一种粗精码校正的绝对式码盘制造技术

本实用新型专利技术介绍了一种粗精码校正的绝对式码盘，包括壳体、轴系结构、发光灯板、主、副光栅和信号处理板；壳体包括上壳体、下壳体和弹性联结器；上壳体固定在轴系结构上部，弹性联结器安装在上壳体的两侧，下壳体固定在轴系结构下部，形成中空的壳体；轴系结构、发光灯板、主、副光栅和信号处理板均安装在壳体内部；轴系结构、发光灯板、主、副光栅和信号处理板均设置在壳体内。本实用新型专利技术能够快速精确的完成被测轴系角度的实时测量，并将角度数据以RS422异步串行方式输出；将分辨率提高到19位，提高了码盘精度；可在上电的瞬间对粗码信号进行正负校正，解决了绝对式码盘上电后数据不一致的问题，降低对装配精度的要求，减小装配难度。

【技术实现步骤摘要】
一种粗精码校正的绝对式码盘
本技术涉及光电传感器
，特别是一种粗精码校正的绝对式码盘。
技术介绍
绝对式码盘输出绝对的轴角位置信息，读数可靠，具有绝对的零位，而且掉电后再启动不需要重新标定就可以得到绝对的角位置信息，也没有累计的误差。绝对式码盘一般采用矩阵式码道设计，通过算法将采集到的格雷码A1~Am,转换成自然二进制码X1~Xm，由于光栅的刻划误差，结构的安装偏心，轴系的跳动以及其他因素的影响，粗码不能与精码构成连续的自然二进制码，所以需要校正环节将粗码和精码连接成连续变化的自然二进制码，校正就是指用精度较高的精码道对粗码道端面出现的位置偏差进行修正，根据转换特点，最低点Xm码的所有端面正好与循环码的端面数相同且位置重合，因此，任何一位格雷码端面的偏差都会反映在自然二进制码Xm的某端面上，因此精码对Xm的位置偏差的校正就是精码对粗码的校正。仅仅依靠精码无法在上电的瞬间对粗码进行校正，在上电前后数据不一致，所以还需要一组校正码道，在矩阵码道外圈增加一圈全周刻线的校正码道，校正码道只做校正而不参加读取角度值的计算，校正码道与自然二进制粗码最低位周期相同，相位差90°即1/4周期。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种粗精码校正的绝对式码盘，来解决绝对式码盘在粗码与精码合成过程中出现的角度值不连续的问题，以及上电前后数据不一致的问题，完成对被测轴系角度的精密、实时测量，并将角度数据以RS422异步串行方式输出。为了实现解决上述技术问题的目的，本技术采用了如下技术方案：一种粗精码校正的绝对式码盘，包括壳体、轴系结构、发光灯板、主、副光栅和信号处理板；壳体包括上壳体、下壳体和弹性联结器；上壳体固定在轴系结构上部，弹性联结器安装在上壳体的两侧，下壳体固定在轴系结构下部，形成中空的壳体；轴系结构、发光灯板、主、副光栅和信号处理板均安装在壳体内部；轴系结构包括轴、轴承和轴承座，轴承装配在轴承座内部，轴承的内圈和外圈可相对转动，轴承与轴承座支撑主光栅随被测轴系旋转；轴设置在轴承中心处；发光灯板、主光栅、副光栅、信号处理板依次设置在轴上。更具体的，所述的主、副光栅均为四圈码道，从外向内由第一圈粗码道、第二圈粗码道、第三圈校正码道和第四圈精码道三部分组成；分别采用八矩阵编码、校正码和增量编码相结合的方式进行编排。所述的八矩阵编码是以45°区间进行编排使用。更具体的，所述主光栅的第一圈粗码码道在一周内包含一种周期的编码A1，即半圈为通光区，另一半为不通光区；主光栅第二圈粗码码道在一周内包含了7种不同周期的编码：22在270°～360°内为编码A4有1个周期，周期为360°/22；在0°～45°内为编码A5有1个周期，周期为360°/23；在45°～90°内为编码A6有2个周期，周期为360°/24；在90°～135°内为编码A7有4个周期，周期为360°/25；在135°～180°内为编码A8有8个周期，周期为360°/26；在180°～225°内为编码A9有16个周期，周期为360°/27；在225°～270°内为编码A10有32个周期，周期为360°/28；主光栅第三圈为校正码道，在一周内包含一种周期的编码A12，在0°～360°有512个周期，周期为360°/29；为避免信号干扰，主光栅第一圈和第三圈码道顺时针旋转22.5°；主光栅第四圈精码码道在0°～360°内为增量编码，周期为360°/210。产生1024个两路相位差为90°的正弦信号。更具体的，所述的副光栅编码也为四圈码道，副光栅第一圈粗码码道有4个单缝窗口，可以得到相同周期的4路信号a1、a2、a3、a4；副光栅第二圈粗码码道有8个单缝窗口，可以得到8路信号b1、b2....b7、b8；副光栅第三圈校正码道有2个单缝窗口，从而可以得到2路信号C1、C2，此两路信号作为校正码道使用，用于校正粗码周期与精码周期不同步；副光栅第四圈精码码道有4个莫尔条纹窗口，从而可以得到相位差为90°的四路精码正弦信号G0、G90、G180、G270；第四圈的信号，经数字细分后得到9位编码；将格雷码转化为10位自然二进制码，二者结合，使分辨率达到19位。更具体的，所述的信号处理板包括电源转换单元、信号接收单元、信号处理单元、信号调理单元、单片机和RS422发送单元，RS422是一种串行数据接口标准，数据信号采用差分传输方式；电源转换单元把输入的5V转换为3.3V供电；主光栅相对发光灯板板转动时，光透过主副光栅的透光狭缝产生光信号，信号接收单元接收光信号，信号处理单元把接收到的光信号转换成10路格雷码、2路校正码、4路精码的电信号；信号调理单元对转换后的10路格雷码，2路校正码，4路精码电信号进行放大、补偿后进单片机进行逻辑运算；单片机对电信号进行处理，计算出粗码、校正码和精码，并转换为RS422格式的信号；RS422发送单元把信号经RS422芯片输出。具体的，莫尔条纹经信号处理板的信号接收单元转换成10路格雷码、2路校正码、4路精码的具体方法是：光信号经过信号处理板的接收灯，把光的明暗信号转换成高低逻辑电平以及莫尔，单片机IO口读取高低电平，转换成内部的逻辑“1”和“0”，单片机AD口读取高低电平，转换成内部的模拟量“0～4096”；其中光的明暗信号按照10路格雷码、2路校正码、4路莫尔条纹精码的布局进行排布，所以单片机接收到10路格雷码信号的逻辑“1”和“0”、2路校正码的逻辑“1”和“0”、4路莫尔条纹精码的模拟量“0～4096”。具体的，所述的发光灯板是由16个红外发光管按照矩阵排列于发光灯板上，提供16路矩阵光源。具体的，所述的轴承为两个，两个轴承之间设置有垫圈。通过安装两个轴承来保障轴系旋转的同心度满足码盘的精度要求。具体的，所述的主光栅由粗码道、校正码道和精码道三部分组成；主光栅的粗码道采用单缝窗口形式负责提取码盘上的对应位置的两圈粗码信息。其中狭缝上的第一圈有4个单缝窗口和第二圈有8个单缝窗口，通过副光栅可以得到相同周期的4路信号a1、a2、a3、a4，和周期不同的8路信号b1、b2....b7、b8。主光栅的校正码道通过副光栅第三圈的2个单缝窗口得到2路信号C1、C2作为校正码。主光栅的精码道通过副光栅第四圈的4个莫尔条纹窗口，可以得到相位差为90°的四路精码正弦信号G0、G90、G180、G270。具体的，通过所述的主副光栅的校正码道，在上电的瞬间通过精码对粗码进行校正。这样，解决了上电前后数据不一致的问题。具体的，所述的副光栅通过副光栅架设置在轴上。该码盘的工作流程为绝对式码盘通过发光灯板发出平行光透过主光栅栅格，再经由副光栅的透光狭缝，在主光栅转动过程中，由信号处理板的信号接收单元检测光通量的变化，分别采集到12路高低电平粗码、2路高低电平校正码、4路正余弦精码，高低电平经过比较器与固定的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粗精码校正的绝对式码盘，其特征是：包括壳体、轴系结构、发光灯板、主、副光栅和信号处理板；/n壳体包括上壳体、下壳体和弹性联结器；上壳体固定在轴系结构上部，弹性联结器安装在上壳体的两侧，下壳体固定在轴系结构下部，形成中空的壳体；轴系结构、发光灯板、主、副光栅和信号处理板均安装在壳体内部；/n轴系结构包括轴、轴承和轴承座，轴承装配在轴承座内部，轴承的内圈和外圈可相对转动，轴承与轴承座支撑主光栅随被测轴系旋转；轴设置在轴承中心处；发光灯板、主光栅、副光栅、信号处理板依次设置在轴上。/n

【技术特征摘要】
1.一种粗精码校正的绝对式码盘，其特征是：包括壳体、轴系结构、发光灯板、主、副光栅和信号处理板；
壳体包括上壳体、下壳体和弹性联结器；上壳体固定在轴系结构上部，弹性联结器安装在上壳体的两侧，下壳体固定在轴系结构下部，形成中空的壳体；轴系结构、发光灯板、主、副光栅和信号处理板均安装在壳体内部；
轴系结构包括轴、轴承和轴承座，轴承装配在轴承座内部，轴承的内圈和外圈可相对转动，轴承与轴承座支撑主光栅随被测轴系旋转；轴设置在轴承中心处；发光灯板、主光栅、副光栅、信号处理板依次设置在轴上。


2.根据权利要求1所述的粗精码校正的绝对式码盘，其特征是：所述的主、副光栅均为四圈码道，从外向内由第一圈粗码道、第二圈粗码道、第三圈校正码道和第四圈精码道三部分组成；分别采用八矩阵编码、校正码和增量编码相结合的方式进行编排。


3.根据权利要求1所述的粗精码校正的绝对式码盘，其特征是：所述的信号处理板包括电源转换单元、信号接收单元、信号处理单元、信号调理单元、单片机和RS422发送单元，RS422是一种串行数据接口标准，数据信号采用差分传输方式；电源转换单元把输入的5V转换为3.3V供电；主光栅相对发光灯板板转动时，光透过主副光栅的透光狭缝产生光信号，信号接收单元接收光信号，信号处理单元把接收到的光信号转换成10路格雷码、2路校正码、4路精码的电信号；信号调理单元对转换后的10路格雷码、2路校正码、4路精码电信号进行放大、补偿后进单片机进行逻辑运算；单片机对电信号进行处理，计算出粗码、校正码和精码，并转换为RS422格式的信号；RS422发送单元把信号经RS422芯片输出。


4.根据权利要求1所述的粗精码校正的绝对式码盘，其特征是：发光灯板是...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐家庆，王国锋，牛宏扬，张零峰，杨靖兰，郭晓文，梁允，
申请(专利权)人：洛阳伟信电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41