[发明专利]一种直线双码道绝对式钢带尺及其读取方法

说明书

本发明公开了一种直线双码道绝对式钢带尺及其读取方法，本发明包括钢带尺、第一探测头组、第二探测头组、第三探测头组和第四探测头组，所述钢带尺由绝对码道和标识码道构成。所述检测方式为：第一探测头组和第二探测头组检测绝对码道分别获得第一绝对编码和第二绝对编码，第三探测头组和第四探测头组检测标识码道分别获得第一标识编码和第二标识编码，根据第一绝对编码是否为零，选择相应的绝对编码和标识编码，最后根据绝对编码映射表和标识编码映射表获得绝对距离值和标识距离值，由此可得绝对位置。本发明的钢带尺具有分辨率高、量程大、制作简单、成本低和能够实时检测绝对位置的优点。

技术领域

本发明涉及位置测量技术研究领域，特别涉及一种直线双码道绝对式钢带尺及其读取方法。

背景技术

目前，在位置测量领域广泛使用的是光栅尺测量技术。光栅尺是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺常用作直线位移或者角位移的检测。

光栅尺分为增量式光栅尺和绝对式光栅尺。

增量式光栅尺的工作原理是利用光源和光栅尺的相对移动来对光进行调制，通过接收调制后的光信号获得位移信息。增量式光栅尺的缺陷是：1、断电或重启系统后需要重新进行参考点回零；2、造成误差累计。为克服增量式光栅尺的缺陷，绝对式光栅尺被提出。

绝对式光栅尺分为单码道绝对式光栅尺和多码道绝对式光栅尺。

单码道绝对式光栅尺的工作原理是：1、根据所需要的量程和分辨率确定单个绝对编码的码长N，经过数学推导产生一系列符合要求的二进制码，并将二进制码顺序刻录到光栅尺。2、编码阅读器一次读取光栅尺上的一个绝对编码(即N个二进制码)，因为每个绝对编码均独一无二，所以可通过查表的方式获得对应的距离值。单码道绝对式光栅尺的缺陷是：1、在编码码长不变的情况下，若增加量程则分辨率降低；若提高分辨率则量程缩短。于是提出多码道绝对式光栅尺。

多码道绝对式光栅尺是对单码道绝对式光栅尺的改进，不同处在于：1、多码道绝对式光栅尺具有多条码道，其中一条码道为绝对码道，另外若干条码道构成格雷码(或其它编码)。2、编码阅读器分别读取绝对编码和格雷码，绝对编码可以确定粗略的绝对位置，而在短距离范围内通过格雷码实现更高的分辨率，以弥补绝对编码在增加量程后分辨率降低的缺陷。多码道绝对式光栅尺的缺陷是：1、多码道的光栅尺制作困难，2、成本高，3、光栅尺和编码阅读器的体积增大，这不利于在狭窄的井道中安装。为了克服上述缺陷，提出双码道绝对式光栅尺。

双码道绝对式光栅尺的结构是：仅有两条码道，一条为绝对码道，一条为增量码道。工作原理是：编码阅读器读取绝对码道同时扫瞄增量码道，分别得到绝对编码和高分辨率的增量值，绝对编码通过查表得到绝对距离值，再结合高分辨率的增量值，可推得高分辨率的绝对位置。双码道绝对式光栅尺的缺陷是：1、由于使用增量码道，所以也存在增量码道的缺陷，即当断电或重启系统后仅能获得绝对编码而无法获得增量值，导致位置数据不精确，必须运行一段距离后才能获取到增量值；2、为了确保高分辨率，增量码道的光栅十分密集，这不仅导致光栅尺制作困难也提高成本。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种直线双码道绝对式钢带尺及其读取方法。

本发明一种直线双码道绝对式钢带尺包括钢带尺、第一探测头组、第二探测头组、第三探测头组、第四探测头组；

所述的钢带尺沿尺长度方向平行开有两条码道，一条码道为绝对码道，另一条码道为标识码道，且两条码道间隔大于L/2；所述标识码道上设置有多个间隔距离为L、半径为R的圆形小孔,则L为R的偶数倍且取值范围为6R到32R；所述绝对码道上与标识码道圆形小孔对应的位置均为码位，随后将根据m序列伪随机码生成的二进制码，当二进制为1时开半径为(L-2R)/2的圆形大孔，若二进制为0则不开孔；