一种高标定余量编码器制造技术

本发明专利技术提供一种高标定余量编码器，包括：标尺光栅、指示光栅、光电接收器和光源；标尺光栅设有用于单圈计数的游标码道组和用于多圈计数的格雷码道组，格雷码道组包括至少二条格雷码道；本发明专利技术通过增加格雷码道的数量提高编码器的标定余量，进而提高编码器的容错能力，保证不同工况下编码器均可正常工作；本发明专利技术还采用蓝光光源，增大光源的有效发光半径，提高发光效率，提高编码器的可靠性。提高编码器的可靠性。提高编码器的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种高标定余量编码器


[0001]本专利技术涉及编码器领域，特别涉及一种高标定余量编码器。

技术介绍

[0002]光电编码器是一种集光、机、电为一体的数字检验装置，它是一种通过光电转换电路将输至轴上的机械、几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，它主要用于速度或位置的检测。具有精度高、响应快、性能稳定可靠等优点。
[0003]光电编码器可采用游标式编码，游标式编码是依据游标卡尺的原理进行编码的，即在标尺光栅上刻有3圈码道，分别标记为N(游标码道)、M(主码道)、S(段码道)，码道之间依次错开一定的相位。
[0004]采用游标编码方式时，理论上M、S、N三条码道的零位在同一固定位置，在标尺光栅旋转过程中，三条码道零位一起开始、一起结束，但是由于零件加工误差、安装误差以及温度导致的标尺光栅形变的存在使三条码道无法保证在同一位置，因此需要对三条码道进行同步运算，同步运算的过程即标定过程，标定允许最大的范围为标定允差，随着编码器位数的提高，标定允差的范围会减小，标定余量越大，编码器性能越可靠。
[0005]因此随着编码器小型化、高精度编码器的市场需求，如何提高标定余量范围是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
[0006]现有的基于透射式原理的编码器，它们的LED光源都为红外光或红光，此类光源的发光波长较长，发光效率较低，当光栅上刻划的窗口宽度＜0.025mm时，会因光电转换效率低而导致信号不稳定。
[0007]现有的小型封装LED采用的管壳，标准尺寸都为φ4.7mm，当内部发光芯片为红外光或红光时，发出光的有效半径仅为φ2.9mm至3mm，限制了光栅的有效刻划区的面积。
[0008]现有的高分辨率光学系统都是通过双发光系统、大封装LED(φ6mm，φ7mm等)来解决，这样导致产品的尺寸变大，无法实现小型化。

技术实现思路

[0009]本专利技术为解决上述问题，提供一种高标定余量编码器。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
[0011]一种高标定余量编码器，包括：标尺光栅、指示光栅、光电接收器和光源；标尺光栅设有用于单圈计数的游标码道组和用于多圈计数的格雷码道组；
[0012]游标码道组包括M码道、N码道和S码道，M码道、N码道和S码道均刻划有沿码道规则分布的多个透光区域，格雷码道组包括至少二条格雷码道，每条格雷码道均为规律分布的明暗相间条纹；指示光栅设有与游标码道组和格雷码道组对应的至少五条码道，指示光栅的每条码道均刻划有沿码道规则分布的多个透光区域；
[0013]编码器的标定余量与N码道在编码器输出的二进制信号中的使用位成反比，通过增加格雷码道的数量来减少N码道在编码器输出的二进制信号中的使用位，进而提高编码
器的标定余量。
[0014]优选地，光源为蓝光光源。
[0015]优选地，N码道、M码道和S码道从外至内顺序排布，至少二条格雷码道分别置于M码道与N码道之间、M码道与S码道之间、N码道的外侧或S码道的内侧。
[0016]优选地，标尺光栅上的M码道、N码道、S码道和全部格雷码道的几何中心重合；指示光栅上的全部码道的几何中心重合。
[0017]优选地，指示光栅的全部码道的最小外接圆的几何中心与M码道的几何中心重合。
[0018]优选地，最小外接圆的直径小于光源的有效发光直径。
[0019]优选地，指示光栅的每条码道的径向尺寸均小于标尺光栅上的对应码道的径向尺寸。
[0020]优选地，还包括用于将光源发出的光转换为平行光的光学系统，光学系统置于光源和标尺光栅之间。
[0021]本专利技术能够取得以下技术效果：
[0022](1)通过增加格雷码道的数量提高编码器的标定余量，进而提高编码器的容错能力，保证不同工况下编码器均可正常工作；
[0023](2)采用蓝光光源，增大光源的有效发光半径，提高发光效率，提高编码器的可靠性。
附图说明
[0024]图1是根据本专利技术实施例的高标定余量编码器的结构示意图；
[0025]图2是根据本专利技术实施例的标尺光栅的结构示意图；
[0026]图3是根据本专利技术实施例的指示光栅的结构示意图；
[0027]图4是根据本专利技术实施例的光电接收器的结构示意图。
[0028]其中的附图标记包括：标尺光栅1、指示光栅2、光电接收器3、光源4、转轴5、M码道101、N码道102、S码道103、第一格雷码道104、第二格雷码道105、第三格雷码道106、第四格雷码道107、指示光栅M码道201、指示光栅N码道202、指示光栅S码道203、指示光栅第一格雷码道204、指示光栅第二格雷码道205、指示光栅第三格雷码道206、指示光栅第四格雷码道207、M码道光信号接收窗口301、N码道光信号接收窗口302、S码道光信号接收窗口303、第一格雷码道光信号接收窗口304、第二格雷码道光信号接收窗口305、第三格雷码道光信号接收窗口306、第四格雷码道光信号接收窗口307、最小外接圆6、有效发光直径7。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。
[0030]如图1所示，本专利技术实施例提供的高标定余量编码器，包括：标尺光栅1、指示光栅2、光电接收器3和光源4；标尺光栅1设有用于单圈计数的游标码道组和用于多圈计数的格雷码道组；
[0031]光源4发出的光依次透过标尺光栅1的透光区域和指示光栅2的透光区域被光电接
收器3接收，并经过放大、整形、滤波等处理转换为电信号进行输出，根据输出的电信号得到安装编码器的转轴5的转动角度；
[0032]如图3所示，光电接收器3的下表面设有多个光信号接收窗口，分别对应游标码道组和格雷码道组，包括M码道光信号接收窗口301、N码道光信号接收窗口302、S码道光信号接收窗口303、第一格雷码道光信号接收窗口304、第二格雷码道光信号接收窗口305、第三格雷码道光信号接收窗口306、第四格雷码道光信号接收窗口307。
[0033]当标尺光栅1进行旋转时，游标码道组和格雷码道组对光源4的遮挡情况发生改变，将入射的光信号切割成强弱变化的信号，使光电接收器3接受到的光的强度发生变化，进而使光电接收器3输出的电信号发生变化。
[0034]如图2所示，游标码道组包括M码道101、N码道102和S码道103，M码道101、N码道102和S码道103均刻划有沿码道规则分布的多个透光区域，使M码道101、N码道102和S码道103均为明暗相间的条纹，其中，透光区域位置为明条纹，不透光位置为暗条纹；格雷码道组包括至少二条格雷码道，每条格雷码道均为规律分布的明暗相间条纹，在本实施例中，格雷码道组包括四条格雷码道，分别为第一格雷码道104、第二格雷码道105、第三格雷码道106、第四格雷码道107本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高标定余量编码器，其特征在于，包括：标尺光栅、指示光栅、光电接收器和光源；所述标尺光栅设有用于单圈计数的游标码道组和用于多圈计数的格雷码道组；所述游标码道组包括M码道、N码道和S码道，所述M码道、所述N码道和所述S码道均刻划有沿码道规则分布的多个透光区域，所述格雷码道组包括至少二条格雷码道，每条所述格雷码道均为规律分布的明暗相间条纹；所述指示光栅设有与所述游标码道组和所述格雷码道组对应的至少五条码道，所述指示光栅的每条码道均刻划有沿码道规则分布的多个透光区域；编码器的标定余量与所述N码道在编码器输出的二进制信号中的使用位成反比，通过增加所述格雷码道的数量来减少所述N码道在编码器输出的二进制信号中的使用位，进而提高编码器的标定余量。2.如权利要求1所述的高标定余量编码器，其特征在于，所述光源为蓝光光源。3.如权利要求1所述的高标定余量编码器，其特征在于，所述N码道、所述M码道和所述S码道从...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨尚，王基强，马春玲，王庆贺，逄增宝，付景建，
申请(专利权)人：长春禹衡光学有限公司，
类型：发明
国别省市：