[发明专利]一种两片式部署的高速高精密光电编码器

权利要求书

1.一种适用于各种电机，特别是高速高精密电机的光电编码器，可支持2²⁵线绝对值编码2³²线绝对值增量混合编码和60万转转速以上，提供任一时刻电机相关部件的详细位置信息以及正转、反转圈数的历史数据；光电编码器分为安装于转子的无源光学编码部件、安装于定子的光源+光电转换+数据采集处理模组构成；编码器支持绝对值编码和增量编码，绝对值编码的编码格式采取客户定制方式或者通用BCD编码等，增量编码除提供每圈(或者每个固定长度)的脉冲个数外，还可以提供类似游标卡尺模式的移位对准高精度脉冲；无源光学部件使用精密模具或集成电路或MEMS/MOEMS工艺、不同规格按照俄罗斯套娃方式构造一个统一的Wafer图案进行批量制造，制造工艺的提升可以支持电机的更高转速和更高的位置解析度；编码器使用微透镜阵列提高灵敏度，并且借助微透镜阵列构成特种图案的光斑，提高容差阈值，便于安装使用；编码器使用的光源、光敏器件、透镜阵列、无源光学编码部件等的性能指标，与编码精度、转速、器件尺寸等相关。

2.根据权利要求书1所述的光电编码器，其特征在于：光电编码器简化为两个部件进行实际安装，无源光学编码部件安装在电机转子上，光源+光电转换+数据采集处理模组安装在电机定子上；两个部件的发光和受光窗口可以增加透镜或透镜阵列，使得两个部件的安装间距误差阈值提高，两个部件的间隔距离在此范围内，得到相同的编码数据；两个部件的发光和受光窗口增加的透镜或透镜阵列对光处理的方式可以各不相同，从而得到不同的光斑图案，提高电机在非同心圆或者非直线扰动下转动的容差能力；通过使用不同个数不同波长的光源、分层的不同单色光构成的无源光学编码部件的空间复用结构以及对应的滤光窗口、光敏部件等，可以将2D平面的一个无源光学编码矩阵、2D平面的一个光敏器件矩阵变为一个光学编码BAR和感光器件BAR，大幅度降低成本；多维度的某个位置的编码信息，是多种单色光在不同编码层面的同一位置的数据合成，也可以是多种单色光在不同编码层面的不同位置的数据经过算法处理后的数据融合；无源光学编码部件的多维度编码结构，只要编码组合满足要求，具体的物理结构与编码层可以是多种组合模式的。

3.根据权利要求书1所述的光电编码器的无源光学编码部件的绝对值编码，其特征在于：包括但不限于三种空间构造，基于光在0°度与180°两个方向传播的一维的条编码，基于条状编码组合成面或者光在前后左右4个方向传播的二维的面编码，基于多个二维编码构造的立体或者光在前后左右上下传播的三维的立体编码；无源光学编码部件的编码格式采用通用的BCD编码、格雷码等，或者客户定制方式的十进制编码、自己定义的信息交换码等；使用不同波长的光源以及相应的光敏部件，辅助以透镜阵列图案，可以在一维、二维、三维编码的基础上实现多维编码；光在某个透光孔入射时，该位置的绝对值编码将一次性呈现和读出；按照制造工艺以及编码器尺寸的不同，无源光学编码部件可以实现最高2¹⁰-2³²的精确的位置编码；根据单个无源光学编码部件的尺寸，选择需要的光源和透镜阵列的性能参数；绝对值编码信息反映的是光束入射到无源光学编码部件时的光斑所在位置的信息，而代表此信息的编码数据是从编码蜂窝出光口获得的，编码蜂窝可以和和光斑所在位置邻近、成直线结构，也可以不相邻、非直线结构。