Ccd码筒式角度传感器的制造方法

文档序号:6201114阅读:148来源:国知局
Ccd码筒式角度传感器的制造方法
【专利摘要】CCD码筒式角度传感器解决了用码筒式二维分级编码条码标尺代替码盘刻度进行角度测量技术问题,属测量仪表【技术领域】。其特征在于:码筒内侧面置有的码筒式条码标尺将码筒周长等分为n个码字区,每一码字区由码头和码尾两部分组成,码头由TDAB码编码,从下向上依序排列,码尾为码头上方的矩形区域,且矩形区域内从下向上作对角线,利用CCD的焦线与所述对角线交点,作该码字区角度的精细测量。本实用新型创新点在于:使用“分级编码条码标尺”(ZL201110432176.0)编码技术,并进一步发展成二维分级编码条码标尺,以适应线性CCD器件读码方向和转角方向不一致的需要。CCD码筒式角度传感器优点是:数据处理简单,一次读码就可得出实测转角,测量精度高。
【专利说明】CCD码筒式角度传感器【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种角度传感器,尤其涉及一种光电CCD码筒式角度传感器,属工业自动化测量仪表【技术领域】。
【背景技术】
[0002]角度传感器是仪表测量、工业自动化、航空航海等领域的一种重要的传感器。在测控系统中,经常要使用角度传感器采集各种角度参数或对转动机构进行测速。在飞行姿态控制系统中,精密角度测量更是获得高精度定位的关键技术和设备。角度传感器的测量原理多种多样,常用的有电位器式、光电码盘式、光栅式等。电位器式结构简单,但触点易磨损,分辨率不高。码盘式、光栅式精度及分辨率较高,角度测量范围宽,但体积较大,后继测量电路比较复杂。目前码盘式角度传感器应用较为广泛,但受到码盘刻线,轴的安装及电气响应等因素影响,难以达到角秒级的分辨率。
[0003]线性C⑶器件 在条形码扫描已经广泛应用的时候,人们也尝试将它用于角度测量。专利号为200310100209.7,名称为“单圈绝对式角度编码器的通用编码方法”的中国发明专利,以及专利号为200810116109.6,名称为“光电式角度传感器”的中国发明专利,都实现了线性CCD在码盘式角度传感器的应用。线性CCD器件是高度集成线状排列尺寸微小的光电管,它在测量线度方向上可给出极其细微而又众多的信息,在线性CCD的各种应用中,常常伴随有各种条形码,将需要测量的信息以条形码形式集中在CCD的焦线上,供CCD读码。但上述专利仍旧延用了在码盘上刻槽,点光源聚焦后透射过刻槽,照射到线性CXD上,获取测量信息。码盘的设计,制作难度高,而且很难充分发挥线性CCD器件在线度上测量信息量大,精度高的特性。由于CCD器件较长,尽管刻槽都安排在码盘的边缘处,码盘也较大,设计的传感器体积较大,CCD码盘式角度传感器,很难充分发挥出CCD读码的长处。
[0004]名称为“分级编码条码标尺”的中国发明专利(专利号为201110432176.0),公开了一种DAB编码分级编码条码标尺,能使用较少的码元组合实现大量程水准测量,并具有条码密度低的特点,给远距离测量条码定位创造了良好的条件,但在将这一新技术应用到码盘式角度传感器中时,长长的条码标尺和长长的CCD器件与码盘式角度传感器又不相容。

【发明内容】

[0005]本实用新型的目的是:克服现有技术CCD码盘式角度传感器的缺陷,提供一种测量结构简单、易于实现、并且使用方便的CCD码筒式角度传感器,以线性CCD器件和分級编码条码标尺为主要部件,以码筒式二维分级编码条码标尺代替传统的码盘刻度,用线性CCD器件进行角度测量。
[0006]为达到上述目的,釆取的技术方案是:C⑶码筒式角度传感器,包括码筒、线性CXD器件和电路板,其特征在于:所述码筒呈圆筒状,所述码筒的筒壁内侧面置有码筒式条码标尺,所述线性CCD器件和照明灯与所述电路板固定连接,且面向所述码筒式条码标尺轴向安装,并通过连杆随输出轴的旋转而旋转;[0007]所述码筒式条码标尺为二维分級编码条码标尺,将码筒周长η等分,每一等分为一码字区,对应360/η度角;每一码字区由码头和码尾两部分组成,码头TDAB码编码,置于所述码筒式条码标尺的下端,所述TDAB码由从下向上依序排列的T码、D码、A码、B码组成;码尾为所述码头上方的矩形区域,所述矩形区域内从下向上顺时钟方向倾斜设置有一条对角线,由CCD焦线与所述对角线相交点的髙度得到所述CCD焦线在所述码字区的精细角度,所述CCD焦线的下端从码头TDAB码读得所述码字区的起始角度,所述精细角度与起始角度之和为测得的实际角度。
[0008]所述T码为圈数计数器,由与测角圈数相等的等间距的圆环线组成;所述D码有二根D码条,按宽度不同分别对应二进制位值O或I,构成二进制二位;所述A码、B码各有一根码条,按宽度不同分别对应三进制位值的0、1、或2,构成AB码三进制二位;同一码字区TDAB码计数值一致,代表其所在码字区的区号,各码字区的区号从刻度始端朝向终端方向依序递增,且每次递增的增量值为I。
[0009]所述照明灯为LED灯或激光照明灯。
[0010]所述D码有二根D码条,每根D码条按宽度分成二种:宽0.2_对应二进制位值0,宽0.4mm对应二进制位值1,形成二进位制二位;所述A码、B码各有一根码条,按宽度分成0.2mm、0.4mm和0.6mm三种,分别对应三进制位值的O、1、2,形成三进位制二位。
[0011 ] 每两根相邻的D码条之间,或A码条、B码条之间,或D码条与A码条、B码条之间,
均留有空隙。
[0012]本实用新型主要创新点在于:(I)将专利号为201110432176.0,名称为“分级编码条码标尺”中国专利DAB条码分级编码技术应用到CCD码筒式角度传感器中;(2)通过等分码字区,所在码字区的码尾作对角线的方法,将一维分级编码条码标尺发展成二维分级编码条码标尺,以适应线性CCD器件读码方向和转角方向不一致的需要,达到角度细分的目的。
[0013]本实用新型以码筒式二维分级编码条码标尺代替传统的码盘刻度,用于线性CCD进行角度测量的积极效果在于:
[0014](I)码筒式条码标尺为线性CXD提供了完整的角度测量信息,一次读码,就可以很容易计算出绝对转角,数据处理简单,精度高。当码筒直径为40.1lmm时,理论分辨率可达8角秒;
[0015](2) CXD码筒式条码标尺比传统方法在CXD码盘上刻槽制作容易,CXD码筒式角度传感器结构简单,部件少,制作成本低,占用空间小。
【专利附图】

【附图说明】
[0016]以下根据【专利附图】
附图
【附图说明】和【具体实施方式】对本实用新型作进一步说明。
[0017]图1为CXD码筒式角度传感器结构示意图;
[0018]图2为单圈角度测量码筒式条码标尺平面展开图;
[0019]图3为多圈角度测量码筒式条码标尺平面展开图;
[0020]图4为CCD焦线所在码字区码尾矩形区域平面展开图,图示测量CCD焦线与码尾对角线交点E在当前码字区的精细角度原理图。
[0021]图中,I一码筒,2—输出轴,3—连杆,4一电路板,5—码筒式条码标尺,6—线性CCD器件,7—照明灯,8— CXD焦线,9一码尾对角线。
【具体实施方式】
[0022]以下结合【专利附图】
附图
【附图说明】和【具体实施方式】对本实用新型作进一步描述,旨在使本领域普通技术人员能更好地理解本实用新型,但同时应当注意到,本实施例并不是用于限制本实用新型,凡是采用与本实用新型相似结构或等同替代,均应列入本实用新型的保护范围。
[0023]图1为CXD码筒式角度传感器结构图。由图1所示可见,CXD码筒式角度传感器,包括码筒1、线性CXD器件6和电路板4,其特征在于:所述码筒I呈圆筒状,所述码筒I的筒壁内侧面置有码筒式条码标尺5,所述线性CXD器件6和照明灯7与所述电路板4固定连接,且面向所述码筒式条码标尺5轴向安装,并通过连杆3随输出轴2的旋转而旋转。
[0024]图2和图3为所述码筒式条码标尺5的平面展开图。图示所述码筒式条码标尺5为二维分級编码条码标尺,将码筒周长η等分,每一等分为一码字区,对应360/η度角;每一码字区由码头和码尾两部分组成,码头TDAB码编码,置于所述码筒式条码标尺的下端,所述TDAB码由从下向上依序排列的T码、D码、A码、B码组成;二维分级编码条码标尺5的高度与线性CCD有效测量长度相等。测量时线性CCD —次读数中,可从对应的线性CCD焦线8下端对码头TDAB码读数求出码字区号,获得当前码字区到起点的起始角度Θ i,再从码尾区CCD焦线8与对角线9交点E的高度,可得出当前码字区中的精细角度Θ 2,当前码字区的起始角度Θ I与精细角度Θ 2 二者之和,即为测得的总角度。
[0025]所述T码为圈数计数器,由与测角圈数相等的等间距的圆环线组成;所述D码有二根D码条,按宽度不同分别对应二进制位值O或I,构成二进制二位;所述A码、B码各有一根码条,按宽度不同分别对应三进制位值的0、1、或2,构成AB码三进制二位;同一码字区TDAB码计数值一致,代表其所在码字区的区号,各码字区的区号从刻度始端朝向终端方向依序递增,且每次递增的增量值为I。
[0026]所述照明灯7为LED灯或激光照明灯。
[0027]所述D码有二根D码条,每根D码条按宽度分成二种:宽0.2_对应二进制位值0,宽0.4mm,对应二进制位值I,形成二进位制二位;所述A码、B码各有一根码条,按宽度分成
0.2mm、0.4mm和0.6mm三种,分别对应三进制位值的O、1、2,形成三进位制二位。
[0028]每两根相邻的D码条之间,或A码条、B码条之间,或D码条与A码条、B码条之间,
均留有空隙。
[0029]图2为单圈二维分级编码条码标尺平面展开图,即T=0,用于测量角度为360°以内角度;图3为多圈二维分级编码条码标尺平面展开图,用于测量大于360°角时的角度测量。图3与图2的差别仅在码头下端为多圈标尺,即在单圈标尺DAB码的下方又增加了圈计数器Τ,用TDAB码计数码字区号。如图3所示T为5圈,圆环线数与测角圈数相等,圆环线的粗细及其相互之间间距均为0.3 mm,再加上与D码条的0.3mm间距,圈计数器T高为3.0mm。图2和图3均将码筒周长36等分(即η =36)为例,每一等分为一码字区,每一码字区对应10度角(即360/η =360/36),每一码字区由码头和码尾两部分组成,码头置于所述码筒式条码标尺5的下端,单圈测量用DAB码,多圈测量用TDAB码计数码字区号;码尾为所述码头上方的矩形区域,从下向上顺时钟方向置有一条对角线9。
[0030]码头DAB码条参数表
【权利要求】
1.CCD码筒式角度传感器,包括码筒、线性CCD器件和电路板,其特征在于:所述码筒呈圆筒状,所述码筒的筒壁内侧面置有码筒式条码标尺,所述线性CCD器件和照明灯与所述电路板固定连接,且面向所述码筒式条码标尺轴向安装,并通过连杆随输出轴的旋转而旋转; 所述码筒式条码标尺为二维分級编码条码标尺,将码筒周长η等分,每一等分为一码字区,对应360/η度角;每一码字区由码头和码尾两部分组成,码头TDAB码编码,置于所述码筒式条码标尺的下端,所述TDAB码由从下向上依序排列的T码、D码、A码、B码组成;码尾为所述码头上方的矩形区域,所述矩形区域内从下向上顺时钟方向倾斜设置有一条对角线,由CCD焦线与所述对角线相交点的髙度得到CCD焦线所在码字区的精细角度,所述CCD焦线的下端从码头TDAB码读得所述码字区的起始角度,所述精细角度与所述起始角度之和为测得的实际角度。
2.根据权利要求1所述CCD码筒式角度传感器,其特征在于:所述T码为圈数计数器,由与测角圈数相等的等间距的圆环线组成;所述D码有二根D码条,按宽度不同分别对应二进制位值O或I,构成二进制二位;所述A码、B码各有一根码条,按宽度不同分别对应三进制位值的O、1、或2,构成AB码三进制二位;同一码字区TDAB码计数值一致,代表所在码字区的区号,各码字区的区号从刻度始端朝向终端方向依序递增,且每次递增的增量值为I。
3.根据权利要求1所述CCD码筒式角度传感器,其特征在于:所述照明灯是LED灯或激光照明灯。
4.根据权利要求2所述CCD码筒式角度传感器,其特征在于:所述D码有二根D码条,每根D码条按宽度分成二种:宽0.2mm对应二进制位值O,宽0.4mm对应二进制位值1,形成二进位制二位;所述A码、B码各有一根码条,按宽度分成0.2mm、0.4mm和0.6mm三种,分别对应三进制位值的O、1、2,形成三进位制二位。
5.根据权利要求2所述CCD码筒式角度传感器,其特征在于:每两根相邻的D码条之间,或A码条、B码条之间,或D码条与A码条、B码条之间,均留有空隙。
【文档编号】G01B11/26GK203464911SQ201320616167
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年10月8日 优先权日:2013年10月8日
【发明者】谢佑坤, 谢佑兴 申请人:谢佑坤, 谢佑兴
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