[发明专利]一种光电轴角编码器的快速编码方法

说明书

本发明提出一种光电轴角编码器的快速编码方法，将哈夫曼编码算法应用到单圈光电轴角编码器中，实现码盘崭新的单圈编码方法。该方法利用构建好符合条件的哈夫曼二叉树，通过做标记避免重复遍历的方式设定构建好的二叉树的特殊遍历扫描顺序，以此顺序进行遍历，在每一个叶节点处得到的从根到叶节点的编码就是码盘所需要的位移连续码的编码组。本发明提出了光电轴角编码器全新的单圈编码方式，能够大大提高编码速度，降低算法复杂度，是一种切实可行的编码方式。

技术领域

本发明属于光电技术领域，具体涉及一种光电轴角编码器的快速编码方法。

背景技术

光电轴角编码器作为一种高精度的测角器件，编码盘是光电轴角编码器的核心器件，现有的编码方式有：自然二进制码、周期二进制码也称为“格雷码”、十进制码、六十进制码、绝对码条码、正弦条码、位移连续码等。上世纪九十年代提出了单圈绝对式编码技术，是基于对上述编码方式的研究，在格雷码的基础上提出的一种新型编码技术。它是将传统的径向编码改为仅仅刻在一个码道的纵向编码，编码方式多种多样。这种单码道的编码方式大大减小的码盘尺寸，在一个同心码道即可完成所有编码值的刻画，降低了码盘的刻画难度，缩小了编码器的体积，减轻了重量。

因此各个国家的各大科研机构都纷纷开始对单圈编码方式进行探索，最早瑞士和日本的几家公司根据这一原理设计开发出了相应的编码测角仪器，国内也有光电技术研究所和长春光机所为代表的几家机构提出了新的设计方案。郑洪提出位移连续码的编码方式，此种编码是由一种位数等长的由“0”“1”组成的编码，它的任何一个编码的后继编码可以视为其前趋编码平移一位后再补一个“1”或“0”，一般向左平移，去掉最左一位并在最右端之后补位。此种单圈编码方式采用循环编码的模式，大大减少了编码长度及位数，降低了码盘在同等编码数位下的刻画难度。如果按照传统流程实现连续位移码，为保证编码的唯一性要不断进行查重删除程序，算法复杂度高，对于高位数编码程序运行时间冗长。

哈夫曼是一类带权路径长度最短的树，树的带权路径长度是指树中所有叶子节点到根节点的路径长度与该叶子节点权重的乘积之和，如果在一颗二叉树中共有n个叶子节点，用W_i表示第i个叶子节点的权值，Li表示第i个叶子节点到根节点的路径长度，则该二叉树的带权路径长度为以下公式所示：WPL＝W1*L1+W2*L2+...Wn*Ln。将二叉树编码的想法结合到光电轴角编码器中来，提出新的编码方式，提高编码速度，成为一种崭新的编码方法。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种利用优化哈夫曼编码，构建最优二叉树进行位移连续码的编码方法，该方法具体实现了光电轴角编器码盘的编码算法，算法简单可行，有实际应用价值，能提高单圈编码的编码速度，最终得到的位移连续码可以降低码盘的刻画线数，简化了制作工艺。

本发明采用的技术方案为：一种光电轴角编码器的快速编码方法，包括以下步骤：

步骤(一)：构造符合要求的哈夫曼树，根据光电轴角编码器编码要求，需要建立一棵根节点权值相等的满二叉树；

步骤(二)：设置结点分支的字符，构造哈夫曼编码树；

步骤(三)：改变哈夫曼遍历顺序，实现位移连续码输出。

进一步地，所述哈夫曼编码树是由权值相等的叶子结点构成，构建完成后为一棵满二叉树。

进一步地，所述构建的哈夫曼编码树，将每棵树的左分支编码设置为字符0，右分支编码设置为字符1，将从根节点到最下方的叶子节点经过路径上分支字符组成的字符串作为叶子节点字符的编码。

进一步地，遍历顺序为：从第一条支路进行遍历，对遍历后的支路做标记，保证遍历的唯一性，记录下字符串；按照上一个记录下的字符串后n-1位字符进行遍历相应的支路，最后一位字符的选择首先本着不与之前编码重复的原则，其次本着先“0”后“1”的原则进行扫描，如果两条原则都不符合则反查前一条已经入编码集的编码，将其删除出编码集。