[发明专利]位置编码方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及位置编码方法及装置，属于长度测量领域。

背景技术

现代位移测量系统大部分采用光栅位移测量装置，目前线位移和角位移测量装置构成的测量系统从增量式测量方法逐步发展为绝对式测量方法。

绝对式光栅位移测量，在其内部设有位置测量基准部件，通常叫作光栅标尺，在光栅标尺测量方向上刻有绝对位置编码序列，以此提供绝对位置基准。为提高位置测量准确性及可靠性，在编码设计时，需考虑单位长度内尽量多的编码跳变沿数量。评价位置编码先进性的一个重要特征是：相同编码长度内出现“0”至“1”及“1”至“0”的跳变沿的数量多少，数量越多，编码信息越丰富，位置译码结果会更准确、更可靠。

申请号为“200810184424.2”专利中，提到一种位置测量装置及确定绝对位置的编码方法，其位置编码方法采用伪随机编码序列，编码位采用曼切斯特编码方式，它由“01”或“10”组合而成，体现在物理层，编码位是“不透明+透明”或“透明+不透明”，其中“不透明+透明”可定义为“0”值，“透明+不透明”，可定义为“1”值；相对于一般伪随机编码，由于每一编码位的中间有一跳变沿，从而增加了单位长度内编码跳变沿数量，有效提高测量位置的准确性。其编码特征见图1所示。但是这种编码方式在固定编码长度情况下跳变沿数量还是有限，限制了检测精度的提高。

发明内容

为解决上述技术问题，提出了本发明。

本发明的技术方案

一种应用于光栅尺的绝对位置编码方法：

在光栅尺上设置一编码序列图形，其编码序列图形是一个伪随机编码序列，编码序列图形包括多个透光和不透光相互交替出现的码元，或编码图形包括多个反射和不反射相互交替出现的码元；码元是组成伪随机编码序列图形的基本单元；

码元包括第一码元和第二码元，第一码元宽度为d1，第二码元宽度为d2，

所述第一码元和第二码元满足：d2＝1.25*d1；

第一码元表示数值“0”，第二码元表示数值“1”，或第一码元表示数值“1”，第二码元表示数值“0”。

一种位置测量装置，包括：光源、准直透镜、光栅标尺、图像传感器、信号采集与解码模块，该光栅标尺上刻有一编码序列图形，其编码序列图形是一个伪随机编码序列图形，其特征在于：码元是组成伪随机编码序列图形的基本单元，编码序列图形包括多个透光和不透光相互交替出现的码元，或编码序列图形包括多个反射和不反射相互交替出现的码元；

码元包括第一码元和第二码元，第一码元宽度为d1，第二码元宽度为d2，

所述第一码元和第二码元满足：d2＝1.25*d1；

第一码元表示数值“0”，第二码元表示数值“1”，或第一码元表示数值“1”，第二码元表示数值“0”。

光栅标尺上还刻有另一编码序列图形，成为增量码道；上述伪随机编码序列图形成为绝对码道。

增量码道是透和不透相间隔出现的等宽度的码道，或者是反射和不反射相间隔出现的等宽度的码道。

增量码道周期宽度P满足d1＝4*P。

本发明的发明点：

(1)利用码元宽度信息进行编码，即利用不同宽度的码元代表0、1值，取代了传统利用“透”和“不透”(反射或不反射)作为0、1值这种编码方式，克服了传统伪随机码在一定的编码长度中跳变沿数量有限的技术问题。

(2)优选了相邻两个码元宽度的比值为1.25倍关系，在保证误码率较低的情况下，在固定编码长度中最大化了跳变沿数量，提高了检测精度。也就是利用优选的宽度关系平衡了误码率和检测精度之间的矛盾关系，取得了最佳工程效果。

(3)设置了两个码道同时测量，且两个码道之间码元宽度满足特定关系，极大地缩小的装置尺寸，且提高了测量精度。

本发明达到的技术效果

(1)提高了在固定编码长度情况下跳变沿的数量，从而提高了测量精度。

(2)考虑到了实际工程实践中光学系统的分辨率有限造成的误码率较高的问题，在增加跳变沿的同时，保证误码率符合工程实践的需要，提高了测量的准确度，并且降低了对光学系统的硬件要求。

(3)设置了两个码道同时测量，且两个码道之间码元宽度满足特定关系，极大地缩小的装置尺寸，且提高了测量精度。

附图说明

图1是基于曼切斯特的伪随机编码编码。