[发明专利]起始位置指示器、包括起始位置指示器的编码器位置测量系统、以及探测起始位置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及编码器，且更具体涉及用于在增量编码器上确定起始位置的方法和组件。 

背景技术

在多种工业控制应用中，有利的是机器控制系统知道作业机器的某些部件的位置、诸如升降机构的高度（线性位置）或转向应用的转动部件的位置（转动位置）。理想地，使用绝对测量装置使得只要对控制系统通电，就得知机器的位置。遗憾的是，这些装置复杂且难以应用。 

替代方式是使用增量编码器1，诸如图1所示，其测量作业机器部件以及安装到作业机器上的传感器2和目标挡标3的相对移动以探测该部件何时处于已知“起始”位置。增量编码器1然后可用于跟踪作业机器的移动。传感器2通常是能够探测金属的开/关式近程式开关，且该开关通常与由与开关兼容的材料、通常是钢制成的目标挡标3结合使用。目标挡标3然后通过作业机器部件靠近开关2而移动，且起始位置成为开关探测到从感测到金属过渡到未感测到金属和/或从未感测到金属过渡到感测到金属的单个点。 

如图1所示用于转动应用的一种已知目标挡标3由金属盘组成，该金属盘具有切除部分4或槽口，并然后固定到作业机器的转动部件5。传感器2然后垂直于目标挡标3安装，使得当目标挡标3和作业机器部件转动时，其可感测金属的存在与否。目标挡标3从存在金属过渡到不存在金属（和/或相反）的单个点指示“起始”位置，该位置通常在转向机构的正前方位置处或附近。 

该标准类型的目标挡标通常称为“半月”形挡标系统，因为一半仍有金属存在而另一半已去除金属。操作时，作业机器会在接通电源时读取近程式开关的状态，并然后移动作业机器部件直到找到起始位置为止。从该位置，增量编 码器用于跟踪作业机器的移动。目标挡标可尺寸减小以至稍微超过整圆的90度，从而便于部件的安装和维护。超过90度的过大尺寸用于适应机构的任何超行程和/或部件公差。 

多个作业机器设计成在达到运行状态之后自动启动其归位程序。在该情况下,起始开关的初始状态提供确定哪种方式移动作业机器以到达起始位置的信息。如果起始开关不作用，则作业机器可能沿错误方向移动和/或移过预期起始位置。在诸如转向的多种其它应用中也可有效地使用手动归位程序，尤其是当对绝对位置的需要并不是作业机器运行的关键因素时。 

用图1的半月型目标挡标，作业机器可在极端位置之一处起动，并然后其必须移动90度以找到起始位置。因为归位速度通常受到限制，这会花费几秒来完成，且这也会造成作业机器的显著磨损。在转向系统的情况下，作业机器轮胎通常在车辆停止时转动，造成轮胎的大量擦损和磨损。在作业机器静止时转动方向盘也需要最大扭矩，对转向系统的各部件造成最大应力。该相同设计可扩展以允许更大的移动角度，但最大移动必须限于小于360度否则将形成两个起始位置且起始位置不是唯一的。增加移动角度还会增加找到绝对位置所需的最大可能移动量。 

增量正交编码器会要求作业机器部件的过度移动以到达“起始”位置。该扩展移动在生产力损失方面、机器磨损方面以及操作人员方便性方面会非常不理想。因此，需要用于快速确定增量编码器上起始位置的方法和组件。 

发明内容

本发明提供一种起始位置指示器，其用绝对编码器的特性增强增量编码器的功能性而没有绝对编码器的复杂性。在本发明的一实施例中，起始位置指示器包括具有多个记号的目标挡标。多个记号中的相邻记号对限定多个记号中每个相邻记号对之间的各部分。每个部分具有宽度，其中各部分中一个的宽度大于各部分中另一个的宽度。传感器顺次感测多个记号中两个相邻的记号，以确定限定在两个相邻记号之间的部分的宽度。 

另一方面，本发明提供一种探测起始位置的方法。该方法包括：探测具有限定多个部分的多个记号的目标挡标上限定一部分的第一边缘的第一记号；探 测限定部分的第二边缘的第二记号；基于所述第一边缘相对于所述第二边缘的位置计算所述部分的宽度；以及将宽度与宽度列表相比较。宽度列表中的每个宽度对应于多个部分中的至少一个部分，其中宽度列表中各宽度的至少一个大于宽度列表中各宽度的另一个。 

又一方面，本发明提供一种编码器位置测量系统，包括起始位置指示器和增量编码器。起始位置指示器具有由多个记号限定的多个起始位置。增量编码器测量记号的相对位置以确定所述起始位置中一个的绝对位置。 

本发明的这些和其它方面将会从以下说明书中显现出来。在详细说明书中，将参照附图描述本发明的较佳示例性实施例。该实施例并不表示本发明的全部范围；而是本发明也可应用在其它实施例中。因此，应当参照权利要求书来解释本发明的范围。 

附图说明