專利名稱：一種冗余式光電軸角編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種冗余式光電軸角編碼器。
背景技術(shù)：
光電軸角編碼器是角位移和長(zhǎng)度測(cè)量的具有代表性的光電傳感 器，在工業(yè)、科研、國防裝備等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在技術(shù)進(jìn)步 的今天，這兩個(gè)幾何量的量度方式有了很大的變化，由簡(jiǎn)單的刻度式 量具己發(fā)展成數(shù)字化的數(shù)顯量具，如角度測(cè)量有了光電軸角編碼器， 線位移測(cè)量有了光電數(shù)顯尺等。幾何量的測(cè)量數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)了物體空 間位置及姿態(tài)的自動(dòng)控制。數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，大大的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，并確保產(chǎn)品的質(zhì)量；在有毒、煙塵、水下等惡劣環(huán)境條件下的工 作不再由人去做，而是由機(jī)器人所代替， 一個(gè)國家現(xiàn)代化程度越高， 光電編碼器的用途就越廣泛。冗余光電軸角編碼器是重復(fù)配置系統(tǒng)部件，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)， 冗余配置的部件等于增加了備用件，當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可立即 切換到另一備用系統(tǒng)，從而增加了編碼器的可靠性。將冗余概念應(yīng)用到光電軸角編碼器中，對(duì)多數(shù)應(yīng)用編碼器的領(lǐng)域 都可以應(yīng)用，特別是在汽車，航空領(lǐng)域很受歡迎，前景十分廣闊。例 如近年來國外自動(dòng)駕駛汽車開始盛行，在高速公路上司機(jī)長(zhǎng)時(shí)間快速駕駛?cè)菀灼?，人們?yōu)榱吮苊馄隈{駛，保證行車安全，另一方面， 人們希望駕車舒服輕松，于是汽車開始增加自動(dòng)駕駛功能。在這種汽 車上裝有很多雷達(dá)，識(shí)別不同方向的障礙物。汽車上的電腦根據(jù)各個(gè) 雷達(dá)探測(cè)的信號(hào)調(diào)整汽車的前進(jìn)方向和行駛速度。汽車的轉(zhuǎn)向就是由 安裝在方向盤上的角度傳感器提供準(zhǔn)確的角度信號(hào)再經(jīng)電腦控制完 成的，這就要求角度傳感器的工作高度可靠，確保行車安全，否則方 向一旦失靈，高速行駛的汽車就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重車禍，這就要求提供一種 占據(jù)空間小，成本又低的角度傳感器，冗余式光電軸角編碼器就具有 這種功能。與本發(fā)明最為接近的已有技術(shù)，是中國科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所研制開 發(fā)的一路信號(hào)輸出的光電軸角編碼器。如圖1所示，包括主軸l、軸承2、軸套3、發(fā)光器件4、信號(hào)輸出電纜5、光電接 收器件6、處理電路7、狹縫8、碼盤9。處理電路7包括放大、整形、 譯碼、并行或串行碼輸出。碼盤9固定在主軸1上，狹縫8固定在軸套3上，當(dāng)主軸1帶動(dòng) 碼盤9旋轉(zhuǎn)時(shí)，與狹縫8產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將發(fā)光元件4發(fā)出的光線切 割成有規(guī)律的斷續(xù)光線，經(jīng)光電接收元件6轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)處理 電路7的放大、整形、譯碼處理，以二進(jìn)制代碼電平輸出，供外部設(shè) 備采集。一路信號(hào)輸出的光電軸角編碼器存在的主要問題是 一旦一組電 器系統(tǒng)出現(xiàn)故障，致使光電軸角編碼器工作失靈，導(dǎo)致主體儀器控制 失靈，不能正常工作。發(fā)明內(nèi)容為了克服已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提高光電軸角 編碼器拾取信號(hào)的可靠性和穩(wěn)定性，保證主體儀器工作的可靠性，特 設(shè)計(jì)一種冗余式光電軸角編碼器。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種冗余式光電軸角編碼器。 解決技術(shù)問題的技術(shù)方案如圖2所示，包括主軸10、軸承11、軸套12、第一發(fā)光器件13、第一光電接收器件14、第一信號(hào)輸出電纜15、第一處理電路16、第二信號(hào)輸出電纜 17、第二處理電路18、第二光電接收器件19、狹縫20、碼盤21、第 二發(fā)光器件22。其中第一處理電路16和第二處理電路18均包括放 大、整形、譯碼處理，以二進(jìn)制代碼電平輸出，供外部設(shè)備采集。主軸10通過軸承11安裝在軸套12內(nèi)，主軸10、軸承11和軸 套12構(gòu)成軸系；碼盤21固定在主軸10上，主軸10帶動(dòng)碼盤21同 步旋轉(zhuǎn)；狹縫20固定在軸套12上，與碼盤21留有空隙平行安裝； 在碼盤21的下面對(duì)準(zhǔn)同一碼道安裝第一發(fā)光器件13和第二發(fā)光器件 22，該兩個(gè)發(fā)光器件之間的夾角為180°或90°，固定在軸套12上； 在狹縫盤20的一面，分別與第一發(fā)光器件13和第二發(fā)光器件22相 對(duì)的位置安裝第一光電接收器件14和第二光電接收器件19，該兩個(gè) 光電器件固定在軸套12上；第一光電接收器件14的輸出端與第一處 理電路16連接，第二光電接受器件19的輸出端與第二處理電路18 連接；第一處理電路16和第二處理電路18都固定在軸套12上，第 一處理電路16通過第一信號(hào)輸出電纜15與外部設(shè)備數(shù)據(jù)采集端連接，第二處理電路18通過第二信號(hào)輸出電纜17與外部設(shè)備數(shù)據(jù)采集 端連接。工作原理說明當(dāng)主軸10帶動(dòng)碼盤21旋轉(zhuǎn)時(shí)與狹縫盤20產(chǎn)生 相對(duì)運(yùn)動(dòng)，第一發(fā)光元件13和第二發(fā)光元件22發(fā)出的光，通過瑪盤 21和狹縫盤20的透光區(qū)，切割成有規(guī)律的斷續(xù)的光信號(hào)，分別被第 一光電接收器件14和第二光電接收器件19接收，第一光電接收器件 14將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，通過第一信號(hào)輸出電纜15傳送給 外部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，第二光電接收器件19將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn) 變?yōu)殡娦盘?hào)，通過第二信號(hào)輸出電纜17傳送給外部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)。本發(fā)明的積極效果設(shè)冗余式光電軸角編碼器，由于采用兩套獨(dú)立工作的光電信號(hào)處 理系統(tǒng)，大大提高了光電軸角編碼器工作的可靠性和穩(wěn)定性；在使用 過程中，即使一路出現(xiàn)故障，啟動(dòng)另一路信號(hào)處理系統(tǒng)，也能使編碼 器正常工作，從而保證主體儀器的正常工作。


圖l是已有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
本發(fā)明按圖2所示的結(jié)構(gòu)實(shí)施，其中軸系(主軸IO、軸套12)的材 質(zhì)采用不銹鋼，要求滾動(dòng)配合，并要求轉(zhuǎn)動(dòng)靈活；第一發(fā)光器件13 和第二發(fā)光器件22采用紅外發(fā)光二極管或白質(zhì)燈；狹縫盤20和碼盤21的材質(zhì)采用玻璃，也可以采用金屬片或塑料，對(duì)碼盤碼道的要求: 透光均勻，圖案邊緣整齊，無劃傷、無破損、無斑點(diǎn)等弊??；第一處 理電路16和第二處理電路18采用PVC板，并有放大、整形和譯碼 功能的相關(guān)電子元件。
權(quán)利要求
1.一種冗余式光電軸角編碼器，包括主軸(10)、軸承(11)、軸套(12)、第一發(fā)光器件(13)、第一光電接收器件(14)、第一信號(hào)輸出電纜(15)、第一處理電路(16)、狹縫(20)、碼盤(21)，其中處理電路包括放大、整形、譯碼處理，以二進(jìn)制代碼電平輸出；其特征在于還包括第二信號(hào)輸出電纜(17)、第二處理電路(18)、第二光電接收器件(19)、第二發(fā)光器件(22)；主軸(10)通過軸承(11)安裝在軸套(12)內(nèi)，主軸(10)、軸承(11)和軸套(12)構(gòu)成軸系；碼盤(21)固定在主軸(10)上，主軸(10)帶動(dòng)碼盤(21)同步旋轉(zhuǎn)；狹縫(20)固定在軸套(12)上，與碼盤(21)留有空隙平行安裝；在碼盤(21)的下面對(duì)準(zhǔn)同一碼道安裝第一發(fā)光器件(13)和第二發(fā)光器件(22)，該兩個(gè)發(fā)光器件之間的夾角為180°或90°，固定在軸套(12)上；在狹縫盤(20)的一面，分別與第一發(fā)光器件(13)和第二發(fā)光器件(22)相對(duì)的位置安裝第一光電接收器件(14)和第二光電接收器件(19)，該兩個(gè)光電器件固定在軸套(12)上；第一光電接收器件(14)的輸出端與第一處理電路(16)連接，第二光電接受器件(19)的輸出端與第二處理電路(18)連接；第一處理電路(16)和第二處理電路(18)都固定在軸套(12)上，第一處理電路(16)通過第一信號(hào)輸出電纜(15)與外部設(shè)備數(shù)據(jù)采集端連接，第二處理電路(18)通過第二信號(hào)輸出電纜(17)與外部設(shè)備數(shù)據(jù)采集端連接。
全文摘要
一種冗余式光電軸角編碼器，屬于光電檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域中的編碼器。要解決的技術(shù)問題是提供一種冗余式光電軸角編碼器。解決技術(shù)方案包括主軸、軸承、軸套、第一、二發(fā)光器件、第一、二光電接收器件、第一、二信號(hào)輸出電纜、第一、二處理電路。主軸通過軸承安裝在軸套內(nèi)，碼盤固定在主軸上，主軸帶動(dòng)碼盤旋轉(zhuǎn)；狹縫與碼盤留有空隙平行安裝；在碼盤的下面對(duì)準(zhǔn)同一碼道安裝第一和第二發(fā)光器件，該兩個(gè)發(fā)光器件之間的夾角為180°；在狹縫盤的一面，分別與第一、二發(fā)光器件相對(duì)的位置安裝第一、二光電接收器件；第一、二光電接收器件的輸出端與第一、二處理電路連接；第一、二處理電路分別通過第一、二信號(hào)輸出電纜與外部設(shè)備數(shù)據(jù)采集端連接。
文檔編號(hào)G01D5/26GK101608931SQ200910067298
公開日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2009年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月21日
發(fā)明者曹向峰, 曹奇峰 申請(qǐng)人:曹奇峰