[发明专利]绝对式光电编码器的一种新使用方法

说明书

本发明属于方法发明

高精度的数控机床必需依靠高精度的位置检测元件，如光栅、感应同步器等。但这些高精度的检测元件又受到检测长度的限制，故在精密的数控机床中广泛应用双通道乃至多通道的位置检测方法。如旋转变压器和感应用同步器组成的粗精位置检测器，但这种多通道检测方法结构复杂造价高。而增量式光电编码器容易产生累积误差，难以实现长距离检测。综上所述，各种用于数控机床位置检测的方法都没有能够很好地解决高精度要求和大尺寸加工之间的矛盾。绝对值式光电编码器是一种高精度的位置角度检测元件，与增量式光栅检测元件相比，它没有累积误差，能适应高速运转，不会因停电及其它原因产生坐标值清除。缺点是当转数大于一转时需要作特别处理，通常用减速齿轮把多个编码器联接起来。这种方式用于长距离检测问题较多，除了结构复杂造价高又存在齿轮间隙误差，所以绝对值式光电编码器没有得到广泛应用。

本发明介绍的绝对值式光电编码器的新使用方法解决了当其转数大于一转时向可逆计数器自动进位和借位的问题，从而不须再用减速齿轮把两个以上的编码器联结就能实现长距检测，同时减少了齿轮间隙误差提高了检测精度，具有十分明显的积极效果。下面是实现这一效果的技术方案。

从现有技术可知绝对式光电编码器一般采用循环码，通过光电转换直接读数，用逻辑电路变为二进制码。设编码器为64分度，则经逻辑变换后的结果是六位二进制码，如图1中的A₅…A₀。图1中A₅…A₀的左边是由8个触发器组成的二进制可逆计数器(简化示意图)。在A₅A₄左上端并与其相联的是两位数码寄存器，而A₃A₂的状态逻辑决定寄存器输入门的开闭，当A₃A₂为10时寄存器的输入门就开启，由于选用的是双端输入数码寄存器，故不需预先置“0”。在数控机床工作时，编码器每转16个分度寄存器的输入门就开启一次，将A₅A₄的值储存在寄存器内。用A₅′A₄′来表示储存在寄存器内的值，现在分析机床在工作时的A₅′A₄′值所表示的意义。

如A₅′A₄′值是01或10则表明在下一次寄存器输入门开启之前，编码器既不会溢出也不需要借位，因为这时的二进数A₅…A₀无论是加上或减去二进数10000都不会产生借位或进位的问题。要分析考虑的是A₅′A₄′为00和11时这两种情况。

A₅′A₄′的值是00，对工作台在前进是没问题的，如工作台在后退时则表示编码器即将向可逆计数器借位，而借位的时刻正是A₅A₄由00翻转为11的那一刻，因此可用A₅′、A₄′、A₅、A₄的状态组成借位逻辑。如果A₅′A₄′的值是11，对工作台在后退是没有问题的，若工作台在前进，则表示编码器即将向可逆计数器进位，进位的时间是A₅A₄由11变为00的那一刻，此时仍是用A₅′、A₄′、A₅、A₄的状态组成进位逻辑。    

综合以上分析，由A₅′、A₄′、A₅、A₄的状态组成的借进位信号逻辑电路如图2。从图中可以看出：