一種基于光感原理的旋轉(zhuǎn)編碼器及其測量方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及編碼器領域，尤其涉及一種基于光感原理的旋轉(zhuǎn)編碼及其測量方法。
【背景技術】
[0002] 在現(xiàn)代制造業(yè)的生產(chǎn)中，對機械運轉(zhuǎn)的精確度提出了越來越高的要求。編碼器是 影響機械運轉(zhuǎn)精確度的一個關鍵器件，其在機械轉(zhuǎn)軸運動過程中反饋軸位信息給控制系統(tǒng) W達到精確控制轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)運動位置和速度的目的。
[0003] 編碼器分為絕對式和相對式兩種，絕對式編碼器可W反映機械轉(zhuǎn)軸相對于已預定 原點的位置信息，而相對式編碼器反映的則是當前軸位相對于之前軸位的位置信息。
[0004] 目前很多絕對式編碼器，采用的編碼方式均為格雷碼編碼。即在碼盤上刻上多道 碼道，每條碼道上依次有2、4、8、16. .. 2^道刻線。在編碼器工作時，由光源發(fā)出的光照射碼 盤，通過讀取每道刻線的亮暗，W此獲得一組碼值來唯一對應一個軸位。此種編碼器雖然原 理簡單，工作可靠，抗干擾性強，但其碼盤制造工藝復雜，所能刻的最大碼道數(shù)和最大刻線 數(shù)也有一定的限度，不能滿足超高分辨率加工生產(chǎn)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于光感原理的旋轉(zhuǎn)編碼器W解決現(xiàn)有技術編碼器 測量分辨率低，受碼盤限制的技術性難度。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下的的技術方案： 一種基于光感原理的旋轉(zhuǎn)編碼器，包括主軸、輪盤，激光發(fā)射裝置，光敏電阻面陣及信 號處理系統(tǒng)，所述輪盤固定于主軸上，激光發(fā)射裝置安裝于該輪盤上，所述光敏電阻面陣位 于該激光發(fā)射裝置的前方，所述信號處理系統(tǒng)與該光敏電阻面陣相連接，本編碼器工作時， 主軸與被測轉(zhuǎn)軸作同步旋轉(zhuǎn)運動，激光發(fā)射裝置發(fā)射出的激光光束隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，在光敏陣 光敏電阻面陣上形成光斑，受到光斑的光敏電阻元件產(chǎn)生電信號傳輸信號處理系統(tǒng)中，經(jīng) 信號處理系統(tǒng)處理從而得出被測軸的軸位角度。
[0007] 作為本技術方案的一種改進，所述光敏電阻面陣用于接收所述激光發(fā)射裝置射出 的激光并轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號輸出到所述信號處理系統(tǒng)中。
[0008] 作為本技術方案的再一種改進，所述信號處理系統(tǒng)包括信號轉(zhuǎn)換模塊、感光像元 地址獲取電路及角位置獲取電路，該信號轉(zhuǎn)換模塊用于將光敏電阻面陣輸出的模擬電壓信 號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號1或0,形成碼值，該感光像元地址獲取電路根據(jù)該碼值獲取感光的光敏 像元地址，該角位置獲取電路將該光敏像元地址進行比對，得出該光敏像元地址相對應的 軸位角度。
[0009] 同時本發(fā)明還提供了該基于光感原理的旋轉(zhuǎn)編碼器的測量方法： 51、 通過聯(lián)軸器將本編碼器的主軸與待測量轉(zhuǎn)軸相連，主軸與轉(zhuǎn)軸做同步旋轉(zhuǎn)運動，同 時激光發(fā)射裝置通電，發(fā)出激光； 52、 光敏電阻面陣上的光敏元件接收到激光信號后將激光信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號， 并將該模擬電壓信號輸出； 53、 信號處理系統(tǒng)中的信號轉(zhuǎn)換模塊將步驟S2中光敏電阻面陣輸出的模擬電壓信號 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號1或0,形成碼值，感光像元地址獲取電路根據(jù)該碼值獲取感光的光敏像元 地址，角位置獲取電路將該感光的光敏像元地址進行比對，得出該感光的光敏像元地址相 對應的軸位角度； 其中，所述軸位角度由下式求得： a =nX d n為光敏元件在光敏電阻面陣中的排列序號； d為單個光敏元件的角度，d=360X60X60今m (角度單位；角砂） m為激光旋轉(zhuǎn)一周經(jīng)過的光敏元件數(shù)量； 54、 將步驟S3的得出的軸位角度信息輸出 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下的有益效果： 本發(fā)明W主軸、輪盤，激光發(fā)射裝置，光敏電阻面陣及信號處理系統(tǒng)組成一個旋轉(zhuǎn)編碼 器，本編碼器工作時，主軸與被測轉(zhuǎn)軸作同步旋轉(zhuǎn)運動，激光發(fā)射裝置發(fā)射出的激光光束隨 轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，在光敏陣光敏電阻面陣上形成光斑，受到光斑的光敏電阻元件產(chǎn)生電信號傳輸 信號處理系統(tǒng)中，經(jīng)信號處理系統(tǒng)處理從而得出被測軸的軸位角度，本發(fā)明通過光敏電阻 面陣來測量機械軸的位置，避免了編碼器的精度受精密加工技術的制約，無需分辨率高的 碼盤來編碼，而且本發(fā)明編碼器的物理分辨率大大高于機械碼盤。
【附圖說明】
[0010] 圖1為實施例一中基于光感原理的旋轉(zhuǎn)編碼器的結(jié)構示意圖； 圖2為信號處理系統(tǒng)的示意圖； 圖3為基于光感原理的旋轉(zhuǎn)編碼器的測量方法流程圖。
【具體實施方式】
[0011] 附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。
[0012] 對于本領域技術人員來說，附圖中某些公知結(jié)構及其說明可能省略是可W理解 的。
[0013] 下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所 描述的實施例僅僅是發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本 領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明 保護的范圍。
[0014] 實施例一 如圖1所示，為本實施例中基于光感原理的旋轉(zhuǎn)編碼器的結(jié)構示意圖，包括主軸1，主 軸1通過聯(lián)軸器與被測軸相連接，該主軸1上固定有圓形輪盤2,激光發(fā)射裝置3安裝于該 圓形輪盤2上，光敏電阻面4陣位于該激光發(fā)射裝置3的前方，該樣主軸1轉(zhuǎn)動時，激光發(fā) 射裝置3發(fā)射出的激光即可在光敏電阻面陣上形成一個圓形光斑軌跡5,光敏光敏電阻面4 上受光斑的光敏元件將該激光信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號并傳輸?shù)叫盘柼幚硐到y(tǒng)6中，如圖 2所示，該信號處理系統(tǒng)6包括信號轉(zhuǎn)換模塊61、感光像元地址獲取電路62及角位置獲取 電路63,該信號轉(zhuǎn)換模塊61將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號1或0,具體地位為；受光斑的 光敏元件轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號1，未受光斑的光敏元件轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號0,形成二進制碼值，感 光像元地址獲取電路62根據(jù)該二進制碼值獲得受光斑的光敏元件的地址，角位置獲取電 路63將該受光斑的光敏元件的地址與角位置獲取電路所記錄的光敏像元地址進行查找比 對，從而得出被測軸的此時旋轉(zhuǎn)角度。
[001引 實施例二 本實施例為本