[发明专利]码盘、旋转编码器、编码方法及带有该编码器的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转检测技术，特别是一种码盘、旋转编码器、编码方法及带有该编码器的设备。

背景技术

所谓编码器即是将某种物理量转换为数字格式的装置。运动控制系统中的编码器的作用是将位置和角度等参数转换为数字量。可采用电接触、磁效应、电容效应和光电转换等机理，形成各种类型的编码器。运动控制系统中最常见的编码器是光电编码器。

光电编码器根据其用途的不同分为旋转光电编码器和直线光电编码器，分别用于测量旋转角度和直线尺寸。光电编码器的关键部件是光电编码装置，在旋转光电编码器中是圆形的码盘(codewheel或codedisk)，而在直线光电编码器中则是直尺形的码尺(codestrip)。码盘和码尺根据用途和成本的需要，可由金属、玻璃和聚合物等材料制作，其原理都是在运动过程中产生代表运动位置的数字化的光学信号。

现有的增量式旋转编码器的编码方式多为在码盘圆周方向放置明暗相间的条纹。这种编码方式在码盘半径和刻画工艺限制下，角度物理分辨率的提高受到限制，给旋转编码器精度提高带来困难。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明的一个主要目的在于提供一种码盘、旋转编码器、编码方法及带有该编码器的设备，与传统编码方式相比，在相同码盘半径和刻画工艺条件下，能提高角度物理分辨率，从而提高旋转编码器精度。

根据本发明的第一方面，一种码盘，所述码盘为环形，包括第一码道族，所述第一码道族包括多条第一码道：

每一条所述第一码道包含多条由靠近所述码盘的圆心方向至远离所述码盘的圆心方向平行排列的码线；

每一条所述第一码道中，圆心与第一码线之间的第一连接线与圆心与最末码线之间的第二连接线之间的夹角为一大于零度的第一预设值；

其中，所述第一码线为每一条第一码道中距离圆心最近的码线，所述最末码线为每一条第一码道中距离圆心最远的码线。

根据本发明的第二方面，一种旋转编码器，包括码盘，还包括旋转轴、光源和光电转换器件，其中：

所述旋转轴与所述码盘的圆心可旋转式连接，用于使码盘绕所述旋转轴旋转；

所述光源固定在所述码盘的第一侧，用于产生第一光；

所述光电转换器件固定在与所述第一侧不同的第二侧，用于接收由光源发出的、通过所述码盘的第二光，并将所述第二光转换为相应的电信号。

本发明的第三方面提供了一种包含旋转编码器的设备。

根据本发明的第四方面，一种编码方法，包括：

在环形码盘上设置第一码道族，所述第一码道族包括多条第一码道；

每一条所述第一码道包含多条由靠近所述码盘的圆心方向至远离所述码盘的圆心方向平行排列的码线；

每一条所述第一码道中，圆心与第一码线之间的第一连接线与圆心与最末码线之间的第二连接线之间的夹角为一大于零度的第一预设值；

其中，所述第一码线为每一条第一码道中距离圆心最近的码线，所述最末码线为每一条第一码道中距离圆心最远的码线。

采用本发明的码盘、旋转编码器、编码方法及带有该编码器的设备，可以在相同码盘半径和刻画工艺条件下，提高角度物理分辨率，从而提高旋转编码器精度。

附图说明

参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。

图1为现有技术中的码盘的结构图；

图2为图1的局部放大图；

图3为本发明的码盘的第一实施方式的结构图；

图4为本发明的码盘的第二实施方式的结构图；

图5~图8为图4的局部放大图；

图9为本发明的旋转编码器的一种实施方式的结构图；

图10为本发明的旋转编码器以线阵CCD作为光电转换器件时的一种实施方式的结构图；

图11为图10的线阵CCD的输出波形；

图12~图14，为本发明的采用如图4所示的第二种实施方式的码盘的旋转编码器的一种实施方式的工作原理示意图。

具体实施方式