[发明专利]一种高标定余量编码器

说明书

本发明提供一种高标定余量编码器，包括：标尺光栅、指示光栅、光电接收器和光源；标尺光栅设有用于单圈计数的游标码道组和用于多圈计数的格雷码道组，格雷码道组包括至少二条格雷码道；本发明通过增加格雷码道的数量提高编码器的标定余量，进而提高编码器的容错能力，保证不同工况下编码器均可正常工作；本发明还采用蓝光光源，增大光源的有效发光半径，提高发光效率，提高编码器的可靠性。

技术领域

本发明涉及编码器领域，特别涉及一种高标定余量编码器。

背景技术

光电编码器是一种集光、机、电为一体的数字检验装置，它是一种通过光电转换电路将输至轴上的机械、几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，它主要用于速度或位置的检测。具有精度高、响应快、性能稳定可靠等优点。

光电编码器可采用游标式编码，游标式编码是依据游标卡尺的原理进行编码的，即在标尺光栅上刻有3圈码道，分别标记为N(游标码道)、M(主码道)、S(段码道)，码道之间依次错开一定的相位。

采用游标编码方式时，理论上M、S、N三条码道的零位在同一固定位置，在标尺光栅旋转过程中，三条码道零位一起开始、一起结束，但是由于零件加工误差、安装误差以及温度导致的标尺光栅形变的存在使三条码道无法保证在同一位置，因此需要对三条码道进行同步运算，同步运算的过程即标定过程，标定允许最大的范围为标定允差，随着编码器位数的提高，标定允差的范围会减小，标定余量越大，编码器性能越可靠。

因此随着编码器小型化、高精度编码器的市场需求，如何提高标定余量范围是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

现有的基于透射式原理的编码器，它们的LED光源都为红外光或红光，此类光源的发光波长较长，发光效率较低，当光栅上刻划的窗口宽度＜0.025mm时，会因光电转换效率低而导致信号不稳定。

现有的小型封装LED采用的管壳，标准尺寸都为φ4.7mm，当内部发光芯片为红外光或红光时，发出光的有效半径仅为φ2.9mm至3mm，限制了光栅的有效刻划区的面积。

现有的高分辨率光学系统都是通过双发光系统、大封装LED(φ6mm，φ7mm等)来解决，这样导致产品的尺寸变大，无法实现小型化。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种高标定余量编码器。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

一种高标定余量编码器，包括：标尺光栅、指示光栅、光电接收器和光源；标尺光栅设有用于单圈计数的游标码道组和用于多圈计数的格雷码道组；

游标码道组包括M码道、N码道和S码道，M码道、N码道和S码道均刻划有沿码道规则分布的多个透光区域，格雷码道组包括至少二条格雷码道，每条格雷码道均为规律分布的明暗相间条纹；指示光栅设有与游标码道组和格雷码道组对应的至少五条码道，指示光栅的每条码道均刻划有沿码道规则分布的多个透光区域；

编码器的标定余量与N码道在编码器输出的二进制信号中的使用位成反比，通过增加格雷码道的数量来减少N码道在编码器输出的二进制信号中的使用位，进而提高编码器的标定余量。

优选地，光源为蓝光光源。

优选地，N码道、M码道和S码道从外至内顺序排布，至少二条格雷码道分别置于M码道与N码道之间、M码道与S码道之间、N码道的外侧或S码道的内侧。

优选地，标尺光栅上的M码道、N码道、S码道和全部格雷码道的几何中心重合；指示光栅上的全部码道的几何中心重合。

优选地，指示光栅的全部码道的最小外接圆的几何中心与M码道的几何中心重合。

优选地，最小外接圆的直径小于光源的有效发光直径。