码盘、旋转编码器、编码方法及带有该编码器的设备技术

本发明专利技术涉及一种码盘、旋转编码器、编码方法及带有该编码器的设备。码盘包括第一码道族，所述第一码道族包括多条第一码道。每一条第一码道包含多条由靠近码盘的圆心方向至远离码盘的圆心方向平行排列的码线。每一条第一码道中，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，第一码线为每一条第一码道中距离圆心最近的码线，最末码线为每一条第一码道中距离圆心最远的码线。采用本发明专利技术的码盘、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。

【技术实现步骤摘要】
码盘、旋转编码器、编码方法及带有该编码器的设备
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
在下文中给出关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。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。本专利技术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。根据本专利技术的第一方面，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。根据本专利技术的第二方面，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。本专利技术的第三方面提供了一种包含旋转编码器的设备。根据本专利技术的第四方面，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。采用本专利技术的码盘、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专利技术实施例的说明，会更加容易地理解本专利技术的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本专利技术的原理。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为本专利技术的码盘的第一实施方式的结构图；图4为本专利技术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为本专利技术的旋转编码器的一种实施方式的结构图；图10为本专利技术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，为本专利技术的采用如图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。具体实施方式下面参照附图来说明本专利技术的实施例。在本专利技术的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本专利技术无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。如图1所示，为现有技术中的码盘的结构图。其码道沿圆周方向，码道由等宽度的明暗相间的条纹构成。结合图1和图2，假设码盘内半径a=15mm，外半径b=23mm，假设明暗条纹宽度c=0.4mm，如图4所示。采用传统编码方式，码道内共有2×π×b/c=361条码线，每条码线代表的物理角度为360°×3600″/361=3590″。参见图3所示，为本专利技术的码盘的第一实施方式的结构图。在本实施方式中，码盘2为环形，包括第一码道族。第一码道族又包括多条第一码道10。每一条第一码道10包含多条由靠近码盘的圆心方向至远离码盘的圆心方向平行排列的码线，相邻码线之间的间距可以相等也可以不相等。在一种实施方式中，每条码线均包含沿码盘的径向方向排列的一条明条纹和一条暗条纹。明条纹和暗条纹的宽度可以相同或者不同。每一条第一码道10中，圆心O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a为一大于零度的第一预设值。其中，第一码线为每一条第一码道中距离圆心O最近的码线，最末码线为每一条第一码道中距离圆心O最远的码线。假设与现有技术的码盘类似，码盘内半径a=15mm，外半径b=23mm，采用本实施方式的码线排列，假设每一条第一码道中包含19条码线，且码盘内包括36条第一码道，那么，每条码线所代表的物理角度为360°×3600″/(19×36)=1894.7″，远远小于现有技术中每条码线所代表的物理角度（3590″）。因此，采用本实施方式的码盘，可以提高角度物理分辨率，从而提高旋转编码器精度。本实施方式的码盘适用于增量式旋转编码器。码盘中的每一条第一码道的包络线可以为直线或曲线。参见图4所示，为本专利技术的码盘的第二实施方式的结构图。在该实施方式中，码盘除了包含与第一实施方式的码盘相同的第一码道族之外，还包括第二码道族。第二码道族又进一步包括第一码线组30和第二码线组40。第一码线组30和第二码线2组均由多条离散的半径逐渐递增的同心圆弧码线组成。第一码线组30中半径最大的同心圆弧码线的半径小于第二码线组40中半径最小的同心圆弧码线的半径。第一码线组30中相邻的两条同心圆弧码线的半径差为第二预设值，第二码线组40中相邻的两条同心圆弧码线的半径差为第三预设值。其中，第二预设值与第三预设值可以相同也可以不同。第一码道族中每两条相邻的第一码道之间均设有一条第一码线组的同心圆弧码线和第二码线组的同心圆弧码线。在一种实施方式中，第一码线组和第二码线组中的每条同心圆弧码线均包含具有相同半径的明条纹和暗条纹。该明条纹和暗条纹的圆弧长度可以设置为相同或者不同。该实施方式中的码盘，适用于绝对式旋转编码器。本专利技术的实施方式中的码盘由于充分利用了码盘的径向空间，使得码盘上可以有更多的码线，因而提高了角度物理分辨率，并提高了旋转编码器的精度。参见图5~图8所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.一种码盘，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，其特征在于：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；还包括第二码道族，所述第二码道族包括第一码线组和第二码线组；第一码线组和第二码线组均由多条离散的半径逐渐递增的同心圆弧码线组成；所述第一码线组中半径最大的同心圆弧码线的半径小于所述第二码线组中半径最小的同心圆弧码线的半径；所述第一码线组中相邻的两条同心圆弧码线的半径差为第二预设值，所述第二码线组中相邻的两条同心圆弧码线的半径差为第三预设值；所述第一码道族中每两条相邻的第一码道之间均设有一条所述第一码线组的同心圆弧码线和所述第二码线组的同心圆弧码线。2.根据权利要求1所述的码盘，其特征在于，每一条所述第一码道的包络线为直线或曲线。3.一种旋转编码器，包括如权利要求1-2任意一项所述的码盘，其特征在于，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。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：张金凤，唐李征，宣海燕，
申请(专利权)人：北斗导航科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11