一种光学编码器可以包括编码器盘、照明系统以及对从编码器盘衍射的光进行检测的检测器。编码器盘可以包括带有衍射光栅的信号轨道和带有反射索引标记的索引轨道，其中索引标记的宽度大于衍射光栅的间距。一种索引方法可以包括提供编码器盘，提供照明系统来把光导向编码器盘，提供被构造成对从编码器盘衍射的光进行检测的检测器，计算从索引脉冲的上升沿到索引间隔的中间的正交状态的估计计数，以及计算索引脉冲的大致中心处的正交状态。一种动态参数校正方法可以包括计算目标增益和偏移以及根据目标增益和偏移来对数值进行校正。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带索引的光学编码器、用于索引光学编码器的方法以及用 于动态调整光学编码器中的增益和偏移的方法本申请要求于2008年8月28日提交的美国临时申请第61/092，478号以及2009 年7月10日提交的美国临时申请第61/224，657号的优先权，这两件申请的全部内容以引 用的方式并入本文。
技术介绍
已经公开了许多用于测量角度位移的装置。典型的装置通常利用衍射光的条纹图 案中的移位检测。Kobayashi等人的美国专利第5，355，220号披露了一种从光源辐射到衍射光栅上 的光以产生允许检测亮条纹和暗条纹的不同阶衍射的衍射光。通过对条纹移动的直接检测 来对移动进行测量。Mitchell等人的美国专利第5，486，923号披露了一种在把具有预选波长的光集 中到+和-第一阶的同时使得零阶最小化的光栅。经过衍射的阶的光照射多相检测器板。Mitchell等人的美国专利第5，559，600号披露了一种把预选波长集中到正和负 第一阶的光栅。多相周期检测器的感测平面在如下位置处与光栅尺(scale)相隔其中每 个检测器组件对正和负第一阶做出响应而不需要将衍射光重新引导。Eselun的美国专利第5，909，283使用了一种把一定角度的束指向可移动光栅 尺的点光源。生成了被诸如Ronchi光栅之类的光学元件横穿的衍射光束从而形成莫尔 (Moire)条纹带。布置光电检测器组的阵列来拦截莫尔图案带并且发射经过电子处理以指 示光栅尺的位移的信号。Thorburn的美国专利第7，002，137号披露了一种光学编码器，其包括光栅尺，该 光栅尺包括光学光栅和光学组件；传感器头，该传感器头包括光源和检测器阵列，两者均被 布置于基板上，该光栅尺被布置成与传感器头相对并且被布置成相对于传感器头而移动。 光栅尺与最接近光栅尺的Talbot成像平面之间的距离等于d。传感器头被布置在由第一平 面和第二平面限定的区域内，第一平面与光栅尺相隔基本上等于η倍的d加上d倍的χ的 距离，第二平面与光栅尺相隔基本上长于η倍的d减去d倍的χ的距离，η为整数而χ小于 或等于0.5。光源发射发散的光束，发散的光束被引导至光栅尺，来自发散的光束的光被光 栅衍射到检测器阵列。掩模被布置于光栅尺与传感器头之间，该掩模定义了孔，该掩模保持 相对于传感器头的基本固定，将孔定位并调整孔的大小来基本上防止从光栅衍射的第五阶 光束到达检测器阵列。然而，对于这些装置通常需要高精度，例如通常需要微米范围的精度。许多传统装 置具有限制其精度、可靠性、校准和大规模生产的便捷性的问题，并且在需要这种精细分辨 率时它们一般很昂贵。该成本部分是由于需要以彼此精确的定位来组装这些部分。因此， 需要能以不昂贵的方式大规模生产的高精度和可靠性的光学编码器。
技术实现思路
光学编码器的一个实施例可以包括编码器盘；照明系统，其被构造成把光引导 至编码器盘；以及检测器，其被构造成检测从编码器盘衍射的光。编码器盘可以包括信号 轨道，其包括在编码器盘上形成圆环的衍射光栅；以及索引轨道，其包括反射索引标记，其 中索引标记的宽度大于衍射光栅的间距。一种用于光学编码器中的编码器盘的实施例可以包括信号轨道，其包括在编码 器盘上形成圆环的衍射光栅；以及索引轨道，其包括反射索引标记，其中索引标记的宽度大 于衍射光栅的间距。一种利用光学编码器的索引方法的实施例可以包括提供编码器盘；提供被构造 成把光引导至编码器盘的照明系统；提供被构造成对从编码器盘衍射的光进行检测的检 测器；计算从索引脉冲的上升沿到索引间隔的中间的正交状态的估计状态计数kest ；计算 Qkest,其中Qkest是在kest下的正交状态并且对应于索引脉冲的大致中心处的正交状态；以及 确定偏移校正。编码器盘可以包括信号轨道，其包括在编码器盘上形成圆环的衍射光栅； 以及索引轨道，其在编码器盘上形成圆环，该索引轨道包括在索引角坐标处提供的索引标记。 检测器可以包括两个偏移检测器，其被构造成对从信号轨道衍射的光进行检测并且输出正交 信号；以及索弓丨检测器，其被构造成对从索引轨道反射的光进行检测并且输出索弓丨脉冲。一种动态调节光学编码器中的增益和偏移的方法的实施例可以包括提供包括衍 射光栅的编码器盘；用光照射编码器盘；提供被构造成对从衍射光栅衍射的光进行检测并 且输出第一精细计数通道的检测器；计算用于第一精细计数通道的第一目标增益和第一目 标偏移；以及基于第一目标增益和第一目标偏移来对从第一精细计数通道采样的数据进行 校正。附图说明现在将参考示意性而非限制性的附图仅以示例方式对实施例进行描述，并且在几 个附图中相同的组件的附图标记相同，在附图中图1是编码器盘的实施例的示图。图2是示出了根据至少一个实施例的双正交信号与索引信号的相对位置的示图。图3是示出了根据至少一个实施例的双正交信号与索引信号的相对位置的示图。图4是示出了根据至少一个实施例的双正交信号与选通和非选通的索引信号的 相对位置的示图。图5A是根据至少一个实施例的编码器盘的示图。图5B是根据至少一个实施例的编码器盘的一部分的放大视图。图6是根据至少一个实施例的编码器盘的示图。图7是根据至少一个实施例的编码器盘的一部分和各个检测器的示图。图8A是示出了根据至少一个实施例的索引轨道和检测器的相对位置的示图。图8B是示出了根据至少一个实施例的由索引轨道所生成的信号的图表。图9是示出了根据至少一个实施例的各个信号的图表。图10是根据至少一个实施例的比较器的示图。图11是示出了根据至少一个实施例的不同正交状态的示图。7图12A是说明根据至少一个实施例的索引算法的示图。图12B是说明根据至少一个实施例的索引算法的示图。图13A是说明根据至少一个实施例的索引算法的示图。图13B是说明根据至少一个实施例的索引算法的示图。图13C是说明根据至少一个实施例的索引算法的示图。图14是说明根据至少一个实施例的索引算法的示图。图15是示出了根据至少一个实施例的从编码器盘离开的光反射的示图。图16是示出了根据至少一个实施例的光反射对索引信号的影响的图示。图17是根据至少一个实施例的一侧涂黑的编码器盘正面的照片。图18是根据至少一个实施例的一侧涂黑的编码器盘正面的照片。图19是根据至少一个实施例的一侧涂黑的编码器盘背面的照片。图20是示出了根据至少一个实施例的多模垂直腔面发射激光器(VCSEL)的各个 束分布的图表。图21是示出了在多模VCSEL中的电流与束分布之间的关系的示图。图22是示出了根据至少一个实施例的针对编码器的衍射图案的示图。图23是示出了高斯(Gaussian)束分布的三维图表。图24是示出了高斯束分布的显示。图25是示出了根据至少一个实施例的多模VCSEL的束分布的图表。图26是示出了根据至少一个实施例的多模VCSEL的束分布的图表。图27是示出了根据至少一个实施例的多模VCSEL的束分布的图表。图28是示出了根据至少一个实施例的多模VCSEL的束分布的图表。图29是示出了根据至少一个实施例的多模VCSEL的各个束分布的示图。图30是示出了根据至少一个实施例的多模VCSEL的各个束分布的图表。图31是示出了根据至少一个实施例的多模VCSEL的各个束分布的图表。图32是示出了根据至少一个实施例的多模VCSEL的束分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光学编码器，其包括： 编码器盘，其包括： 信号轨道，其包括在所述编码器盘上形成圆环的衍射光栅；以及 索引轨道，其包括反射索引标记，其中所述索引标记的宽度大于所述衍射光栅的间距； 照明系统，其被构造成把光引导至所述编码器盘；以及检测器，其被构造成对从所述编码器盘衍射的光进行检测。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德里克约克，
申请(专利权)人：法罗技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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