[发明专利]一种一维绝对位置编码系统

说明书

技术领域：

本发明涉及绝对式位置编码器，特别是一种一维绝对位置编码系统，用于编码器码盘。

背景技术

许多精密仪器和自动化设备都需要依赖位置反馈信号工作，如数控机床、三座标测量机 等设备需要对直线位置进行传感，经纬仪则需要对角度位置进行传感，而编码器是最重要的 位置反馈装置。按被测量，编码器可分为直线编码器和角编码器，分别测量长度和角度的几 何量。按编码方式，编码器又可以分成增量式编码器和绝对式编码器两大类。不论增量式编 码器还是绝对式编码器，都是由壳体、转轴、光源、码盘和探测器组成。二者的本质区别仅 在于编码器的码盘所承载的编码系统不同。码盘上的编码系统的特性在根本上决定着编码器 的特性。

绝对式编码系统目前主要有下面几种实现方案。最老的方案是多码道方案，每条码道表 示二进制编码的某一位，编码能力取决于码道的多少。这种编码技术使码盘制造复杂，不适 合小型仪器使用。第二编码方案也是一种至少有两个码道的编码技术，各码道上都是等间距 条纹，与增量式相同，但不同码道上条纹的间距不同，绝对位置信息由各码道间构成的拍信 号的相位给出，如美国专利6366047、6384752。这种方案的缺点是必须有多个信号读取装置， 信号处理复杂，成本高。第三种编码方案是将增量式等间距编码条纹的码宽用于绝对位置的 编码，如美国专利5786593。这种方案的缺点是对精密测量码造成了损伤，影响测量精度。 本发明的目的是提供一种新型编码系统，其特点是编码系统由测量码和标识码融合而成，测 量码与传统的增量编码方式相同，标识码用于给出绝对位置信息。由于标识码与测量码很容 易无损伤分离，可以保证测量信号质量，实现高的测量精度。

发明内容

本发明的技术方案是：位置编码系统A包括测量码B和标识码C；测量码B由连续设置 在一维空间中等间距节点位置上的条码组成，各条码的宽度相等，条码区域由1表示，背景 区域由0表示，可表示成一两灰度的一维信号；标识码C由设置在一维空间中等间距节点位 置上的条码组成，条码的宽度可以取多个值，包括0，用于表示条码所在节点位置的状态， 连续的多个节点上条码的编码状态组合起来形成一个编码单元，标识每个条码所在节点的绝 对位置，条码区域由1表示，背景区域由0表示，可表示成一两灰度的一维信号；测量码B 和标识码C以下列方式融合形成位置码系统A：若测量码B＝1、标识码C＝1，则绝对位置码 A＝0；若测量码B＝1、标识码C＝0，则绝对位置码A＝1；若测量码B＝0、标识码C＝1，则绝 对位置码A＝1；若测量码B＝0、标识码C＝0，则绝对位置码A＝0。

本发明的其它技术特征为：

标识码C的第一个实施方案是：条码宽度取包括0在内的3个值，每个条码作为一个绝 对编码位，将其中的一个宽度取值状态作为码头，用于识别起始位，紧接着的N个条码的宽 度取另外两个值，分别作为0位置状态和1位置状态，构成一组N+1位的二进制的绝对编码 单元，用于表示节点的绝对位置。

标识码C的第二个实施方案是：条码宽度取包括0在内的2个值，两个相邻节点位置上 的条码构成一个四种变化状态的绝对编码位，将其中一个状态的编码位作为码头，用于识别 起始位，紧接着的N个编码位取其它三种变化状态，构成一组N+1位的三进制的编码序列， 用于表示节点的绝对位置。

标识码C中设置条码的节点的间距是测量码B中设置条码的节点的间距的一半的一倍或 多倍，且测量码B和标识码C中间距相同的节点重合。

测量码B和标识码C中设置条码的一维空间可以是线空间，也可以是角空间。

本发明提出一维绝对位置编码系统，可大幅降低标识码对测量信号的损伤，从而提高测 量精度。

附图说明

图1A是用于角度测量的测量码B的一种黑白两灰度表示的结构图

图1B是用于直线位置测量的测量码B的一种黑白两灰度表示的结构图

图1C是图1A、图1B所示测量码B在一维空间展开后的信号分布

图2A是按照标识码C的第一个实施方案给出的在一维空间展开后的第一种黑白两灰度 表示的结构图

图2B是图2A所示是标识码C在一维空间展开后的信号分布

图3是图1A、图1B所示测量码B和图2A所示标识码C融合后形成的编码系统A在 一维空间展开的黑白两灰度表示的结构图