[发明专利]一种伪随机码道光栅尺及其读取方法

说明书

本发明公开了一种伪随机码道光栅尺的编码方法，利用伪随机码道光栅尺的编码方法制作的伪随机码道光栅尺，及读取伪随机码道光栅尺的方法。伪随机码道光栅尺，包括直线导轨，读数头，及伪随机码道光栅尺，所述伪随机码道光栅尺包括主尺，副尺和增量码道；所述主尺及所述副尺的码道是连续非等间距排列的光栅刻线，并根据所述编码方法排列，增量码道是连续等间距排列的周期性光栅刻线。本发明的光栅尺分辨率高、量程范围大，开机识别位置距离短，绝对值码道数学推导方法简单，并简化了产品生产工艺。

技术领域

本发明涉及光栅尺位置测量技术研究领域，特别涉及一种伪随机码道光栅尺及其读取方法。

背景技术

光栅尺是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺常用于数控机床的闭环伺服系统中，用于直线位移或者角位移的检测。光栅尺测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。

目前的光栅尺主要分为增量光栅尺和绝对光栅尺。增量式光栅尺的测量原理是将光通过两个相对运动的光栅调制成摩尔条纹，通过对摩尔条纹进行计数、细分后得到位移变化量，并通过在标尺光栅上设定一个或是多个参考点来确定绝对位置。绝对式光栅尺的测量原理是在标尺光栅上刻划一条带有绝对位置编码的码道，读数头通过读取当前位置的编码可以得到绝对位置。

绝对式光栅尺的绝对码道有串行编码绝对式光栅尺及并行编码绝对式光栅尺。对于传统的串行编码绝对式光栅尺，由于只有一条绝对值码道，随着量程范围的加长和精度分辨率的提高，编码序列的算法推导过于复杂，很难同时满足量程范围大、精度分辨率高的要求。具体来说，传统的串行编码绝对式光栅尺会根据光栅尺的量程范围和测量精度，通过复杂的数学推导过程，产生一系列的二进制码，并将该系列二进制码刻录到长条光栅尺上。随着量程长度的增加和精度的提高，数学推导过程越发复杂，研发的工作量大；同时，随着量程长度的增加，会使开机识别出绝对位置所需跨过的无效位置距离增大，开机误差大，难以实现高分辨率及大量程范围。对于串行编码绝对式光栅尺，由于只有一条绝对码道，在进行开机识别绝对位置时，所需跨过的编码位数较多，造成开机无效位置较长。具体来说，随着分辨率和量程长度的提高，需设置位数长度越大的绝对编码，这便造成难以实现高分辨率、大量程。

专利ZL201310318825.3公开了一种绝对光栅尺的多轨道编码方法，具体包括：普通单轨二元M序列绝对光栅尺直线编码、M序列圆盘编码器、扩码方式多码道伪随机码直线编码、扩码方式p元M序列伪随机码，适用于直线绝对位置编码器、圆盘绝对角度编码器，可以在任何时候定位，易于生成、解码成本低的优点。该专利中所采用的码道为多次元的多条伪随机码道，随量程增加，码道数也会增加，造成了光栅尺整体测量、读取和运算结构复杂的问题；另外该编码方式是采用全尺编码，这种方式为循环编码方法，伪随机码是周期性出现的，主要是增加码道的并行码方式做长度方向的扩展，随长度增加，技术复杂性明显增加，不利于应用在量程长度大的光栅尺上。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种伪随机码道光栅尺及其读取方法；本发明的光栅尺分辨率高、量程范围大，开机识别位置距离短，绝对值码道数学推导方法简单，并简化了产品生产工艺。

一种伪随机码道光栅尺的编码方法，其特征在于，所述编码方法包括以下步骤：

步骤一，建立伪随机码表，伪随机码表设置有2ⁿ⁺¹个存储地址，每个存储地址以二进制数来存储当前位置的数据内容二进制数的位数为n+1；n的取值为主伪随机码道M每段长度所含增量码道的周期数2ⁿ⁺¹；

步骤二，设置伪随机码表数据中第一个存储地址的数值为0；

步骤三，设置伪随机码表数据中第二个存储地址的数值为1；