[发明专利]直线长距离绝对值位置光学编码器

说明书

技术领域

本发明属于位移传感器技术领域，更具体的说，属于一种直线长距离绝对值位置光学编码器。

背景技术

现有技术中在轨道上从几十米到几百米范围运动的设备或车辆，例如钢铁厂车间中使用的钢包运输车辆、焦炭厂车间使用的热焦炭运输车或者运载火箭的专用轨道运输车辆，钢铁厂车间中使用的钢包运输车辆需要精确地运动到相应的位置将钢包内的钢水进行转运进行下一个流程的加工工序，焦炭厂车间使用的热焦炭运输车需要精确地运动相应的位置卸掉热焦炭以进行干熄焦或湿熄焦工序，运载火箭的专用轨道运输车辆将运载火箭从总装车间运输到发射台的过程中需要精确控制。

这些设备或车辆的一个共同的特点就是只在一个非常小的距离范围内的轨道上往复行走；这些设备或车辆必须要停靠到非常准确的位置后以进行相应的精确作业，同时在运动过程中必须精确知道其本身在轨道上的相对位置；在这些设备或车辆为了检测其本身在轨道上的相对位置、现有技术中通常用使用安装在其运动转动轴上旋转编码器(增量型或绝对值型)来进行检测，这种位置检测方法只能对其运动转动轴进行间接检测以大概确定其在轨道上的相对位置，这种位置检测方法属于间接式的测量方法。

受制于旋转编码器本身的精度、设备或车辆自身传动系统的结构误差等因素影响，加之现场环境中其他诸多其他因素的共同影响，旋转编码器检测到的设备或车辆相对于轨道的位置结果并不非常准确；随着这些设备或车辆使用时间增加之后其内部累计的偏差会对检测结果有很大影响，检测结果的不确定性非常大。

发明内容

本发明为了有效地解决以上技术问题，给出了一种直线长距离绝对值位置光学编码器。

本发明的一种直线长距离绝对值位置光学编码器，其特征在于：包括固定的码尺、移动的读码头、信号处理电路，码尺上有地址编码格栅和时钟周期格栅；读码头上有对地址编码格栅进行扫描的扫描元件、以及对时钟周期格栅进行扫描的扫描元件，读码头上的扫描元件与信号处理电路相连；地址编码格栅上的任意一组编码对应码尺长度方向上的任意一段长度；其中：

信号处理电路对扫描元件扫描到码尺上的地址编码格栅信息和时钟周期格栅信息进行分析判断之后、确定并输出读码头相对码尺所处的实际位置。

编码器的码尺与设备或车辆的运动轨道平行设置，读码头与设备或车辆相连接设置，读码头与码尺相对设置，设备或车辆沿着轨道往复行走时、编码器的读码头对码尺进行扫描，码尺上有并行设置的地址编码格栅和时钟周期格栅；读码头上有扫描元件Q₁、Q₂和扫描元件P₁、P₂，读码头上的扫描元件Q₁、Q₂与地址编码格栅相对应，扫描元件Q₁、Q₂与对地址编码格栅进行扫描，读码头上的扫描元件P₁、P₂与时钟周期格栅相对应，扫描元件P₁、P₂对时钟周期格栅进行扫描；设备或车辆沿着轨道往复行走时、读码头对码尺进行扫描，读码头上的扫描元件Q₁、Q₂和扫描元件P₁、P₂同时分别对码尺上的地址编码格栅和时钟周期格栅进行扫描、并将扫描结果实时发送给信号处理电路。

根据以上所述的直线长距离绝对值位置光学编码器，优选：

地址编码格栅为m序列编码a₀a₁a₂…a_ia_i+1a_i+2…a_i+n…a_m-1，其中：a_i∈(0、1)，i＝0、、、m-1，m＝2ⁿ-1，a_i＝0单元和a_i＝1单元的宽度均是L距离；

时钟周期格栅为连续交替设置的0单元和1单元，时钟周期格栅上0单元和1单元的宽度均是L/2X距离，X取值大于等于1；X取值可以为1；