.5°～112.5°不透光，112.5°～157.5°透光，157.5°～225°不透光，225°～315°透光；

第三圈：270°～360°有二个透光区，有一个等宽的不透光区，靠近270°和360°各有一个二分之一宽的不透光区；180°～270°有四个透光区，有三个等宽的不透光区，靠近180°和270°各有一个二分之一宽的不透光区；90°～180°有八个透光区，有七个等宽的不透光区，靠近90°和180°各有一个二分之一宽的不透光区；90°～0°有十六个透光区，有十五个等宽的不透光区，靠近0°和90°各有一个二分之一宽的不透光区；

第N圈：270°～360°有2^(2N-4)×2-3个透光区，有2^(2N-4)×2-3-1个等宽的不透光区，靠近270°和360°各有一个二分之一宽的不透光区；180°～270°有2^(2N-4)×2-2个透光区，有2^(2N-4)×2-2-1个等宽的不透光区，靠近180°和270°各有一个二分之一宽的不透光区；90°～180°有2^(2N-4)×2-1个透光区，有2^(2N-4)×2-1-1个等宽的不透光区，靠近90°和180°各有一个二分之一宽的不透光区；90°～0°有2^(2N-4)×2个透光区，有2^(2N-4)×2-1个等宽的不透光区，靠近0°和90°各有一个二分之一宽的不透光区；

第N+1圈：有2^(2N-4)×2+1个透光区和2^(2N-4)×2+1个不透光区，透光区和不透光区宽度相等；

第N+2圈：有2^(2N-4)×2+2个透光区和2^(2N-4)×2+2个不透光区，透光区和不透光区宽度相等。

图2显示的是狭缝盘2的图案，狭缝盘2从最小的里圈至最大的外圈，每圈直径与码盘1相对应的各圈直径相等，狭缝透光区和不透光区的分布规律是：

第一圈：0°、90°处各有一个狭缝透光区，宽度为50μm；

第二圈：0°、180°处各有一个狭缝透光区，宽度为50μm；

第三圈：0°、90°、180°、270°处各有一个狭缝透光区，宽度为50μm；

第N圈：0°、90°、180°、270°处各有一个狭缝透光区，宽度为50μm；

第N+1圈：180°处有一个狭缝透光区，宽度为50μm；

第N+2圈：90°、270°处各有二个狭缝透光区，宽度与码盘第N+2圈相等；