[发明专利]单码道绝对式位置测量装置

说明书

本发明公开了一种单码道绝对式位置测量装置，装置包括：单码道测量基准单元，包括具有第一特性或第二特性的码元序列；绝对编码读取模块，通过扫描元件的传感单元对单码道测量基准单元采用特殊编码规则的码元序列进行扫描，运算后产生最初有效绝对编码；绝对编码校正模块，对最初有效绝对编码进行分析运算处理，得到校正后的最终有效绝对编码，对最终有效绝对编码进行运算或查表，获得粗绝对位置信息；增量位置信息生成模块，根据最终有效绝对编码生成增量位置信息；高分辨率位置信息生成模块，将增量位置信息与粗绝对位置信息相结合，得到高分辨率绝对位置信息。本发明具有分辨率高、成本低、存储空间要求低，序列检索速度快的优点。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其是涉及一种单码道绝对式位置测量装置。

背景技术

随着数控机床、机器人、工业自动化等领域精度要求的不断提高，对位置测量装置的要求也不断提高，不仅对结构体积有一定要求，还要求具有较高的分辨率。

常见的位置测量装置包括增量式和绝对式两种，增量式的特点是结构简单，响应迅速，易于小型化，但存在误差累积现象，当遭遇掉电故障时易造成数据丢失，且上电时需左右移动才能获取零位信号。绝对式位置测量装置具有固定零点，上电即可得到绝对位置信息，抗干扰能力强，且无累积误差，因此在几何量测量中相比增量式位置测量装置具有更强的适用性，其中，单码道绝对式位置测量装置由于更易于小型化，因此备受市场青睐。

现有的绝对式编码方式主要有格雷码、伪随机码和曼彻斯特码，格雷码编码方式由于码道数较多，读数单元沿径向排列紧密，不易于小型化，因此无法满足市场需求。伪随机码是目前比较主流的编码方式，但是由于伪随机码只能识别到某一位，无法进行再细分，如果想进一步提高分辨率，只能增加伪随机序列长度，不但会增加光电阵列的数量，而且还会因伪随机序列库增大而引起存储空间要求高，序列检索时间长，成本增加等问题，并且仅通过增加伪随机序列长度也很难满足机床等设备对分辨率的要求。将伪随机码曼彻斯特化，在同样位数伪随机编码的情况下能够获得更高分辨率的绝对位置信息，但是对于单码道绝对式位置测量装置来说，单独一个曼彻斯特码道的细分能力也是有限的，无法提供更高的分辨率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单码道绝对式位置测量装置，旨在解决现有技术中的上述问题。

本发明提供一种单码道绝对式位置测量装置，包括：

单码道测量基准单元，包括非周期性布置且宽度相等的具有第一特性或第二特性的码元序列；

绝对编码读取模块，用于通过扫描元件的传感单元对所述单码道测量基准单元采用特殊编码规则的码元序列进行扫描，运算后产生最初有效绝对编码；所述绝对编码读取模块具体用于：读取对码元序列进行扫描产生的模拟信号并译码生成所述最初有效绝对编码；所述绝对编码读取模块具体包括：

差分运算单元，包括m+1个差分模块，其中m个差分模块用于分别通过对应的第i个差分模块依次对相邻两个周期内间隔3个传感单元的相应传感单元产生的模拟信号A_i和A_i+4进行差分运算，分别得到差分结果RC_i，其中i=1，2，3，……，m，m为大于等于4的整数且为4的整倍数；

数值判断单元，包括i个判断模块，与所述差分运算单元连接，用于通过对应的第i个判断模块分别对所述差分结果RC_i进行判断，若所述差分结果RC_i接近于零则判断结果为1，否则判断结果为0；

逻辑与运算单元，包括m/4个运算模块，与所述数值判断单元连接，用于通过对应的运算模块分别对其对应的四组判断结果进行逻辑与运算，得到m/4个运算结果；其中，参与差分运算的两组传感单元若均处于增量周期“10”内时，运算结果为1，否则运算结果为0；