绝对角度测量方法和光电编码器技术

本申请实施例公开了一种绝对角度测量方法和光电编码器，该方法包括：获取光电编码器的光栅码盘上的编码图案，编码图案携带有基于M序列对绝对角度进行编码的编码信息；采用译码反馈函数对编码图案的编码信息进行译码计算，并记录译码计算次数；根据译码计算次数和预设的绝对角度编码分辨率进行乘积运算，得到绝对角度值。本申请实施例通过采用M序列对绝对角度进行编码，在编码的过程中引入反馈函数，编码每向后移动一位便得到一个新编码，在绝对角度测量方面具有一定的优势，可以按照需求选择不同级数的反馈移位寄存器，实现不同分辨率的测量需求，级数越高，分辨率则越高，可以有效提高绝对角度的测量精度，实现高分辨率的测量。测量。测量。

【技术实现步骤摘要】
绝对角度测量方法和光电编码器


[0001]本申请涉及精密测绘仪器领域，尤其涉及一种绝对角度测量方法和光电编码器。

技术介绍

[0002]光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，是目前应用广泛的传感器。光电编码器是最基本的位移和角度测量仪器，其采用光电技术进行非接触测量。光电编码器是由光源、光栅码盘和光敏元件组成，其中，光栅码盘是在一定直径的圆板上开通若干个长方形孔。光电编码器按测量方式可分为增量计数法和绝对编码法。绝对编码又分为单码道编码和多码道编码，其中单码道绝对编码方法是国内外研究的热门课题，其具有数据稳定可靠、便于小型化、应用范围广、成本低廉、节省资源等优点。对于单码道编码方法，当前亟待解决的是精度问题，在测绘仪器等对精度要求较高的领域，绝对编码技术的应用尤其重要。

技术实现思路

[0003]第一方面，本申请提供一种绝对角度测量方法，用于光电编码器，包括：
[0004]获取所述光电编码器的光栅码盘上的编码图案，所述编码图案携带有基于M序列对绝对角度进行编码的编码信息；
[0005]采用译码反馈函数对所述编码图案的编码信息进行译码计算，并记录译码计算次数；
[0006]根据所述译码计算次数和预设的绝对角度编码分辨率，计算绝对角度值。
[0007]在可选的实施方式中，在所述获取所述光电编码器的光栅码盘上的编码图案之前，还包括：
[0008]向N级移位寄存器的每一级存入预设初始值，N为正整数；
[0009]若接收到时钟信号，在所述N级移位寄存器的目标寄存器中执行反馈运算，得到反馈值；
[0010]将所述反馈值输入至第一级移位寄存器中，每一级移位寄存器由低至高依次将输出值输入至下一级移位寄存器中，直至最后一级移位寄存器，得到M序列；其中，根据所述M序列对应的编码规则刻蚀所述光栅码盘的码道；
[0011]获取所述光栅码盘的码道在光源照射下所形成的编码图案。
[0012]在可选的实施方式中，所述在所述N级移位寄存器的目标寄存器中执行反馈运算，得到反馈值包括：
[0013]将所述移位寄存器对应的特征多项式作为本原多项式；
[0014]在所述N级移位寄存器的目标寄存器中计算所述本原多项式的系数，得到反馈值。
[0015]在可选的实施方式中，所述M序列为循环周期为2
N
‑
1的周期编码序列。
[0016]在可选的实施方式中，所述采用译码反馈函数对所述编码图案的编码信息进行译码计算，并记录译码计算次数包括：
[0017]根据执行所述反馈运算时采用的编码反馈函数，确定译码反馈函数；
[0018]采用译码反馈函数对所述编码图案的M序列编码信息进行译码计算，得到译码序列；
[0019]判断所述译码序列是否与预设的零位编码一致；
[0020]若是，则停止译码计算，并记录译码计算次数；
[0021]若否，则采用译码反馈函数对所述M序列编码信息进行再次译码计算，直至所述译码序列与所述零位编码一致，并记录译码计算次数。
[0022]在可选的实施方式中，所述根据执行所述反馈运算时采用的编码反馈函数，确定译码反馈函数包括：
[0023]将所述移位寄存器的本原多项式对应的反多项式作为译码反馈函数。
[0024]在可选的实施方式中，所述反馈运算为异或运算。
[0025]在可选的实施方式中，所述本原多项式为：
[0026]f(x)＝x
n
+c
n
‑1x
n
‑1+c
n
‑2x
n
‑2···
+c1x+c0；
[0027]其中，f(x)表示本原多项式，x表示自变量，n、n
‑
1、n
‑
2、1、0分别表示由高至低各所述目标寄存器的级数，C
n
‑1、C
n
‑2、C1、C0分别表示由高至低各所述目标寄存器的系数。
[0028]第二方面，本申请提供一种光电编码器，包括光学准直装置、光栅码盘、光学成像装置和线阵CCD处理模块；
[0029]所述光学准直装置用于对光源发射的光信号进行准直处理，以获取所述光信号均匀照射在所述光栅码盘上后所形成的编码图案，所述编码图案携带有基于M序列对绝对角度进行编码的编码信息；
[0030]所述光学成像装置用于放大所述编码图案；
[0031]所述线阵CCD处理模块用于采用译码反馈函数对获取到的所述编码图案的编码信息进行译码计算，并记录译码计算次数；根据所述译码计算次数和预设的绝对角度编码分辨率，计算绝对角度值。
[0032]在可选的实施方式中，所述光栅码盘为根据M序列对应的编码规则对码道进行刻蚀后所形成的光栅码盘。
[0033]本申请实施例具有如下有益效果：
[0034]本申请实施例通过采用M序列编码，并在M序列编码的过程中引入反馈函数，以使得光电编码器可以得到高精度的编码图案，并对编码图案进行译码处理以计算绝对角度值，提高了绝对角度测量精度；且基于M序列的单码道绝对位置编码方法，克服了传统位置编码方法随精度提高而光栅码盘的码道增多、工艺上不易实现的缺点，缩减了码盘的尺寸，实现了光电编码器的高精度、小型化，降低了生产成本。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
[0036]图1示出了本申请实施例中光电编码器的第一种结构示意图；
[0037]图2示出了本申请实施例中光栅码盘的结构示意图；
[0038]图3示出了本申请实施例中光电编码器的第二种结构示意图；
[0039]图4示出了本申请实施例中绝对角度测量方法的第一种实施方式示意图；
[0040]图5示出了本申请实施例中绝对角度测量方法的第二种实施方式示意图；
[0041]图6示出了本申请实施例中六级移位寄存器的结构示意图；
[0042]图7示出了本申请实施例中绝对角度测量方法的第三种实施方式示意图；
[0043]图8示出了本申请实施例中四级移位寄存器的结构示意图；
[0044]图9示出了本申请实施例中绝对角度值与编码的对应关系表的一种示例；
[0045]图10示出了本申请实施例中编码、译码计算次数与绝对角度值的对应关系表的一种示例。
具体实施方式
[0046]下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0047]通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绝对角度测量方法，其特征在于，用于光电编码器，包括：获取所述光电编码器的光栅码盘上的编码图案，所述编码图案携带有基于M序列对绝对角度进行编码的编码信息；采用译码反馈函数对所述编码图案的编码信息进行译码计算，并记录译码计算次数；根据所述译码计算次数和预设的绝对角度编码分辨率，计算绝对角度值。2.根据权利要求1所述的绝对角度测量方法，其特征在于，在所述获取所述光电编码器的光栅码盘上的编码图案之前，还包括：向N级移位寄存器的每一级存入预设初始值，N为正整数；若接收到时钟信号，在所述N级移位寄存器的目标寄存器中执行反馈运算，得到反馈值；将所述反馈值输入至第一级移位寄存器中，每一级移位寄存器由低至高依次将输出值输入至下一级移位寄存器中，直至最后一级移位寄存器，得到M序列；其中，根据所述M序列对应的编码规则刻蚀所述光栅码盘的码道；获取所述光栅码盘的码道在光源照射下所形成的编码图案。3.根据权利要求2所述的绝对角度测量方法，其特征在于，所述在所述N级移位寄存器的目标寄存器中执行反馈运算，得到反馈值包括：将所述移位寄存器对应的特征多项式作为本原多项式；在所述N级移位寄存器的目标寄存器中计算所述本原多项式的系数，得到反馈值。4.根据权利要求2所述的绝对角度测量方法，其特征在于，所述M序列为循环周期为2
N
‑
1的周期编码序列。5.根据权利要求2所述的绝对角度测量方法，其特征在于，所述采用译码反馈函数对所述编码图案的编码信息进行译码计算，并记录译码计算次数包括：根据执行所述反馈运算时采用的编码反馈函数，确定译码反馈函数；采用译码反馈函数对所述编码图案的M序列编码信息进行译码计算，得到译码序列；判断所述译码序列是否与预设的零位编码一致；若是，则停止译码计算，并记录译码计算次数；若否，则采用译码反馈函数对所述M...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙蕴晨，
申请(专利权)人：青量科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：