补偿组装误差的光学式编码系统的制作方法

allin2026-01-24  25


本发明有关一种光学式编码系统,更特别有关一种能够减轻组装位置误差导致的检测信号间的相位差的光学式编码系统及其运行方法。


背景技术:

1、光学式旋转编码器可应用于检测无限旋转轴的绝对位置或相对位置。相对位置编码器例如可应用于鼠标装置;绝对位置编码器例如可应用于航空照相机及机器人系统。

2、光学式旋转编码器具有编码盘(code disk)及光二极管阵列。该光二极管阵列包含增量二极管(incremental photodiode)用于接收来自编码盘的调变光以输出相位彼此相差90度的差分正交信号以确定相对位置变化。同时为了确定绝对位置,光二极管阵列还包含另一光二极管组用于输出检测信号搭配最大长度序列码(mls code)来决定编码盘的旋转角度。

3、然而,在组装光学式旋转编码器时,可能会发生组装误差,而使得检测信号之间发生相位偏移。例如,图1a显示当编码盘与光二极管阵列11之间没有明显位置偏移时调变光照射光二极管阵列的示意图,其中,显示光二极管阵列11包含9个光二极管c1至c9;编号13b、13d分别表示编码盘的调变光的亮区及暗区。

4、当编码盘与光二极管阵列11之间没有明显组装误差(assembly tolerance)时,光二极管c1至c9的检测信号sc1至sc9之间不具有相位偏移,例如参照图1b。

5、然而,当编码盘与光二极管阵列11之间存在组装误差时,光二极管c1至c9的检测信号sc1至sc9之间则会产生相位偏移。例如,参照图2a所示,其显示照明光区的放大因子(magnification factor)较小而使得调变光的亮区13b及暗区13d小于光二极管c1至c9的检测面时的情形,其检测信号sc1至sc9的相位偏移例如显示于图2c;参照图2b所示,其显示照明光区的放大因子较大而使得调变光的亮区13b及暗区13d大于光二极管c1至c9的检测面时的情形,其检测信号sc1至sc9的相位偏移例如显示于图2d。

6、在使用光二极管c1至c9的检测信号sc1至sc9作为绝对位置信号的实施方式中,这种相位偏移会造成误码的情形,或称为绝对码跳跃(absolute code jump)。


技术实现思路

1、有鉴于此,能够减轻甚至消除组装位置误差导致的检测信号之间的相位差的光学式编码系统即为所需。

2、本发明提供一种包含光二极管横向分割有多个子区间的光学式编码系统,用于当输出信号之间的相位偏移超过预定阈值时,切换目前运行的光二极管至不同的子区间以匹配调变光区,以消除组装位置误差导致的信号相位差。

3、本发明还提供一种包含纵向配置的多个二极管阵列的光学式编码系统,用于当输出信号之间的相位偏移超过预定阈值时,切换使用不同的光二极管阵列的组合以匹配调变光区,以消除组装位置误差导致的信号相位差。

4、本发明提供一种包含编码盘、光二极管阵列以及处理器的光学式编码系统。所述编码盘上沿着切线方向等距地配置多个编码狭缝。所述二极管阵列包含多组检测光二极管及两组校正光二极管分别位于所述多组检测光二极管在所述切线方向的两侧,其中,所述多组检测光二极管用于分别接收来自所述多个编码狭缝的调变光以产生检测光信号以作为绝对位置信号。所述处理器用于根据所述多组检测光二极管产生的多个检测光信号之间的相位差,判断是否切换使用所述两组校正光二极管。所述多组检测光二极管及所述两组校正光二极管的每一组包含多个次光二极管且所述处理器还用于将每组所述多个次光二极管的光能量相加以产生所述多个检测光信号。

5、本发明还提供一种包含第一光二极管阵列、第二光二极管阵列、第三光二极管阵列以及处理器的光学式编码系统。所述第一光二极管阵列在第一方向具有第一宽度,用于产生多个检测光信号以作为绝对位置信号。所述第二光二极管阵列在所述第一方向具有第二宽度并在垂直所述第一方向的第二方向配置于所述第一光二极管阵列的第一侧,其中,所述第二宽度小于所述第一宽度。所述第三光二极管阵列在所述第一方向具有第三宽度并在所述第二方向配置于所述第一光二极管阵列的第二侧,其中,所述第三宽度大于所述第一宽度。所述处理器用于根据所述多个检测光信号之间的相位差,判断是否切换使用所述第二光二极管阵列或所述第三光二极管阵列。

6、本发明还提供一种包含编码盘、多个检测光二极管、多个校正光二极管以及处理器的光学式编码系统。所述编码盘上沿着切线方向等距地配置多个编码狭缝。所述多个检测光二极管用于分别接收来自所述多个编码狭缝的调变光以产生检测光信号以作为绝对位置信号。所述处理器用于根据所述多个检测光二极管产生的多个检测光信号之间的相位差判断是否切换使用所述多个校正光二极管。

7、为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显,下文将配合所附图示,详细说明如下。此外,于本发明的说明中,相同的构件以相同的符号表示,于此合先述明。



技术特征:

1.一种光学式编码系统,该光学式编码系统包含:

2.根据权利要求1所述的光学式编码系统,其中,所述多组检测光二极管包括9组光二极管。

3.根据权利要求2所述的光学式编码系统,其中,所述相位差包含第五组检测光二极管分别与其他组检测光二极管的8个相位差。

4.根据权利要求3所述的光学式编码系统,其中,所述处理器用于

5.根据权利要求4所述的光学式编码系统,其中,所述处理器还用于

6.根据权利要求5所述的光学式编码系统,其中,所述处理器还用于

7.根据权利要求6所述的光学式编码系统,其中,所述处理器还用于

8.根据权利要求1所述的光学式编码系统,其中,所述处理器还用于相对所述多组检测光二极管使用各自的阈值与相加的所述光能量相比以获得宽度相同的方波信号以作为所述多个检测光信号。

9.一种光学式编码系统,该光学式编码系统包含:

10.根据权利要求9所述的光学式编码系统,其中,所述第一光二极管阵列、所述第二光二极管阵列及所述第三光二极管阵列分别包含沿着所述第一方向配置的9个光二极管。

11.根据权利要求10所述的光学式编码系统,其中,所述相位差包含所述第一光二极管阵列的第五个光二极管分别与其他光二极管的8个相位差。

12.根据权利要求11所述的光学式编码系统,其中,所述处理器用于当判断所述第一光二极管阵列的所述第五个光二极管与第一个光二极管的第一相位差小于第三阈值及所述第一光二极管阵列的所述第五个光二极管与第九个光二极管的第二相位差大于第四阈值时,将所述第一光二极管阵列与所述第二光二极管阵列的相对应二极管的检测光信号相加以作为所述绝对位置信号。

13.根据权利要求11所述的光学式编码系统,其中,所述处理器用于

14.根据权利要求10所述的光学式编码系统,其中,

15.根据权利要求9所述的光学式编码系统,其中,

16.一种光学式编码系统,该光学式编码系统包含:

17.根据权利要求16所述的光学式编码系统,其中,所述多个校正光二极管分别位于所述多个检测光二极管在所述切线方向的两侧。

18.根据权利要求17所述的光学式编码系统,其中,

19.根据权利要求16所述的光学式编码系统,其中,所述多个校正光二极管分别位于所述多个检测光二极管在垂直所述切线方向的径向方向的两侧。

20.根据权利要求19所述的光学式编码系统,其中,


技术总结
一种光学式编码系统,包括处理器及彼此相对设置的光二极管阵列及编码盘。所述光二极管阵列包含检测光二极管组以及校正光二极管组。当所述光二极管阵列与所述编码盘发生位置偏移时,所述处理器根据所述检测光二极管组的输出光信号彼此之间的相位差决定是否使用所述校正光二极管组的输出光信号,以消除所述相位差。

技术研发人员:沈冠宗,林明艺,吴芷薇,周锦荣
受保护的技术使用者:原相科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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