专利名称：一种两圈码道输出十位代码的绝对式矩阵金属编码盘的利记博彩app
技术领域：
一种两圈码道输出十位代码的绝对式矩阵金属编码盘
一、 技术领域本发明属于光电测试技术领域中涉及的一种两圈 码道输出十位代码的绝对式矩阵金属编码盘。
二、 技术背景光电轴角编码器是进行角位移、角速度测量的有 代表性的光电传感器，而编码盘又是光电轴角编码器进行数据采集的 核心元件，是由码盘和狭缝盘匹配构成的。最常用的码盘材料为玻璃， 在玻璃表面镀铬，再腐蚀铬层形成通光与不通光相间分布的码道；金 属编码盘的码盘与狭缝盘材料为金属，有的是反射式,有的是透射式， 所谓透射式是在圆形金属片上用腐蚀的方法形成通光与不通光相间 分布的码道；所谓单圈腐蚀就是在同一半径上形成通光与不通光相间 分布的码道；所谓绝对式矩阵编码盘，就是将码盘圆周分成若干个扇 形区间，每个区间刻划有不同位数的码道，与码道要求的狭缝盘进行 匹配，利用若干个读数头取出码盘与狭缝盘相匹配编排的电信号，经 过译码，处理成与传统码盘相同的周期二进制码。
随着工业化和高科技的发展与需要，对光电轴角编码器的抗冲击、 振动能力的要求越来越高，玻璃码盘在冲击、振动情况下容易破裂， 这样对编码器码盘材料的抗冲击、振动性能提出了新的要求，就要在 码盘与狭缝盘的材料、码道布局及狭缝盘的狭缝布局结构设计上采取 措施。
与本实用新型最为接近的已有技术是中国科学院长春光学精密机 械与物理研究所研制开发的小型绝对式矩阵编码器上采用的编码盘 (长春光机所主办的"光学机械"期刊1985年第5期P63-68曹振
夫著)，如图1和图2所示在图1中的码盘上，刻划有三圈码道，
第一圈码道分为两个区间，0° 180°为不通光区，180° 360°为 通光区。第二圈码道中0° 180°内刻有两条通光码道，通光码道 和不通光码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通光码道宽虔为 180° / (2X2) =45° ，靠近0°的码道和靠近18(T的码道为不通光 码道，其宽度为不通光码道的一半，即45° /2=22. 5° ; 180° 360 °内刻有一条通光码道，通光码道和不通光码道宽度相等，其宽度为 180° /2=90° ,靠近18(T的码道和靠近36(T的码道为不通光码道， 宽度为不通光码道的一半，即90。 /2=45° 。所以在180。 360°内， 180° 225°为不通光区，225° 315°为通光区，315° 360°为 不通光区；第三圈码道分为四个区间，这四个区间的码道分布是不同 的。在0° 90°的区间内刻有十六条通光码道，通光码道和不通光 码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通光码道宽度为90° /(16 X2) =2.8125° ，靠近O。的码道和靠近90。的码道为不通光码道， 其宽度为其他不通光码道的一半(1/2),即2. 8125。 /2=1. 40625。; 在90° 180°的区间内刻有八条通光码道，通光码道和不通光码道 宽度相等且相间分布，通光码道和不通光码道宽度为90° / (8X2) =5.625° ,靠近90°的码道和靠近18(T的码道为不通光码道，其宽 度为不通光码道的一半(1/2),即5.625° /2=2.8125。;在180° 270°的区间内刻有四条通光码道，通光码道和不通光码道宽度相等 且相间分布，通光码道和不通光码道宽度为90° / (4X2) =11. 25° , 靠近180°的码道和靠近270°的码道为不通光码道，其宽度为不通 光码道的一半(1/2),即11.25° /2=5.625。;在270° 360°的区 间内刻有二条通光码道，通光码道和不通光码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通光码道宽度为90° / (2X2) =22. 5° ，靠近270 °的码道和靠近360。的码道为不通光码道，其宽度为不通光码道的 一半(1/2)，即22.5° /2=11.25° 。
在图2所示的狭缝盘上，有三圈狭缝，第一圈狭缝a,在O。位置， 狭缝32在90°位置；
第二圈狭缝b1在0。位置，狭缝b2在180。位置；第三圈狭缝c1在0°位置，狭缝c2在90°位置，狭缝c3在180°位置，狭缝c4在 270°位置。
图1所示的码盘和图2所示的狭缝盘相匹配构成的矩阵编码盘， 只能输出八位码，编码器的测角分辨率只能达到360° /28=1.40625 ° =5062.5〃 ，这种码盘与狭缝盘为玻璃材料，在受到冲击、振动时 会破裂，不能满足编码器在冲击、振动情况下可靠性高的要求。
三、发明内容为了克服已有技术存在的缺点，本实用新型的目 的在于为提高编码器的抗冲击、振动的能力，编码盘采用金属材料， 同时也为提高输出位数，特设计一种绝对式矩阵金属编码盘。
本实用新型要解决的技术问题是:提供一种两圈码道输出十位代 码的绝对式矩阵金属编码盘。解决技术问题的技术方案如图3和图4 所示:包括码盘和狭缝盘。码盘与狭缝盘材料均采用0. 1毫米的铜片, 码盘和狭缝盘平行安装在编码器的主轴上，两者之间保持一定的间 隙，码盘随主轴转动。
码盘的码道布局如图3所示在码盘上有两圈码道，外边的一圈
码道由机械加工制成，里侧一圈码道由金属腐蚀的方法制成。外圈码
道分为两个区间，0° 180°为不通光区， 180° 360° 为 通光区，这种通光区输出的码称为A码。内圈码道由金属腐蚀制成，0° 22. 5°为不通光区，在22. 5° 67. 5°内刻有三十二条通光码 道，通光码道和不通光码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通光 码道宽度为45。 / (32X2) =0.703125° ，靠近22. 5。的码道和靠近 67.5°的码道为不通光码道，其宽度为不通光码道的一半，'即 0.703125。 /2=0. 3515625° ，这种通光区输出的码称为A,。码；67.5 ° 112.5°内刻有八条通光码道，通光码道和不通光码道宽度相等 且相间分布，通光码道和不通光码道宽度为45° / (8X2) =2.8125 ° ，靠近67.5°的码道和靠近112.5。的码道为不通光码道，其宽度 为不通光码道的一半，即2.8125° /2=1.40625° ,这种通光区输出 的码称为As码；112.5° 157.5°内刻有一条通光码道，通光码道 和不通光码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通光码道宽度为 45。 / (1X2) =22.5° ，靠近112. 5°的码道和靠近157.5°的码道 为不通光码道，其宽度为不通光码道的一半，即22.5° /2=11.25° ， 这种通光区输出的码称为As码；157.5° 202.5°内刻有两条通光 码道，通光码道和不通光码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通 光码道宽度为45。 / (2X2) =11.25° ,靠近157.5°的码道和靠近 202. 5°的码道为不通光码道，其宽度为不通光码道的一半，即11. 25 ° /2=5.625。,这种通光区输出的码称为As码；202.5° 247. 5° 内刻有十六条通光码道，通光码道和不通光码道宽度相等且相间分 布，通光码道和不通光码道宽度为45° / (16X2) =1.40625° ,靠 近202.5°的码道和靠近247.5。的码道为不通光码道，其宽度为不 通光码道的一半，即1.40625° /2=0.703125° ,这种通光区输出的 码称为&码；247.5° 292.5°内刻有四条通光码道，通光码道和 不通光码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通光码道宽度为45
° / (4X2) =5. 625° ，靠近247. 5°的码道和靠近292. 5°的码道为 不通光码道，其宽度为不通光码道的一半，即5.625° /2=2. 8125° ， 这种通光区输出的码称为&码；292.5° 360°内刻有一条通光码 道，292.5° 360°与0° 22. 5°和起来刻有一条通光码道，通光 码道和不通光码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通光码道宽度 为90° / (1X2) =45° ，靠近292. 5°的码道和靠近22. 5°的码道 为不通光码道，其宽度为不通光码道的一半，即45° /2=22. 5° ，这 种通光区输出的码称为A4。
狭缝盘的狭缝布局如图4所示，在狭缝盘上设有两圈狭缝，外边 的一圈设有四个狭缝，用a,、 a2、 a3、 34表示，a,在0°位置，&在 45°位置，33在90°位置，&在135°位置；狭缝宽0. 06毫米，内 外圆直径与码盘外圈码道的直径相同；里边的一圈设有八个狭缝，用 b!、 b2、 b3、 b4、 b5、 b6、 b7、 bs表示，b,在22. 5°位置，1)2在67. 5° 位置，h在112.5°位置，1)4在157.5°位置，bs在202.5。位置，b6 在247. 5°位置，b在292. 5°位置，bs在337. 5°位置，狭缝宽0.06 毫米，内外圆直径与码盘里圈码道的直径相同。
工作原理说明码盘与狭缝同轴安装在编码器的主轴上，码盘固 定在编码器主轴上，并随主轴一起转动，狭缝盘固定于基座上固定不 动，与码盘相对平行安装，两者之间保持一定的间隙，码盘与狭缝盘 之间相对转动，输出代码记录着编码器主轴转动的角位移位置。码盘 的外圈码道与狭缝盘的外圈的狭缝相匹配，码盘的里圈码道与狭缝盘 的里圈的狭缝相匹配，当码盘顺时针转动时，外圈狭缝、里圈狭缝在 遇到码盘上相对应的码道的通光区段时，呈现高电平状态输出；遇有 不通光区段时，呈现低电平状态输出。
外圈狭缝、里圈狭缝接收到的电信号如图5所示。A代表通光， 空格代表不通光，A4 Au代表各位码。
外圈狭缝a,在(T 180°接收到低电平信号，在180° 360° 接收到高电平信号，狭缝a,获得的码为传统码道的A,码；外圈狭缝 &在0° 135°接收到低电平信号，在135° 315°接收到高电平 信号，在315° ~360°接收到低电平信号；外圈狭缝&在0° 90 °接收到低电平信号，在90° 270°接收到高电平信号，在270 ° 360°接收到低电平信号，狭缝a3获得的码为传统码道的A2码； 外圈狭缝a4在0。 45°接收到低电平信号，在45° 225°接收到 高电平信号，在225° 360°接收到低电平信号；狭缝&2获得的码 与狭缝a4获得的码通过电路异或处理(也就是在同一区段内&2与& 一个为高电平状态一个为低电平状态时，32获得的码与狭缝a,获得的 码通过电路异或处理后为高电平，a2与&同为低电平状态或同为高电 平状态时，a2获得的码与狭缝a4获得的码通过电路异或处理后为低电 平，)，在0° 45°接收到低电平信号，在45° 135°接收到高电 平信号，在135° 225°接收到低电平信号，在225° 315°接收 到高电平信号，在315° 360°接收到低电平信号，这个码为传统 码道的A3码。
A1=a1A2=a2
A3=a2+4
里圈狭缝b,在O。 45°接收到传统码道的Aw码，在45° 90 °接收到传统码道的As码，在90° 135°接收到传统码道的A5码, 在135。 180°接收到传统码道的Ae码，在180° 225°接收到传
统码道的Ag码，在225° 270°接收到传统码道的A7码，在270° 360°接收到传统码道的A4码；里圈狭缝b2在0。 45°接收到传统 码道的As码，在45° 90°接收到传统码道的As码，在90° 135 °接收到传统码道的^码，在135° 180°接收到传统码道的A9码， 在180° 225°接收到传统码道的A7码，在225° 315°接收到传 统码道的A4码，在315° 360°接收到传统码道的A,。码；里圈狭缝 b3在0。 45°接收到传统码道的As码，在45。 90°接收到传统码 道的As码，在90° 135°接收到传统码道的Ag码，在135° 180 °接收到传统码道的A7码，在180。 270°接收到传统码道的A4码， 在270° 315°接收到传统码道的An)码，在315° 360°接收到传 统码道的As码；里圈狭缝b在0° 45°接收到传统码道的A6码， 在45° 90°接收到传统码道的A9码，在90° 135°接收到传统 码道的A7码，在135° 225°接收到传统码道的A4码，在225° 270°接收到传统码道的&。码，在270° 315°接收到传统码道的 A8码，在315。 360°接收到传统码道的As码；里圈狭缝bs在0。
45°接收到传统码道的A9码，在45。 90°接收到传统码道的A7码, 在90° 180°接收到传统码道的A4码，在180° 225°接收到传 统码道的Aw码，在225。 270°接收到传统码道的As码，在270。
315°接收到传统码道的As码，在315° 360°接收到传统码道的 Ae码；里圈狭缝bs在0° 45°接收到传统码道的&码，在45° 135°接收到传统码道的A4码，在135° 180°接收到传统码道的 Ai。码，在180° 225°接收到传统码道的A8码，在225° 270°接 收到传统码道的As码，在270° 315°接收到传统码道的&码，在 315° 360°接收到传统码道的Ag码；里圈狭缝b7在0。 90°接收到传统码道的A4码，在90° 135°接收到传统码道的A10码，在135 ° 180°接收到传统码道的A8码，在180。 225°接收到传统码道 的A5码，在225° 270°接收到传统码道的A6码，在270° 315。 接收到传统码道的A9码，在315° 360°接收到传统码道的A7妈； 里圈狭缝b8在0° 45°接收到传统码道的A4码，在45° 90°接 收到传统码道的A10。码，在90° 135°接收到传统码道的As码，在 135° 180°接收到传统码道的A5码，在180° 225°接收到传统 码道的A4码，在225° 270°接收到传统码道的A9码，在270° 315°接收到传统码道的A7码，在315° 360°接收到传统码道的A4码；
狭缝h、 b2、 b3、 b4、 b5、 b6、 b7、 b8接收到的电信号不是单 一信号，需要借助A,、 A2、 A3将b, bs处获得的信号分离出来。
A1 A2、 A3将码盘分成0° 45° 、 45° 90° 、 90° 135° 、 135° 180° 、 180° ~225° 、 225° 270° 、 270° 315° 、 315 ° 360°八个区间。775在0° 45°为高电平信号输出，在45 。 360°为低电平信号输出；在45° 90°时，^ ^A3为高电平信 号输出，在O。 45。和卯° 360°时，；^A3为低电平信号输出； 在90° 135°时，^A2A3为髙电平信号输出，在0° 90°和135 。 360°时，A1A2A3为低电平信号输出；在135° 180°时，^A2S 为高电平信号输出，在0° 135°和180° 360°时，^A2^为低 电平信号输出；在180° 225°时，A,A2^为高电平信号输出，在0 。 180°和225° 360°时，A1A2A3为低电平信号输出；在225° 270°时，A,A2A3为高电平信号输出,在0。 225°和270° 360° 时，A1A2A3为低电平信号输出；在270° 315°时，A1A2A3为高电平信号输出，在0° 270°和315° 360°时，A1a2A3为低电平信号 输出；在315° 360°时，A1a2A3为高电平信号输出，在0° 315
°时，A1a2A3为低电平信号输出。
由图5可知，
信号A4的获得在0° 90° b7处获得A4，在90° 180° b5处 获得A"在180° 270° b3处获得A4，在270° 360° b1处获得A4，
A4= b7a1a2+b5a1a2+b3a1a1+b1a1a2
信号As的获得在0° 45° b3处获得As，在45° 90° b2处 获得As,在90。 135° b1处获得A5，在135° 180。 b8处获得A5, 在180° 225° b7处获得A5，在225° 270° b6处获得A5，在270 。 315. b5处获得A5，在315。 360° b4处获得a5。
a5=b3a1a2a3+b2a1a2a3+b1a1a2a3+b8a1a2a3+b7a1a2a3+b6a1a2a3+b5a1a2a3+b4a1a2a3
信号A6的获得在0° 45° b4处获得A6，在45° 90° b5处 获得A5，在90。 135° b2处获得A6，在135。 180° b7处获得A6， 在180° 225° b5处获得A6，在225° 270° b7处获得A6，在270 ° 315。 b6处获得A6，在315° 360。 b5处获得a6。
A6= b4a1a2a3+b3a1a2a3+b2a1a2a3+b1a1a2a3+b8a1a2a3+b7a1a2a3+b6a1a2a3+b5a1a2a3
信号A7的获得在0° 45° b6处获得A7,在45° 90° b5处 获得A7,在90° 135° b4处获得A7,在135° 180。 b3处获得A7, 在180。 225。 b2处获得A7,在225° 270° b1处获得A7，在270 。 315° b8处获得A7，在315。 360° b7处获得a7。
A7= b6a1a2a3+b5a1a2a3+b4a1a2a3+b3a1a2a3+b2a1a2a3+<formula>see original document page 13</formula>
信号As的获得在0° 45° b2处获得As，在135° 180° b,处 获得As,在卯° 135° b8处获得As，在135° 180° b7处获得A8， 在180° 225° b6处获得As,在225° 270° bs处获得A8，在270 。 315° b4处获得A"在315。 360° 1)3处获得A8。
<formula>see original document page 13</formula>
信号A9的获得在0° 45° bs处获得A9，在45° 90° h处 获得Ag，在卯° 135° b3处获得A9，在135° 180° 1)2处获得&， 在180° 225° th处获得A9，在225° 270° bs处获得A9，在270 ° 315° b7处获得A9，在315° 360° b3处获得A9。<formula>see original document page 13</formula>
信号A,o的获得在0° 45° t^处获得A,。，在45° 卯° b8 处获得A,。，在卯° 135° b7处获得Aw，在135° 180° be处获得 A10，在180。 225。 bs处获得Au)，在225° 270° b4处获得A,。，在 270。 315° b3处获得Ai。，在315。 360° 132处获得A10。
<formula>see original document page 13</formula>
本实用新型的积极效果与已有技术比较，已有技术三圈码道与 三圈狭缝匹配只能输出八位码，为玻璃码盘，本发明为金属码盘，二 圈码道与二圈狭缝匹配输出十位码，外圈由机械加工实现，内圈由腐 蚀方法实现，制作容易，输出位数高于原有技术，抗冲击、振动能力 强，提高编码器可靠性。
图l是已有技术中码盘码道的布局结构示意图， 图2是已有技术中狭缝盘上狭缝的布局结构示意图。图3是本实用新
型的码盘码道的布局结构示意图，图4是本实用新型的狭缝盘上狭缝 的布局结构示意图，图5是本实用新型工作原理说明的外圈码道与外 圈狭缝匹配在不同角度接收到的电信号显示示意图。图6是本实用新 型工作原理说明的内圈码道与内圈狭缝匹配在不同角度接收到的电 信号显示示意图。
五具体实施方式
本实用新型中的码盘码道布局按图3所示的
结构实施，狭缝盘的狭缝布局按图4所示的结构实施。码盘和狭缝盘 的基底采用0. 1毫米的铜片，在码盘上设有两圈码道，外边的一圈码 道由机械加工制成，外边的一圈码道由金属腐蚀法制成。所谓腐蚀法 就是在要腐蚀的铜片上涂光刻胶，在码盘刻划机上在K9玻璃盘上刻 划出图3、图4的码盘及狭缝盘，以这两块玻璃编码盘为母盘，将涂 了胶的铜片在暴光机上暴光及显影后，在铜片上有一部分胶保留下 来，再用电解的方法使有胶的部分为通透状态，从而制成金属编码盘。
权利要求1. 一种两圈码道输出十位代码的绝对式矩阵金属编码盘，包括码盘和狭缝盘，两者同轴、平行、并保持一定的间隙安装在编码器的主轴上，码盘固定在编码器主轴上，随主轴转动，狭缝盘固定在基座上固定不动；其特征在于码盘及狭缝盘材料为0.1毫米厚的铜片，在码盘上设计有两圈码道；外圈码道分为两个区间，0°～180°为不通光区，180°～360°为通光区；内圈码道在0°～22.5°为不通光区，在22.5°～67.5°内刻有三十二条通光码道，通光码道和不通光码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通光码道宽度为45°/(32×2)＝0.703125°，靠近22.5°的码道和靠近67.5°的码道为不通光码道，其宽度为不通光码道的一半，即0.703125°/2＝0.3515625°；在67.5°～112.5°内刻有八条通光码道，通光码道和不通光码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通光码道宽度为45°/(8×2)＝2.8125°，靠近67.5°的码道和靠近112.5°的码道为不通光码道，其宽度为不通光码道的一半，即2.8125°/2＝1.40625°；在112.5°～157.5°内刻有一条通光码道，通光码道和不通光码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通光码道宽度为45°/(1×2)＝22.5°，靠近112.5°的码道和靠近157.5°的码道为不通光码道，其宽度为不通光码道的一半，即22.5°/2＝11.25°；在157.5°～202.5°内刻有两条通光码道，通光码道和不通光码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通光码道宽度为45°/(2×2)＝11.25°，靠近157.5°的码道和靠近202.5°的码道为不通光码道，其宽度为不通光码道的一半，即11.25°/2＝5.625°；在202.5°～247.5°内刻有十六条通光码道，通光码道和不通光码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通光码道宽度为45°/(16×2)＝1.40625°，靠近202.5°的码道和靠近247.5°的码道为不通光码道，其宽度为不通光码道的一半，即1.40625°/2＝0.703125°；在247.5°～292.5°内刻有四条通光码道，通光码道和不通光码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通光码道宽度为45°/(4×2)＝5.625°，靠近247.5°的码道和靠近292.5°的码道为不通光码道，其宽度为不通光码道的一半，即5.625°/2＝2.8125；在292.5°～360°内刻有一条通光码道，292.5°～360°与0°～22.5°和起来刻有一条通光码道，通光码道和不通光码道宽度相等且相间分布，通光码道和不通光码道宽度为90°/(1×2)＝45°，靠近292.5°的码道和靠近22.5°的码道为不通光码道，其宽度为不通光码道的一半，即45°/2＝22.5°；在狭缝盘上设有两圈狭缝，外边的一圈设有四个狭缝，用a1、a2、a3、a4表示，a1在0°位置，a2在45°位置，a3在90°位置，a4在135°位置；狭缝宽0.06mm，内外圆直径与码盘外圈码道的直径相同；里边的一圈设有八个狭缝，用b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8表示，b1在22.5°位置，b2在67.5°位置，b3在112.5°位置，b4在157.5°位置，b5在202.5°位置，b6在247.5°位置，b7在292.5°位置，b8在337.5°位置，狭缝宽0.06mm，内外圆直径与码盘里圈码道的直径相同。
专利摘要一种两圈码道输出十位代码的绝对式矩阵金属编码盘，属于光电测试技术领域中涉及的一种绝对式矩阵编码盘，本实用新型要解决的技术问题是提供一种两圈码道输出十位代码的绝对式矩阵金属编码盘。技术方案是包括码盘和狭缝盘，材料为0.1毫米厚的铜片，两者同轴、平行并保持一定间隙安装在编码器的主轴上，码盘随主轴转动，狭缝盘相对不转动。在码盘上设计有两圈码道，每圈码道的通光区和不通光区的布局各有不同，在狭缝盘上设计有两圈狭缝，每圈狭缝的设置位置各有不同，码盘顺时针转动时，码盘与狭缝盘相对转动，各圈狭缝在通光时接收到高电平信号，不通光时接收到低电平信号，该编码盘输出十位周期二进制码，有强的抗冲击、振动能力。
文档编号G01D5/26GK201078739SQ20062014955
公开日2008年6月25日 申请日期2006年12月14日 优先权日2006年12月14日
发明者赵志巍 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所