[发明专利]一种亮度定位的码盘及其编码器

说明书

本发明公开了一种亮度定位的码盘及其编码器。该码盘包括码道，码道为环形区域，码道通过分割线分为两个区域，一个区域为暗色区域，另一个区域为亮色区域；绝对角度值为a，对应分割线距离码盘的圆心距离为r，r＝r0+a*/360°，其中r0为码道内圆半径，r1为码道外圆半径。一种包括上述的码盘的编码器，包括照明光源，照明光源与码盘相对，码盘与光强传感器相对，照明光源与光强传感器之间设有遮光阻隔。本发明的有益效果：使用黑白双色，在普通印刷打印设备上即可制作码盘；专门设计的码盘图案，仅靠黑白双色图案即实现了与绝对位置相关的连续灰度光强分布，实现了绝对式定位；采用反射式光强检测，读数头安装容许误差极为宽泛，便于产品批量生产。

技术领域

本发明涉及位移定位机构，具体为一种应用于长行程直线位移机构精确定位的亮度定位的码盘及其编码器，是一种使用普通光强传感器、印刷编码圆盘，进行长行程精确定位的低成本实现装置。

背景技术

目前绝对式光电式编码器主要由多圈码道组成，每条码道上刻有明暗相间的刻线。所有码道上的明暗刻线共同组成与位置相关的唯一码值，该码值可以由光电传感器获取，进而实现位置的确认。

但传统绝对式编码器原理存在以下问题：

1.制作多圈码道较为困难，须使用昂贵的光刻、镀膜机设备，在无尘洁净环境中进行生产，产品成品率不高，价格较高。

2.为了提升位置分辨率，主要通过提高码道数量，细密化每条码道上的刻线实现，使得制作复杂度飞速提升，成本居高不下。

3.码道刻线的细密化程度越高，光的衍射效应越强，使得用于读取位置信息的光电传感器安装精度要求极高，并且随着编码器轴承机械磨损、冲击振动等因素的影响，会造成光电传感器安装位置的微小偏移，使得定位信号获取失真甚至无法获取，造成编码器的失效。

4.该原理的绝对式光电编码器，在保证位置分辨率的前提下，为降低码盘制作和光电信号提取难度，需要增大码盘直径，使得该类型的编码器难以小型化、轻量化。

5.该原理编码器码盘目前主要仍为通光的玻璃基材，或者透光的塑料基材，难以适用于普遍存在冲击振动、极端温度的工业、军事应用场景，限制了其商用和产业化。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种亮度定位的码盘及其编码器，解决了现有编码器制造复杂、成本高的问题。因此，本发明提出了一种制作简单、定位精度相对较高、高性价比的绝对式光电编码器装置，该型编码器的码盘(用于转动角度检测)，可使用普通印刷设备进行制作，通过光强传感器高速检测码盘的反射光强，定位绝对运动位置。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种亮度定位的码盘，包括码道，码道为环形区域，码道通过分割线分为两个区域，一个区域为暗色区域，另一个区域为亮色区域；绝对角度值为a，对应分割线距离码盘的圆心距离为r，r＝r0+a*/360°，其中r0为码道内圆半径，r1 为码道外圆半径。螺旋状的分割线进行分割，暗色区域沿逆时针圆周方向逐渐增大，亮色区域沿逆时针圆周方向逐渐减少，形成渐变的灰度，每个位置对应一个灰度值。

进一步的，所述的码道设有至少三条，码道的条数为奇数。同样的，根据需要，可以灵活调整码道的数量。

进一步的，所述的码道沿码盘的圆心内外层状布置，码道的首尾端对齐。保证码道之间的一致性。

进一步的，所述的暗色区域为黑色区域，亮色区域为白色区域。黑白双色，具有相反的光照吸收、反射效果。

进一步的，所述的码道印刷在码盘上，加工简单方便。

一种包括上述的码盘的编码器，包括照明光源，照明光源与码盘相对，码盘与光强传感器相对，照明光源与光强传感器之间设有遮光阻隔。照明光源提供光照，光强传感器检测码带上的光强，从而判断码带的位置。