一种一维绝对位置编码系统技术方案

本发明专利技术涉及一种一维绝对位置编码系统，用于绝对式位置编码器的码盘。本发明专利技术的技术方案是：位置编码系统Ａ包括测量码Ｂ和标识码Ｃ；测量码Ｂ由连续设置在一维空间中等间距节点位置上的条码组成，各条码的宽度相等；标识码Ｃ由设置在一维空间中等间距节点位置上的条码组成，条码的宽度可以取多个值，包括０；测量码Ｂ和标识码Ｃ以下列方式融合形成位置码系统Ａ：若测量码Ｂ＝１、标识码Ｃ＝１，则绝对位置码Ａ＝０；若测量码Ｂ＝１、标识码Ｃ＝０，则绝对位置码Ａ＝１；若测量码Ｂ＝０、标识码Ｃ＝１，则绝对位置码Ａ＝１；若测量码Ｂ＝０、标识码Ｃ＝０，则绝对位置码Ａ＝０。本发明专利技术的方案，可降低标识码对测量信号的损伤，从而提高测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及绝对式位置编码器，特别是一种一维绝对位置编码系统，用于编码器码盘。
技术介绍
许多精密仪器和自动化设备都需要依赖位置反馈信号工作，如数控机床、三座标测量机 等设备需要对直线位置进行传感，经纬仪则需要对角度位置进行传感，而编码器是最重要的 位置反馈装置。按被测量，编码器可分为直线编码器和角编码器，分别测量长度和角度的几 何量。按编码方式，编码器又可以分成增量式编码器和绝对式编码器两大类。不论增量式编 码器还是绝对式编码器，都是由壳体、转轴、光源、码盘和探测器组成。二者的本质区别仅 在于编码器的码盘所承载的编码系统不同。码盘上的编码系统的特性在根本上决定着编码器 的特性。绝对式编码系统目前主要有下面几种实现方案。最老的方案是多码道方案，每条码道表 示二进制编码的某一位，编码能力取决于码道的多少。这种编码技术使码盘制造复杂，不适 合小型仪器使用。第二编码方案也是一种至少有两个码道的编码技术，各码道上都是等间距 条纹，与增量式相同，但不同码道上条纹的间距不同，绝对位置信息由各码道间构成的拍信号的相位给出，如美国专利6366047、 6384752。这种方案的缺点是必须有多个信号读取装置， 信号处理复杂，成本高。第三种编码方案是将增量式等间距编码条纹的码宽用于绝对位置的 编码，如美国专利5786593。这种方案的缺点是对精密测量码造成了损伤，影响测量精度。 本专利技术的目的是提供一种新型编码系统，其特点是编码系统由测量码和标识码融合而成，测 量码与传统的增量编码方式相同，标识码用于给出绝对位置信息。由于标识码与测量码很容 易无损伤分离，可以保证测量信号质量，实现高的测量精度。
技术实现思路
本专利技术的技术方案是位置编码系统A包括测量码B和标识码C;测量码B由连续设置 在一维空间中等间距节点位置上的条码组成，各条码的宽度相等，条码区域由1表示，背景 区域由0表示，可表示成一两灰度的一维信号；标识码C由设置在一维空间中等间距节点位 置上的条码组成，条码的宽度可以取多个值，包括0，用于表示条码所在节点位置的状态， 连续的多个节点上条码的编码状态组合起来形成一个编码单元，标识每个条码所在节点的绝 对位置，条码区域由l表示，背景区域由O表示，可表示成一两灰度的一维信号；测量码B 和标识码C以下列方式融合形成位置码系统A:若测量码B4、标识码Ol，则绝对位置码 A=0;若测量码B-1、标识码。=0，则绝对位置码A4;若测量码B-O、标识码C4，则绝 对位置码A-1;若测量码B-O、标识码C-O，则绝对位置码A-O。本专利技术的其它技术特征为标识码C的第一个实施方案是条码宽度取包括0在内的3个值，每个条码作为一个绝对编码位，将其中的一个宽度取值状态作为码头，用于识别起始位，紧接着的N个条码的宽度取另外两个值，分别作为0位置状态和1位置状态，构成一组N+1位的二进制的绝对编码 单元，用于表示节点的绝对位置。标识码C的第二个实施方案是条码宽度取包括0在内的2个值，两个相邻节点位置上 的条码构成一个四种变化状态的绝对编码位，将其中一个状态的编码位作为码头，用于识别 起始位，紧接着的N个编码位取其它三种变化状态，构成一组N+1位的三进制的编码序列， 用于表示节点的绝对位置。标识码C中设置条码的节点的间距是测量码B中设置条码的节点的间距的一半的一倍或 多倍，且测量码B和标识码C中间距相同的节点重合。测量码B和标识码C中设置条码的一维空间可以是线空间，也可以是角空间。本专利技术提出一维绝对位置编码系统，可大幅降低标识码对测量信号的损伤，从而提高测 量精度。附图说明图1A是用于角度测量的测量码B的一种黑白两灰度表示的结构图图1B是用于直线位置测量的测量码B的一种黑白两灰度表示的结构图图1 C是图1A、图1 B所示测量码B在一维空间展开后的信号分布图2A是按照标识码C的第一个实施方案给出的在一维空间展开后的第一种黑白两灰度 表示的结构图图2B是图2A所示是标识码C在一维空间展开后的信号分布图3是图1A、图l B所示测量码B和图2A所示标识码C融合后形成的编码系统A在 一维空间展开的黑白两灰度表示的结构图图4A是按照标识码C的第二个实施方案给出的在一维空间展开后的一种黑白两灰度表 示的结构图图4B是图4A所示是标识码C在一维空间展开后的信号分布图5是图1A、图l B所示测量码B和图4A所示标识码C融合后形成的编码系统A在 一维空间展开的黑白两灰度表示的结构图图6A是按照标识码C的第一个实施方案给出的在一维空间展开后的第二种黑白两灰度 表示的结构图图6B是图6A所示是标识码C在一维空间展开后的信号分布图7是图1A、图1 B所示测量码B和图6A所示标识码C融合后形成的编码系统A在 一维空间展开的黑白两灰度表示的结构图具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明图1A是按本专利技术的技术方案给出的用于角度测量的测量码B的一种黑白两灰度表示的结构图，图1B是按本专利技术的技术方案给出的用于直线位置测量的测量码B的一种黑白两灰 度表示的结构图。在一维空间展开后，图1A具有与图1B完全相同的结构。其中，黑色区域 为条码区域，条码等间距排列，条码宽度相等。显然该测量码与传统的增量编码器所用的编 码方式相同。图1 C是图1A、图1 B所示测量码B在一维空间展开后的信号分布。图2A是按本专利技术所提出的标识码C的第一种实施方案给出的在一维空间展开后的第一 种黑白两灰度表示的结构图，图2B是图2A所示是标识码C在一维空间展开后的信号分布。 其中，黑色区域为条码区域，条码等间距排列，条码宽度取了含有0的三个值，将码宽为0 的状态作为位置编码单元的码头，将另两个状态中宽度窄的作为位置码0，另一个状态作为 位置码l。所示的编码单元由11位组成，可提供21()=1024个绝对编码状态。图3是图1A、图1 B所示测量码B和图2A所示标识码C融合后形成的编码系统A在 一维空间展开的黑白两灰度表示的结构图。图4A是按本专利技术所提出的标识码C的第二个实施方案给出的在一维空间展开后的一种 黑白两灰度表示的结构图，图4B是图4A所示是标识码C在一维空间展开后的信号分布。 其中，黑色区域为条码区域，条码等间距排列。条码宽度取了含有0的两个值，并将宽度为 0的作为0位置编码状态，将另一个宽度状态的作为1位置编码状态。在这里将两个相邻的 码元组合成一个四状态的绝对位置编码位。其中，两个码元编码状态为00时作为码头，用作 起始位，两个码元编码状态为01作为三进制的0，两个码元编码状态为10作为三进制的1 ， 两个码元编码状态为11作为三进制的2。图中所示的编码单元由一个码头和6个编码位组成， 可提供36-729个绝对编码状态。图5是图1A、图1 B所示测量码B和图4A所示标识码C融合后形成的编码系统A在 一维空间展开的黑白两灰度表示的结构图。从图中可以看出，由于标识码C以阴阳结构镶嵌 在测量码B中，标识码C中相邻的两个组成位置编码位的码有了区分机制，这就消除个图4 所示编码机制中存在的模糊性，使无歧义编码成为可能。图6A是按本专利技术所提出的标识码C的第一种实施方案给出的在一维空间展开后的第二 种黑白两灰度表示的结构图，图6B是图6A所示是标识码C在一维空间展开后的信号分布。 其中，黑色区域为条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一维绝对位置编码系统，其特征是：位置编码系统Ａ包括测量码Ｂ和标识码Ｃ；测量码Ｂ由连续设置在一维空间中等间距节点位置上的条码组成，各条码的宽度相等，条码区域由１表示，背景区域由０表示，可表示成一两灰度的一维信号；标识码Ｃ由设置在一维空间中等间距节点位置上的条码组成，条码的宽度可以取多个值，包括０，用于表示条码所在节点位置的状态，连续的多个节点上的条码的编码状态组合起来形成一个编码单元，标识每个条码所在节点的绝对位置，条码区域由１表示，背景区域由０表示，可表示成一两灰度的一维信号；测量码Ｂ和标识码Ｃ以下列方式融合形成位置码系统Ａ：若测量码Ｂ＝１、标识码Ｃ＝１，则绝对位置码Ａ＝０；若测量码Ｂ＝１、标识码Ｃ＝０，则绝对位置码Ａ＝１；若测量码Ｂ＝０、标识码Ｃ＝１，则绝对位置码Ａ＝１；若测量码Ｂ＝０、标识码Ｃ＝０，则绝对位置码Ａ＝０。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方强，
申请(专利权)人：方强，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]