本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)檢測(cè)技術(shù)，特別是一種碼盤、旋轉(zhuǎn)編碼器、帶有編碼器的設(shè)備及編碼器校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)：
傳統(tǒng)光電旋轉(zhuǎn)編碼器主要由編碼盤、與編碼盤連接的旋轉(zhuǎn)軸、發(fā)光設(shè)備和光接收設(shè)備組成。線陣CCD是一種常用的光接收設(shè)備，其與編碼盤的相對(duì)位置由于碼盤編碼方式不同而有差異。在公告號(hào)為US7825367B2(同族：CN101341378B)的美國(guó)專利中，碼盤刻線沿圓周方向，線陣CCD像元軸線與編碼盤徑向垂直放置，即線陣CCD像元軸線與編碼盤圓周切線平行。在公告號(hào)為US5214426A的美國(guó)專利中，碼盤刻線沿徑向的同時(shí)沿圓周方向，線陣CCD像元軸線沿徑向放置，即線陣CCD像元軸線與編碼盤圓周切線垂直，且要求線陣CCD像元軸線通過碼盤刻線的幾何中心。不管線陣CCD與編碼盤刻線相對(duì)位置如何，都要求線陣CCD成像單元與碼盤刻線有精確的位置對(duì)準(zhǔn)關(guān)系，而且編碼器系統(tǒng)精度越高，要求線陣CCD成像單元與編碼盤刻線相對(duì)位置精度越高。上述專利中線陣CCD成像單元與編碼盤上碼盤刻線的相對(duì)位置精度靠機(jī)械方式保證，這不僅要求機(jī)械加工精度高，而且裝配式對(duì)操作人員技術(shù)要求也很高，需反復(fù)調(diào)節(jié)安裝，相當(dāng)耗時(shí)，對(duì)準(zhǔn)精度不易控制、保證和檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡(jiǎn)化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于提供一種碼盤、旋轉(zhuǎn)編碼器、帶有編碼器的設(shè)備及編碼器校準(zhǔn)方法，可以方便、精確地對(duì)光電轉(zhuǎn)換器件與碼盤進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種碼盤，包括多條自所述碼盤的圓心沿徑向向圓周延伸的用于計(jì)算所述碼盤的旋轉(zhuǎn)角度的碼盤刻線，每條所述碼盤刻線沿所述碼盤的徑向延伸，還包括對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組；所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組包括多條對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線；所述多條對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線沿所述碼盤的一個(gè)徑向方向排列，且所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組具有垂直于該一個(gè)徑向方向的對(duì)稱軸。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種旋轉(zhuǎn)編碼器，包括碼盤，還包括：旋轉(zhuǎn)軸，通過所述碼盤的圓心且垂直于所述碼盤，用于使所述碼盤繞所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；光源，所述光源固定在所述碼盤的第一側(cè)，用于產(chǎn)生第一光；光電轉(zhuǎn)換器件，所述光電轉(zhuǎn)換器件固定在與所述第一側(cè)不同的第二側(cè)，用于接收由光源發(fā)出的、通過所述碼盤的第二光，并將所述第二光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)。本發(fā)明的第三方面公開了一種帶有旋轉(zhuǎn)編碼器的設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，一種校準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)編碼器的方法，包括：固定光源與光電轉(zhuǎn)換器件的相對(duì)位置，使得所述光電轉(zhuǎn)換器件中所有像元的灰度值滿偏；旋轉(zhuǎn)碼盤直至所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組中距所述對(duì)稱軸最近的兩條對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線在所述光電轉(zhuǎn)換器件上成像；微調(diào)所述光電轉(zhuǎn)換器件，使得所述對(duì)稱標(biāo)志線組在所述光電轉(zhuǎn)換器件上成完整的圖像，且所述圖像為軸對(duì)稱。采用本發(fā)明的碼盤、旋轉(zhuǎn)編碼器、帶有編碼器的設(shè)備及編碼器校準(zhǔn)方法，可以方便、精確地對(duì)光電轉(zhuǎn)換器件與碼盤進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。附圖說明參照下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的說明，會(huì)更加容易地理解本發(fā)明的以上和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。附圖中的部件只是為了示出本發(fā)明的原理。在附圖中，相同的或類似的技術(shù)特征或部件將采用相同或類似的附圖標(biāo)記來表示。圖1為本發(fā)明的碼盤的第一實(shí)施方式的示意圖；圖2為本發(fā)明的碼盤上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組的第一實(shí)施方式的示意圖；圖3為將第一實(shí)施方式的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組設(shè)置在第一實(shí)施方式的碼盤上時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器件的軸線通過碼盤刻線的幾何中心時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器件上所成像示意圖；圖4為將第一實(shí)施方式的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組設(shè)置在第一實(shí)施方式的碼盤上時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器件的軸線未通過碼盤刻線的幾何中心時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器件上所成像示意圖；圖5為本發(fā)明的碼盤上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組的第二實(shí)施方式的示意圖；圖6為將第二實(shí)施方式的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組設(shè)置在第一實(shí)施方式的碼盤上時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器件的軸線通過碼盤刻線的幾何中心時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器件上所成像示意圖；圖7為將第二實(shí)施方式的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組設(shè)置在第一實(shí)施方式的碼盤上時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器件的軸線未通過碼盤刻線的幾何中心時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器件上所成像示意圖；圖8為圖7中波形16”和17”的放大圖；圖9為本發(fā)明的碼盤的第二實(shí)施方式的示意圖；圖10為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)編碼器的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖；圖11為本發(fā)明的校準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)編碼器的方法的一種實(shí)施方式的流程圖。具體實(shí)施方式下面參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施例。在本發(fā)明的一個(gè)附圖或一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述。圖1為本發(fā)明的碼盤的一種實(shí)施方式的示意圖。圖2為本發(fā)明的碼盤上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組的第一實(shí)施方式的示意圖。結(jié)合圖1與圖2所示，本實(shí)施方式的碼盤2包括多條自碼盤的圓心沿徑向向圓周延伸的用于計(jì)算碼盤的旋轉(zhuǎn)角度的碼盤刻線10，每條碼盤刻線10沿碼盤的徑向延伸。碼盤2還包括對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組6。對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組6包括多條對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線。多條對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線沿碼盤2的一個(gè)徑向方向7排列，且對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組6具有垂直于該一個(gè)徑向方向7的對(duì)稱軸9。作為一種優(yōu)選方式，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組6可以包括多條長(zhǎng)度自距對(duì)稱軸9由近及遠(yuǎn)的方向遞減的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線。靠近對(duì)稱軸9的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線較長(zhǎng)，可以在旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)軸4旋轉(zhuǎn)一周范圍內(nèi)，通過光電轉(zhuǎn)換器件的成像情況快速、粗略定位對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組6的位置。作為一種優(yōu)選方式，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組6還相對(duì)于徑向方向7軸對(duì)稱。優(yōu)選地，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組6還可以包括多條長(zhǎng)度相等的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線，例如，可以包括四條長(zhǎng)度相等的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線11-14，該四條長(zhǎng)度相等的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線位于遠(yuǎn)離對(duì)稱軸9的位置。參見圖3所示，為將第一實(shí)施方式的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組設(shè)置在第一實(shí)施方式的碼盤上時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器件的軸線通過碼盤刻線的幾何中心時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器件上所成像示意圖。其中9’、11’、12’、13’、14’分別為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線9、11、12、13、14在光電轉(zhuǎn)換器件上所成的像。在對(duì)準(zhǔn)過程中，如果光電轉(zhuǎn)換器件的像元軸線7′與徑向方向7重合，則光電轉(zhuǎn)換器件像元軸線7′通過碼盤刻線10的幾何中心點(diǎn)O，如圖5所示，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組6在光電轉(zhuǎn)換器件上所成圖像如圖3所示，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組6中間部分直線段在線陣CCD上所成圖像灰度值的峰值高于兩端直線段在線陣CCD上所成圖像灰度值的峰值，且兩端直線段11、12、13、14在線陣CCD上所成圖像11′、12′、13′、14′灰度值的峰值相等且整個(gè)圖像關(guān)于對(duì)稱軸9在線陣CCD上所成圖像9′的中心線對(duì)稱。參見圖4所示，為將第一實(shí)施方式的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組設(shè)置在第一實(shí)施方式的碼盤上時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器件的像元軸線7’未通過碼盤刻線的幾何中心時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器件上所成像示意圖。其中9”、11”、12”、13”、14”分別為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線9、11、12、13、14在光電轉(zhuǎn)換器件上所成的像。此時(shí)，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組6在光電轉(zhuǎn)換器件上所成像中，圖像左側(cè)的11"、12"、13"、14"灰度值峰值不同，圖像右側(cè)11"、12"、13"、14"灰度值峰值也不同，且圖像左右兩側(cè)關(guān)于圖像9"的中心線不對(duì)稱。通過對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組6在光電轉(zhuǎn)換器件上所成的像能快速實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換器件像元軸線7’精確通過碼盤刻線10的幾何中心點(diǎn)O。參見圖5所示，為本發(fā)明的碼盤上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組的第二實(shí)施方式的示意圖。在本實(shí)施方式中，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組可以包括第一圖形組15和第二圖形組16。第一圖形組和第二圖形組例如均可以包括關(guān)于對(duì)稱軸9對(duì)稱的兩個(gè)第一圖形和第二圖形，第一圖形和第二圖形可以為相同的或者不同的。第一圖形和第二圖形例如可以是十字線、菱形、三角形或多個(gè)三角形的組合或箭頭等。在一種實(shí)施方式中，第一圖形組可以包括第一十字線組15，第二圖形組可以包括第二十字線組16。第一十字線組15包括兩個(gè)關(guān)于對(duì)稱軸對(duì)稱的第一十字線，且每個(gè)第一十字線15中的兩條線相互垂直，且分別與徑向方向7垂直和平行。第二十字線組16包括兩個(gè)關(guān)于對(duì)稱軸9對(duì)稱的第二十字線，且每個(gè)第二十字線中的兩條線相互垂直，且均與徑向方向7呈45°。作為一種優(yōu)選方式，第二十字線組16中的兩個(gè)第二十字線位于對(duì)稱軸9的最遠(yuǎn)端。第一十字線組15中的兩個(gè)第一十字線位于對(duì)稱軸的次遠(yuǎn)端。在該實(shí)施方式中，還可以將第一十字線組15中的兩個(gè)第一十字線設(shè)置在對(duì)稱軸的最遠(yuǎn)端，而將第二十字線組16中的兩個(gè)第二十字線位于對(duì)稱軸9的次遠(yuǎn)端。參見圖6所示，為將第二實(shí)施方式的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組設(shè)置在第一實(shí)施方式的碼盤上時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器件的像元軸線7’通過碼盤刻線的幾何中心時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器件上所成像示意圖。對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組6中第一十字線組15在光電轉(zhuǎn)換器件上所成圖像的跨度較寬，如波形15′所示，第二十字線組16在光電轉(zhuǎn)換器件上所成圖像為一個(gè)波峰，如波形16′所示，且整個(gè)圖像關(guān)于對(duì)稱軸9所成圖像9′中心線對(duì)稱。參見圖7所示，為將第二實(shí)施方式的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組設(shè)置在第一實(shí)施方式的碼盤上時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器件的像元軸線7’未通過碼盤刻線的幾何中心時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器件上所成像示意圖。如果光電轉(zhuǎn)換器件的像元軸線7’與對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組6的軸線7不重合，則光電轉(zhuǎn)換器件像元軸線未通過碼盤刻線10的幾何中心O。第一十字線15在光電轉(zhuǎn)換器件上所成圖像跨度很窄，如波形15"所示，第二十字線組16在光電轉(zhuǎn)換器件上所成圖像為兩個(gè)波峰，如波形16"、17"所示，整個(gè)圖像關(guān)于對(duì)稱軸9所成圖像9"中心線不對(duì)稱。圖8是波形16"、17"的放大圖。通過對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組6在光電轉(zhuǎn)換器件上所成圖像，能快速實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換器件像元軸線精確通過碼盤刻線10的幾何中心點(diǎn)O。參見圖9所示，為本發(fā)明的碼盤的第二實(shí)施方式的示意圖。在本實(shí)施方式中，碼盤包括多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組，例如，可以包括兩組對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組。優(yōu)選地，兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組可以關(guān)于碼盤的圓心中心對(duì)稱。參見圖10所示，為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)編碼器的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。在本實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)編碼器包括光電轉(zhuǎn)換器件1、碼盤2、光源3和旋轉(zhuǎn)軸4。其中，旋轉(zhuǎn)軸4通過碼盤2的圓心O且垂直于碼盤2，用于使碼盤2繞旋轉(zhuǎn)軸4旋轉(zhuǎn)。光源3固定在碼盤2的第一側(cè)，用于產(chǎn)生第一光。光電轉(zhuǎn)換器件固定在與第一側(cè)不同的第二側(cè)，用于接收由光源3發(fā)出的、通過碼盤2的第二光，并將第二光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)。優(yōu)選地，光源3可以包括線光源，光電轉(zhuǎn)換器件1可以包括線陣CCD。本發(fā)明還公開一種帶有如上所述的旋轉(zhuǎn)編碼器的設(shè)備。參見圖11所示，為本發(fā)明的校準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)編碼器的方法的一種實(shí)施方式的流程圖。本實(shí)施方式的校準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)編碼器的方法包括：S1：固定光源與光電轉(zhuǎn)換器件的相對(duì)位置，使得光電轉(zhuǎn)換器件中所有像元的灰度值滿偏；S2：旋轉(zhuǎn)碼盤直至對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線組中距對(duì)稱軸最近的兩條對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志線在光電轉(zhuǎn)換器件上成像；S3：微調(diào)光電轉(zhuǎn)換器件，使得對(duì)稱標(biāo)志線組在光電轉(zhuǎn)換器件上成完整的圖像，且圖像為軸對(duì)稱。采用本發(fā)明的碼盤、旋轉(zhuǎn)編碼器、帶有編碼器的設(shè)備及編碼器校準(zhǔn)方法，可以方便、精確地對(duì)光電轉(zhuǎn)換器件與碼盤進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。上面對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)的描述。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所能理解的，本發(fā)明的方法和裝置的全部或者任何步驟或者部件，可以在任何計(jì)算設(shè)備(包括處理器、存儲(chǔ)介質(zhì)等)或者計(jì)算設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)中，以硬件、固件、軟件或者它們的組合加以實(shí)現(xiàn)，這是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在了解本發(fā)明的內(nèi)容的情況下運(yùn)用他們的基本編程技能就能實(shí)現(xiàn)的，因此不需在此具體說明。此外，顯而易見的是，在上面的說明中涉及到可能的外部操作的時(shí)候，無疑要使用與任何計(jì)算設(shè)備相連的任何顯示設(shè)備和任何輸入設(shè)備、相應(yīng)的接口和控制程序?？偠灾?jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)硬件、軟件和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的前述方法中的各種操作的硬件、固件、軟件或者它們的組合，即構(gòu)成本發(fā)明的設(shè)備及其各組成部件。因此，基于上述理解，本發(fā)明的目的還可以通過在任何信息處理設(shè)備上運(yùn)行一個(gè)程序或者一組程序來實(shí)現(xiàn)。所述信息處理設(shè)備可以是公知的通用設(shè)備。因此，本發(fā)明的目的也可以僅僅通過提供包含實(shí)現(xiàn)所述方法或者設(shè)備的程序代碼的程序產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)。也就是說，這樣的程序產(chǎn)品也構(gòu)成本發(fā)明，并且存儲(chǔ)或者傳輸這樣的程序產(chǎn)品的介質(zhì)也構(gòu)成本發(fā)明。顯然，所述存儲(chǔ)或者傳輸介質(zhì)可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，或者將來所開發(fā)出來的任何類型的存儲(chǔ)或者傳輸介質(zhì)，因此也沒有必要在此對(duì)各種存儲(chǔ)或者傳輸介質(zhì)一一列舉。在本發(fā)明的設(shè)備和方法中，顯然，各部件或各步驟是可以分解、組合和/或分解后重新組合的。這些分解和/或重新組合應(yīng)視為本發(fā)明的等效方案。還需要指出的是，執(zhí)行上述系列處理的步驟可以自然地按照說明的順序按時(shí)間順序執(zhí)行，但是并不需要一定按照時(shí)間順序執(zhí)行。某些步驟可以并行或彼此獨(dú)立地執(zhí)行。同時(shí)，在上面對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的描述中，針對(duì)一種實(shí)施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施方式中使用，與其它實(shí)施方式中的特征相組合，或替代其它實(shí)施方式中的特征。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語(yǔ)“包括/包含”在本文使用時(shí)指特征、要素、步驟或組件的存在，但并不排除一個(gè)或更多個(gè)其它特征、要素、步驟或組件的存在或附加。雖然已經(jīng)詳細(xì)說明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和變換。而且，本發(fā)明的范圍不僅限于說明書所描述的過程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實(shí)施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來要被開發(fā)的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。