编码盘及旋转编码器制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种编码盘及旋转编码器，其中，旋转编码器包括光源、光纤编码盘、光信号检测器及信号处理器。光纤编码盘包括多条呈环形阵列分布的光纤，且相邻光纤的外侧壁相紧贴；光源与光信号检测器位于光纤编码盘延光纤长度方向的两端；光纤编码盘与光信号检测器同轴同频旋转；信号处理器与光信号检测器相连；光信号检测器用于采集光纤编码盘在随被测机械转动过程中光源信号通过各光纤出射的携带脉冲波动信息的光信号；信号处理器用于根据被测机械转动过程中接收到的脉冲波动信息总个数计算被测机械的转动角度。本申请不仅在保证旋转编码器精度同时，实现了旋转编码器的小型化，还降低了制造工艺难度，信号处理电路更为简单。

Coding Disk and Rotary Encoder

【技术实现步骤摘要】
编码盘及旋转编码器
本专利技术实施例涉及角度位置测量
，特别是涉及一种编码盘及旋转编码器。
技术介绍
随着工控脚步的跨越式前进，机械手臂、大行程位移测控装置等相应的工厂设备对旋转设备的要求更加苛刻，旋转设备的角度位置测量在整个工控领域中非常重要，编码器作为伺服驱动系统位置测量传感器的应用越来越广泛，旋转编码器的精度决定了工控系统的整体性。在旋转编码器的生产研发过程中，不仅要提高旋转编码器的测量性能，还要控制成本关注产品的经济性。目前，使用最多的旋转编码器种类为光电编码器。光电编码器多采用编码盘作为编码器计数部件，即需要在圆盘上按一定编码方式刻制有很多栅距不等或相等的同心分布码道(每一圈成为一个码道)，而圈与圈之间是以一定规律编排的用于测量角位移的圆盘。这种编码盘的刻制的精度要求很高，制造工艺复杂，制造成本比较高，且多采用多圈同心分布码道来提高分辨率，不易实现小型化。此外，光电编码器需要较多接收光电的接受元件，使得电路较复杂，电路处理信号难度较大。
技术实现思路
本公开实施例提供了一种编码盘及旋转编码器，不仅在保证旋转编码器精度同时，实现了旋转编码器的小型化，还降低了制造工艺难度，信号处理电路更为简单。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供以下技术方案：本专利技术实施例一方面提供了一种编码盘，应用于旋转编码器，包括多条呈环形阵列分布的光纤，且相邻光纤的外侧壁相紧贴。可选的，各光纤的规格、型号均相同。本专利技术实施例另一方面提供了一种旋转编码器，包括光源、光纤编码盘、光信号检测器及信号处理器；其中，所述光纤编码盘包括多条呈环形阵列分布的光纤，且相邻光纤的外侧壁相紧贴；所述光源与所述光信号检测器位于所述光纤编码盘延光纤长度方向的两端；所述光纤编码盘与所述光信号检测器同轴同频旋转；所述信号处理器与所述光信号检测器相连；所述光信号检测器用于采集所述光纤编码盘在随被测机械转动过程中所述光源信号通过各光纤出射的携带脉冲波动信息的光信号；所述信号处理器用于根据所述被测机械转动过程中接收到的脉冲波动信息总个数计算所述被测机械的转动角度。可选的，所述光纤编码盘包括环状固定支架和多条光纤；所述环形固定支架固定在所述被测机械的转轴上；在垂直于所述环状固定支架轴线的截面的外侧壁上贴合排列各光纤，且各光纤的光轴与所述环状固定支架轴线相平行。可选的，所述光纤编码盘中的各光纤的端面与所述环形固定支架的端面相平齐。可选的，所述光源的发光面积不大于所述光纤编码盘的各光纤的截面面积。可选的，所述信号处理器根据下述公式计算所述被测机械的转动角度α：式中，N为所述光纤编码盘包含光纤的总个数，m为脉冲波动信息的个数。可选的，所述信号处理器为包括第一转换电路和第二转化电路的FPGA板卡；其中，所述第一转换电路用于将所述光信号转化为相应的数字脉冲信号；所述第二转化电路用于统计数字脉冲信号的变化量，并根据所述数字脉冲信号的变化量计算所述被测机械的转动角度。可选的，所述FPGA板卡包括无线通信模块，所述第一转换电路和所述第二转化电路通过所述无线通信模块进行数据传输。可选的，还包括与所述信号处理器相连的角度值反馈模块；所述角度值反馈模块用于将所述信号处理器计算得到的转动角度发送至所述被测机械的控制系统。本申请提供的技术方案的优点在于，通过多条呈环形阵列且相邻光纤紧密排列的光纤结构替代传统编码器的编码盘。当被测量转轴转动时，发光光源通过对应的光纤，使光信号检测器接收到所监测目标的光信号，然后利用信号处理器根据被测机械转动过程中接收到的脉冲波动信息总个数计算计算得到其精确的旋转角度值。由于光纤的尺寸可以做到很小且制造工艺难度较小，从而可降低整个编码盘的尺寸和制造工艺难度，在保证旋转编码器的测量精度同时，实现编码器的小型化；信号处理器的实现电路只需计算光信号携带脉冲波动信息总个数，然后根据总个数、光纤总数量便可计算得到被测机械转动角度，该信号处理电路易于实现，且结构也更为简单。此外，该旋转编码器不需要寻找参考原点，在其断电后，任何重新给电时皆可对位置进行测量。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或相关技术的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的编码盘的一种实施方式下的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的旋转编码器的一种实施方式下的结构示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。在介绍了本专利技术实施例的技术方案后，下面详细的说明本申请的各种非限制性实施方式。首先参见图1，图1为本专利技术实施例提供的编码盘在一种具体实施方式下的结构示意图，作为旋转编码器的编码盘，本专利技术实施例可包括以下内容：编码盘由多条呈环形阵列分布的光纤1组成，且相邻光纤1的外侧壁相紧贴。也就是说，每两根相邻光纤1具有共同的切面。为了便于后续信号处理，降低信号处理难度，组成编码盘的各光纤1的型号、规格可均相同，也即编码盘为由多条参数完全相同、相互接触的光纤构成。可以理解的是，编码盘要随着被测机械转动而转动，也就是说，编码盘要固定在被测机械上，且其转轴与被测机械转轴相重合。在一种实施方式中，可将多条光纤1层环形阵列分布在环状固定支架0的外侧壁上，即在垂直于环状固定支架1中轴线的截面的外侧壁上贴合并紧密排列各光纤，且各光纤1的光轴与环状固定支架0的轴线相平行。可选的，为了使得光信号可完全准确通过光纤，可设置每条光纤1的端面与环状固定支架0的端面相平齐。在本实施例中，环状固定支架0可固定在被测机械的转轴上，从而实现将编码盘固定在被测机械的转轴上。制备环形固定支架0可为任何一种材料，且环形固定支架0的结构参数，例如径向长度、内圈半径、外圈半径等参数可根据具体应用场景和用户需求进行设置。随着光纤束的固定支架外径的增大，编码器的分辨率也会相应提高，在环状固定支架0外径一定的情况下，可以对环状固定支架0内径进行定制，实现不同尺寸的转轴。也就是说，可根据用户需求的分辨率确定环形固定支架0的外径，然后根据被测机械的转轴尺寸确定环形固定支架0的内径，最后根据用户对编码盘的重量要求、生成成本及各光纤的成本确定环形固定支架0的材料。需要说明的是，本实施例中的所有光纤都是贴合于环状固定支架0的，“环形阵列分布”具体是指当环状固定支架0上所有的光纤1均固定好后，环状固定支架0垂直于轴线的方向的截本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种编码盘，其特征在于，应用于旋转编码器，包括多条呈环形阵列分布的光纤，且相邻光纤的外侧壁相紧贴。

【技术特征摘要】
1.一种编码盘，其特征在于，应用于旋转编码器，包括多条呈环形阵列分布的光纤，且相邻光纤的外侧壁相紧贴。2.根据权利要求2所述的编码盘，其特征在于，各光纤的规格、型号均相同。3.一种旋转编码器，其特征在于，包括光源、光纤编码盘、光信号检测器及信号处理器；其中，所述光纤编码盘包括多条呈环形阵列分布的光纤，且相邻光纤的外侧壁相紧贴；所述光源与所述光信号检测器位于所述光纤编码盘延光纤长度方向的两端；所述光纤编码盘与所述光信号检测器同轴同频旋转；所述信号处理器与所述光信号检测器相连；所述光信号检测器用于采集所述光纤编码盘在随被测机械转动过程中所述光源信号通过各光纤出射的携带脉冲波动信息的光信号；所述信号处理器用于根据所述被测机械转动过程中接收到的脉冲波动信息总个数计算所述被测机械的转动角度。4.根据权利要求3所述的旋转编码器，其特征在于，所述光纤编码盘包括环状固定支架和多条光纤；所述环形固定支架固定在所述被测机械的转轴上；在垂直于所述环状固定支架轴线的截面的外侧壁上贴合排列各光纤，且各光纤的光轴与所述环状固定支架轴线相平行。5.根据权利要求4所述的旋转编码器，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晗，许伟亮，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44