[发明专利]一种单圈绝对式码盘

说明书

一、技术领域：

本发明属于光电检测技术领域中涉及的一种单圈绝对式码盘。

二、背景技术：

码盘作为光电位移测试设备特别是光电轴角编码器的核心元件得到了广泛的应用。码盘就是在玻璃或金属表面的圆环区域上刻有若干圈均匀分布的透光或不透光相间的栅线的圆分度元件，圈和圈之间是以一定规律编排的，任何某一径向位置只有唯一的二进制或其它进制编码，因此在不同的位置，可输出不同的数字代码，经处理后输出的角位置代码是转角的单值函数。码盘具有固定零点、抗干扰能力强、掉电后再启动无须重新对零、无累积误差等优点。

传统的绝对式码盘的位数和圈数对应，作为专业基础知识，已列入专业技术基础课的教学内容，如图1所示，它包括若干圈码道，每圈码道都由相间均匀分布的透光与不透光区域组成的。因此，要得到高位数和高分辨率的码盘，就要相应地增加码盘的刻划直径，这就无法实现光电轴角编码器的小型化、轻便化和集成化。因此，码盘尺寸和分辨率对传统绝对式编码器来说是一对不可调和的矛盾。

为了克服这一矛盾，中国科学院长春光学精密机械研究所于1985年曾研制成矩阵式码盘，以8位矩阵式码盘为例，如图2所示。它是将整个圆周分成若干个扇形区间，每个区间刻有不同位数的码道，即把若干位排列在同一码道上，然后用若干个读数头读取矩阵编排的光电信号，经矩阵译码处理成与传统编码盘相同的二进制循环周期码。这样的编码方式大大减小了码道圈数，继而缩小以它为核心的编码器的结构尺寸和实现结构尺寸小的高位绝对式轴角编码器的目的。但由于该种编码器的若干位排列在同一圈上，因安装偏心和轴晃动造成码道间的圈间位置误差量要比传统编码盘大得多。除此之外，电源和读数头也较传统编码器的多，电路部分增加了矩阵译码，使得结构比较复杂，装调较困难。

与本发明最为接近的已有技术是中科院西安光机所研制的一种准绝对式码盘，如图3所示。它是由循环码道1和索引码道2组成，循环码道1仍然由一系列均匀相间分布的不透光和透光光栅线条组成；索引码道2则由透光或不透光的窗口组成，连续的几个窗口类似于条形码，它们共同构成对某一位置的编码，即位置编码的各有效位是沿圆周(切向)连续地分布于索引码道内的。该准绝对式码盘结合增量式和绝对式码盘的特点，减小了位置编码的码道数量，缩小了码盘的结构尺寸，继而缩小了以它为核心的编码器的结构尺寸，但在初始时，必须经过自引导过程才能获得第一个位置编码，而且若要获得较高的位数，就必须放置较多的光电探测器，这增加装调工艺的难度。

三、发明内容：

为了克服已有技术存在的缺陷，本发明的目的在于简化绝对式编码器的结构，缩小其体积，设计了一种单圈绝对式码盘。

本发明解决的技术问题：提供一种单圈绝对式码盘，解决技术问题的技术方案如图4所示。在单圈上由相间分布的透光区和不透光区码道3构成的，具体分布如下：