[发明专利]一种反射式光学旋转编码器、校准方法及系统

说明书

本发明涉及编码器技术领域，公开了一种反射式光学旋转编码器、校准方法及系统，本发明中的反射式光学旋转编码器通过在旋转部件上设置反射面，在反射面上设置标志区域，利用标志区域反射或产生目标波段的光，在光谱通道阵列中设置校准光谱通道，利用校准光谱通道接收标志区域反射或产生的目标波段的光，并通过校准单元在校准光谱通道接收到目标波段的光的强度增大到目标值时，将旋转部件的相对位移校准为零。由此消除了累计误差，从而获得转动的绝对位置信息。

技术领域

本发明涉及编码器技术领域，特别涉及一种反射式光学旋转编码器、校准方法及系统。

背景技术

参照图1，常规的光学旋转编码器包括旋转部件1、光源和光学传感器阵列2，旋转部件1上设有反射面11，光学传感器阵列包括光谱通道阵列，光源发出的光入射至反射面11上并反射至光学传感器阵列2的光谱通道中。

图2(a)为现有光学旋转编码器中光学传感器阵列的第n(n≥1)帧图像，图2(b)为现有光学旋转编码器中光学传感器阵列的第n+1帧图像；两帧图像相对位移可通过计算图像中特征点的位移得到，一次计算得到的相对位移为：

其中，dx为特征点在x方向的位移，dy为特征点在y方向的位移。

图3(a)为现有的光学旋转编码器在旋转部件沿单一方向旋转时计算得到的累计相对位移(ds_sum)随时间的变化图；可见，当旋转部件1沿单一方向旋转时，累计相对位移随时间逐渐增大，旋转周期越多，累计相对位移越大。图3(b)为现有的光学旋转编码器在旋转部件随机左右旋转时计算得到的累计相对位移随时间的变化图；可见，当旋转部件1随机左右旋转时，累计相对位移随机变化。而在没有校准信号的情况下，随着工作时间的推移，累计误差变得很大，从而影响造成读数于初始状态差别巨大，无法得知当前的绝对位置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可对进行位置校准、从而获得转动的绝对位置信息的反射式光学旋转编码器。

为了解决上述问题，本发明提供了一种反射式光学旋转编码器，所述反射式光学旋转编码器包括：

旋转部件，所述旋转部件上设有反射面，所述反射面上设有标志区域；

光源，所述光源产生入射光并入射至所述反射面和标志区域上，所述反射面用于反射入射光并在光学传感器阵列上形成具有明暗变化的图像；所述标志区域用于反射所述入射光中目标波段的光，或者在所述入射光的作用下产生目标波段的光；

光学传感器阵列，所述光学传感器阵列包括光谱通道阵列，用于接收所述反射面的反射光，所述光谱通道阵列中设有校准光谱通道，所述校准光谱通道用于检测所述标志区域反射或产生的目标波段的光；

校准单元，所述校准单元用于在所述校准光谱通道检测到目标波段的光的强度增大到目标值时，将所述旋转部件的相对位移校准为零。

作为本发明的进一步改进，所述旋转部件上设有多个标志区域，多个标志区域分别用于反射或产生不同目标波段的光，所述光谱通道阵列中设有多个校准光谱通道，所述校准光谱通道与标志区域一一对应设置，每个校准光谱通道用于检测对应标志区域反射或产生的对应目标波段的光。

作为本发明的进一步改进，所述多个标志区域沿所述旋转部件的径向错开设置，任意两个相邻的标志区域与所述旋转部件的旋转轴形成的夹角a为：

其中，N为标志区域的数量。

作为本发明的进一步改进，所述标志区域的颜色为目标波段对应的光的颜色，以反射目标波段对应的光，所述标志区域通过与目标波段对应的光的颜色相同的颜料涂覆在所述反射面上形成；或者，通过目标波段对应的光的颜色相同的材料粘接在所述反射面上形成。