[发明专利]编码器码盘、绝对值编码器、位置获取方法及系统

说明书

本发明提供了一种编码器码盘、绝对值编码器、位置获取方法及系统，所述编码器码盘包括光栅盘，所述光栅盘的盘面上设有第一码道、第二码道及第三码道，且所述第一码道、第二码道及第三码道的圆心分别位于所述光栅盘的旋转中心；所述第一码道的刻线总数为m×n，所述第二码道的刻线总数为m×n－1，所述第三码道的刻线总数为m×(n－1)，所述m、n为大于2的正整数。本发明通过三游标码道的设计，提高了绝对值编码器的容错能力、精度及稳定性。

技术领域

本发明涉及编码器领域，更具体地说，涉及一种编码器码盘、绝对值编码器、位置获取方法及系统。

背景技术

随着工控技术的飞速发展，制造业产业升级的不断推进，为伺服产业的发展提供了巨大的市场。编码器作为伺服系统中的反馈器件，有效提高了伺服系统的工作精度。近年来，随着汽车行业、数控机床行业、电梯行业、特别是航空航天的飞速发展，对于编码器的精度、分辨力、可靠性、抗干扰性、稳定性的要求越来越高。

由于增量式编码器技术门槛低，目前光电编码器大多是增量式编码器，但由于工作原理的限制，增量式编码器很难适应高速高精度伺服系统的要求。绝对值编码器由于具有多种输出码制及掉电保存等优势，越来越得到广泛应用，但绝对值编码器仍然存在可靠性不高、容错性较低等缺点。

为提高绝对值编码器的精度，出现了基于游标解算原理的绝对值光电编码器。如图1所示，上述绝对值光电编码器的码盘由两条刻线数不同的码道P1、P2组成(其中码道P2的单位刻线较长)，当转子运行到码道P1的第X个栅格时，将两个码道P1、P2的正余弦信号的反正切值作差，得到唯一固定范围的相位差值且该相位差值θ满足：

(2π/码道P2的刻线数)×(X-1)<θ<＝(2π/码道P2的刻线数)×X，由此可以实现转子当前位置h的绝对位置(h＝log₂码道P2的刻线数)，如求得1024和1023两个码道各位置的相位差即可实现10位分辨率的绝对定位。

由于上述相位差值θ是由正余弦信号计算求得，外界环境对其中任意一条码道带来的污染必将至少造成绝对位置低位的分辨不清，导致定位不准或出错，形成编码器低精度、低容错的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述绝对值编码器定位不准、低容错的问题，提供一种编码器码盘、绝对值编码器、位置获取方法及系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种编码器码盘，包括光栅盘，所述光栅盘的盘面上设有第一码道、第二码道及第三码道，且所述第一码道、第二码道及第三码道的圆心分别位于所述光栅盘的旋转中心；所述第一码道的刻线总数为m×n，所述第二码道的刻线总数为m×n－1，所述第三码道的刻线总数为m×(n－1)，所述m、n为大于2的正整数。

本发明还提供一种绝对值编码器，包括转轴、发光组件、感光元件以及如上所述的编码器码盘，且所述转轴垂直固定到所述光栅盘的旋转中心。

本发明还提供一种位置获取方法，用于根据如上所述的绝对值编码器的感光元件的输出生成位置信号，所述方法包括以下步骤：

采样所述感光元件的输出信号，获得当前时刻对应于所述第一码道的第一正余弦信号，并根据所述第一正余弦信号获得当前时刻的第一象限值；

根据所述第一正余弦信号解算出当前时刻的精码角度值；

将所述当前时刻的第一象限值与前一时刻的第一高位绝对位置组合获得当前时刻的第一高位绝对位置；

将所述当前时刻的第一高位绝对位置与所述当前时刻的精码角度值进行组合获得所述绝对值编码器当前时刻的输出位置。

在本发明所述的位置获取方法中，所述方法还包括：