一种小型高可靠性蓝光反射式编码器制造技术

一种小型高可靠性蓝光反射式编码器属于编码器技术领域，包括主轴、外壳、反射式码盘、漫反射光源和电路板。本发明专利技术采用蓝光LED作为漫反射光源，蓝光的较短波长以及较浅射入深度可以有效地提升增量式编码器和绝对式编码器的性能。同其它波长较长的光线相比，蓝光在相同的间隙宽度下可以产生更小的衍射，因此可以产生更清晰的图像。本发明专利技术的编码器采用双码道码盘，码盘尺寸小，与现有产品相比，它可以适用于许多设备紧凑尺寸的应用。编码器的狭缝和光电检测器包含在一个读数头上，因此允许装配公差大，易于装配。易于装配。易于装配。

【技术实现步骤摘要】
一种小型高可靠性蓝光反射式编码器


[0001]本专利技术属于编码器
，特别是涉及到一种小型高可靠性蓝光反射式编码器。

技术介绍

[0002]传统的透射式光电编码器一般是通过使用码盘光栅在某些限定区域制造光路的障碍物，从而使光穿过其他区域。码盘的主要要求是精确划分透明和非透明区域。这通常通过光刻工艺来实现，其中图层材料例如铬沉积在透明基板例如玻璃的顶部。光刻工艺的精度以及透明和非透明区域之间的对比度来决定码盘的质量。为了获得良好的效果，照明必须尽可能均匀，这需要一个仅通过将准直透镜添加到系统来实现的平行光束。光源、码盘、和光学传感器必须垂直对准，并且他们之间具有适当的距离；另一个缺点就是对传感器定位精度的要求与码盘上的标记的密度直接相关。如果使用非常精确的光刻，则传感器相对于码盘的位置也必须非常精确，否则信号的质量将受到相当大的影响。其中包括传感器的XY位移，以及传感器和码盘之间的距离。如果码盘上的缝隙非常窄，则在穿过缝隙之后的光衍射将对信号具有更大的影响，因此在传感器和码盘之间需要非常紧密的气隙以便接受良好的信号。对于高精度的编码器，组装精度要求低于0.1mm，这对于编码器组件的对齐校准是非常费时费力的，直接限制了制造过程的效率，增加了制造难度。
[0003]而普通反射式光电编码器是通过码盘的像与狭缝盘叠加形成莫尔条纹，因此反射式编码器对码盘和狭缝盘的间隙变化不敏感，且可使用漫射光照射。但由于传统反射式光电编码器大多是通过红光LED作为发光光源，由于红光LED 产光率和效率相对较低，波长较长，在较小的间隙宽度下在光学系统中电流消耗较大，因此在获取莫尔条纹上不易控制反射角度，导致组装难度增加；且传统编码方式的绝对值码盘的码道多达十圈以上，码盘和狭缝盘的体积成倍增大，导致对于许多设备紧凑尺寸的应用是一个不理想的效果，例如小型化机器人、家用吸尘机器人、飞行无人机等。
[0004]因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种小型高可靠性蓝光反射式编码器用于解决透射式光电编码器制造难度大；普通反射式光电编码器体积大等技术问题。
[0006]一种小型高可靠性蓝光反射式编码器，包括主轴、外壳、反射式码盘、漫反射光源和电路板，所述电路板包括读数头、微处理器芯片和信号处理电路，读数头和微处理器芯片均焊接在电路板的表面，电路板通过紧固螺钉安装在外壳内部；所述读数头上设置有一个狭缝及多个光电检测器；
[0007]所述反射式码盘与电路板平行布置并且反射式码盘位于电路板焊接有读数头的一侧，反射式码盘为包括有外圈码道和内圈码道的双码道结构，反射式码盘的中部与主轴固定连接；所述主轴与外壳通过轴套转动连接；
[0008]所述漫反射光源为低功耗蓝光LED光源，漫反射光源分别设置在读数头的两侧，漫反射光源发出的光经过反射式码盘反射到所述狭缝形成莫尔条纹；
[0009]所述光电检测器检测莫尔条纹的变化产生电信号并经过信号处理电路转换后传输给微处理器芯片；所述微处理器芯片输出编码器位置值。
[0010]所述外圈码道为增量码道。
[0011]所述内圈码道的整个圆周分成多个扇区，各个扇区刻有相应位数的码道。
[0012]通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：
[0013]1、性能优势；由于本专利技术的编码器采用蓝光LED作为漫反射光源，蓝光的较短波长以及较浅射入深度可以有效地提升增量式编码器和绝对式编码器的性能，例如：分辨率，信号幅度，谐波失真以及抖动性等。同其它波长较长的光线相比，蓝光在相同的间隙宽度下可以产生更小的衍射，因此可以产生更清晰的图像。
[0014]2、体积小、应用范围广；由于本专利技术的编码器采用双码道码盘，码盘尺寸小，与现有产品相比，它可以适用于许多设备紧凑尺寸的应用。
[0015]3、提高生产效率；由于本专利技术的编码器的狭缝和光电检测器包含在一个读数头上，因此允许装配公差大，易于装配。
附图说明
[0016]以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明：
[0017]图1为本专利技术一种小型高可靠性蓝光反射式编码器的结构示意图。
[0018]图2为本专利技术一种小型高可靠性蓝光反射式编码器中反射式码盘的结构示意图。
[0019]图3为本专利技术一种小型高可靠性蓝光反射式编码器中读数头的结构示意图。
[0020]图4为本专利技术一种小型高可靠性蓝光反射式编码器的工作原理图。
[0021]图5为本专利技术一种小型高可靠性蓝光反射式编码器的信号处理电路原理图。
[0022]图中1
‑
主轴、2
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外壳、3
‑
反射式码盘、4
‑
漫反射光源、5
‑
读数头、6
‑
电路板。
具体实施方式
[0023]如图所示，一种小型高可靠性蓝光反射式编码器，包括主轴1、外壳2、反射式码盘3、漫反射光源4和电路板6，所述电路板6包括读数头5、微处理器芯片和信号处理电路，读数头5和微处理器芯片均焊接在电路板6的表面，电路板6通过紧固螺钉安装在外壳2内部；所述读数头5上设置有一个狭缝及多个光电检测器；
[0024]所述反射式码盘3与电路板6平行布置并且反射式码盘3位于电路板6焊接有读数头5的一侧，反射式码盘3为包括有外圈码道和内圈码道的双码道结构，反射式码盘3的中部与主轴1固定连接，反射式码盘3与主轴1同轴旋转；所述外圈码道为增量码道；所述内圈码道的整个圆周分成多个扇区，各个扇区刻有相应位数的码道；所述主轴1与外壳2通过轴套转动连接；
[0025]所述漫反射光源4为低功耗蓝光LED光源，漫反射光源4分别设置在读数头5的两侧，漫反射光源4发出的光经过反射式码盘3反射到所述狭缝形成莫尔条纹；
[0026]主轴1转动时，光电检测器接收莫尔条纹的变化产生电信号转换为两路正交的正弦信号SIN和余弦信号COS。如图5所示，所述正弦信号SIN分为两路，一路直接进入微处理器
芯片进行模数转换，另一路通过放大器放大和比较器比较转换为方波信号，进入微处理器作为细分计数信号；所述余弦信号COS分为两路，一路直接进入微处理器芯片进行模数转换，另一路通过放大器和比较器转换成方波信号，最后微控制器处理芯片将细分计数值和计数值合并，得到编码器位置值后输出。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小型高可靠性蓝光反射式编码器，其特征是：包括主轴(1)、外壳(2)、反射式码盘(3)、漫反射光源(4)和电路板(6)，所述电路板(6)包括读数头(5)、微处理器芯片和信号处理电路，读数头(5)和微处理器芯片均焊接在电路板(6)的表面，电路板(6)通过紧固螺钉安装在外壳(2)内部；所述读数头(5)上设置有一个狭缝及多个光电检测器；所述反射式码盘(3)与电路板(6)平行布置并且反射式码盘(3)位于电路板(6)焊接有读数头(5)的一侧，反射式码盘(3)为包括有外圈码道和内圈码道的双码道结构，反射式码盘(3)的中部与主轴(1)固定连接；所述主轴(...

【专利技术属性】
技术研发人员：何金其，闫卓义，高柏盛，常艳东，王金石，
申请(专利权)人：靖江市宇其光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：