一種光電編碼器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種光電編碼器，該光電編碼器內(nèi)部包括依次放置的光源、透鏡、中心設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸的光學(xué)盤、設(shè)置有固定光柵的標(biāo)尺和受光元件，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：所述光學(xué)盤主體為可旋轉(zhuǎn)圓盤，該光學(xué)盤的盤基正中央設(shè)有中心通孔，所述旋轉(zhuǎn)軸通過該中心通孔與光學(xué)盤貫穿連接，盤基上設(shè)有光柵透過區(qū)，光柵透過區(qū)內(nèi)設(shè)有矩形光柵道，矩形光柵道從一端的寬度到另一端的寬度呈線性變化；矩形光柵道的一端與另一端首尾連接，一端的寬度為光柵寬度，呈線性變化的另一端寬度趨向于無限小。本實(shí)用新型可以在不提高制造成本的前提下，除去高次諧波，實(shí)現(xiàn)高效、高精度化。
【專利說明】
一種光電編碼器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及編碼器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光電編碼器。
【背景技術(shù)】
[0002]光電編碼器是檢測傳動(dòng)件位移、角加速度的傳感器，可實(shí)現(xiàn)光一一電轉(zhuǎn)換。應(yīng)用范圍較廣泛，不僅用于電梯上還用于數(shù)控機(jī)床、雷達(dá)、船舶等，我國市場年需求量約在30萬只，其中電梯需用量就達(dá)10萬只，目前我國生產(chǎn)廠家較少，如長春光學(xué)儀器廠、中科院南京天文儀器研究中心等，其中僅有長春光學(xué)儀器廠具有工業(yè)化生產(chǎn)能力，其他企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模均較少。目前光電編碼器市場50%以上用的是進(jìn)口產(chǎn)品。海安申菱電器制造有限公司生產(chǎn)的已獲國家專利的光電編碼器，在部件的材料、加工工藝及整體結(jié)構(gòu)諸方面具有獨(dú)創(chuàng)性，不僅填補(bǔ)了國內(nèi)空白，而且可替代進(jìn)口，并同整梯出口。產(chǎn)品抗干擾能力強(qiáng)，性能可靠，價(jià)格與進(jìn)口產(chǎn)品相比比較低廉，因此市場競爭力較強(qiáng)。
[0003]光電編碼器是光、機(jī)、電一體化產(chǎn)品，是一種利用光電轉(zhuǎn)換原理檢測傳動(dòng)件位移、角速度、角加速度的精密傳感器元件。它由轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)、圓碼盤系統(tǒng)、光電系統(tǒng)組成。一般的，光電編碼器組件包括光源、狹縫、動(dòng)光柵、受光器，各個(gè)部件之間裝配位置，高度都要絕對準(zhǔn)確，如圖1所示，現(xiàn)有的光電編碼器組件在調(diào)試好出廠后沒有固定在一起，采用支架設(shè)置光源和狹縫，動(dòng)光柵環(huán)繞軸套，受光器和電路板連接，使用者組裝光電編碼器的分離件，受光器與支架的螺絲固定柱螺紋連接。然而，這樣組裝出來的產(chǎn)品相對位置會(huì)不正確，不能保證光源、狹縫、動(dòng)光柵以及受光器在一條線上，如動(dòng)光柵與支架之間的高度，動(dòng)光柵與受光器之間的高度，動(dòng)光柵在中心的位置都不準(zhǔn)確，要經(jīng)過重新調(diào)試才可使用。例如中國專利(申請?zhí)枮?200810201951.X)公開了一種光電編碼器組件，包括設(shè)置有光源、狹縫和螺絲固定柱的支架、動(dòng)光柵、受光器，受光器上面設(shè)置電路板，動(dòng)光柵中心設(shè)置軸套，所述受光器與所述動(dòng)光柵的軸套采用螺紋連接;所述受光器通過螺絲與所述支架的螺絲固定柱螺紋連接。所述動(dòng)光柵的位置由設(shè)置動(dòng)光柵和受光器之間并且安裝后抽出的塞板確定。所述光電編碼器組件通過螺絲固定在電機(jī)上。所述光電編碼器組件通過螺絲徑向固定在電機(jī)軸上。該技術(shù)方案主要解決的方向是安裝方便、時(shí)間快，易操作，成本低，延長使用壽命方面，但是眾所周知，簡單的通過螺紋螺絲連接，效果并不是太理想，雖然通過將光電編碼器組件與電機(jī)軸進(jìn)行了安裝方向的匹配，但是實(shí)際使用效果并不很優(yōu)越，因此存在有待改進(jìn)的問題。
[0004]中國專利(申請?zhí)?200710005925.5)公開了一種光電式編碼器(增量編碼器或絕對編碼器)，其具有相對于形成規(guī)定圖形(增量圖形或模擬隨機(jī)圖形)的標(biāo)尺、可相對變位的檢出器，其中，其具有多個(gè)感光系統(tǒng)，其用于將所述圖形的應(yīng)該同時(shí)檢出的檢出范圍至少在檢出方向上分割，而分別在每個(gè)檢出區(qū)域檢出。該技術(shù)方案提出了使用多個(gè)感光系統(tǒng)的加入，使得能夠使用簡單的小型光學(xué)系統(tǒng)及感光系統(tǒng)對寬的檢出范圍進(jìn)行測定。但是該技術(shù)方案仍然存在使得內(nèi)部光學(xué)系統(tǒng)增大，且容易對標(biāo)尺上的污垢產(chǎn)生靈敏。
[0005]因此，現(xiàn)有的光電編碼器組件還是存在與電機(jī)的組裝工作，普通工作人員不易安裝或就根本安裝不了，需要專業(yè)人員和精密設(shè)備才能完成，時(shí)間也比較長，成本高。一般采購商不具備在這種條件的，會(huì)給使用者帶來很大的不方便。由此可見，現(xiàn)有的光電編碼器安裝時(shí)間長，操作難，成本高、性能不夠完善成為光電編碼器的技術(shù)瓶頸。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的光電編碼器的安裝時(shí)間長，操作難，成本高、性能不夠完善問題，本實(shí)用新型提供了一種光電編碼器。
[0007]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種光電編碼器，該光電編碼器內(nèi)部包括依次放置的光源、透鏡、中心設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸的光學(xué)盤、設(shè)置有固定光柵的標(biāo)尺和受光元件，其創(chuàng)新點(diǎn)在于:所述光學(xué)盤主體為可旋轉(zhuǎn)圓盤，該光學(xué)盤的盤基正中央設(shè)有中心通孔，所述旋轉(zhuǎn)軸通過該中心通孔與光學(xué)盤貫穿連接，盤基上設(shè)有光柵透過區(qū)，光柵透過區(qū)內(nèi)設(shè)有矩形光柵道，矩形光柵道從一端的寬度到另一端的寬度呈線性變化;矩形光柵道的一端與另一端首尾連接，一端的寬度為光柵寬度，呈線性變化的另一端寬度趨向于無限小。
[0008]在此基礎(chǔ)上，所述光電編碼器還包括光學(xué)成像系統(tǒng)，所述光學(xué)成像系統(tǒng)設(shè)置于標(biāo)尺和受光元件之間，該光學(xué)成像系統(tǒng)包括成像透鏡和光圈組合，成像透鏡設(shè)置于光圈組合前面。
[0009]在此基礎(chǔ)上，所述光圈組合包括第一光圈和第二光圈，第一光圈和第二光圈上均設(shè)置有可移動(dòng)光圈擋片，所述可移動(dòng)光圈擋片大小與形狀均與光圈大小相匹配;該第一光圈和第二光圈對稱分別固定設(shè)置在夾縫兩側(cè)。
[0010]在此基礎(chǔ)上，所述第一光圈與第二光圈的結(jié)構(gòu)相同，該第一光圈與第二光圈的具體結(jié)構(gòu)為:第一光圈與第二光圈均包括光圈本體和驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置安裝在光圈本體上，所述光圈本體中心上設(shè)置有一透光孔，并設(shè)置有與其結(jié)合的可移動(dòng)光圈擋片，該可移動(dòng)光圈擋片實(shí)現(xiàn)透光孔的遮蔽或開啟或縮減透光孔徑。
[0011]在此基礎(chǔ)上，所述驅(qū)動(dòng)裝置為設(shè)置有輸出軸的馬達(dá)，該馬達(dá)的輸出軸與光圈本體內(nèi)的可移動(dòng)光圈擋片相連接，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)帶動(dòng)光圈擋片的運(yùn)動(dòng)。
[0012]在此基礎(chǔ)上，還包括若干個(gè)感光系統(tǒng)，所述若干個(gè)感光系統(tǒng)均與光學(xué)成像系統(tǒng)并列配置。
[0013]在此基礎(chǔ)上，所述感光系統(tǒng)設(shè)置有3?5個(gè)。
[0014]在此基礎(chǔ)上，所述受光元件包括多個(gè)光接收元件和遮光部，該遮光部設(shè)置于光接收元件上，所述光接收元件均勻排列在同一方向上并用于檢測所述光線的明暗，所述遮光部用于遮擋所述光線，控制光線的明暗。
[0015]在此基礎(chǔ)上，所述光接收元件個(gè)數(shù)為5?10個(gè)。
[0016]在此基礎(chǔ)上，所述光接收元件為光電二極管。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0018](I)本實(shí)用新型的光電編碼器，光學(xué)盤主體為可旋轉(zhuǎn)圓盤，該光學(xué)盤的盤基正中央設(shè)有中心通孔，旋轉(zhuǎn)軸通過該中心通孔與光學(xué)盤貫穿連接，可以便于光學(xué)盤旋轉(zhuǎn)工作，盤基上設(shè)有光柵透過區(qū)，光柵透過區(qū)內(nèi)設(shè)有矩形光柵道，矩形光柵道從一端的寬度到另一端的寬度呈線性變化;矩形光柵道的一端與另一端首尾連接，一端的寬度為光柵寬度，呈線性變化的另一端寬度趨向于無限小，矩形光柵道的特定排列，可以在不提高制造成本的前提下，除去高次諧波，實(shí)現(xiàn)高效、高精度化。
[0019](2)本實(shí)用新型的光電編碼器，光電編碼器還包括光學(xué)成像系統(tǒng)，光學(xué)成像系統(tǒng)設(shè)置于標(biāo)尺和受光元件之間，有效防止光學(xué)系統(tǒng)體積的增大，提高光學(xué)編碼器的小型化進(jìn)程，且該光學(xué)成像系統(tǒng)包括成像透鏡和光圈組合，成像透鏡設(shè)置于光圈組合前面，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。
[0020](3)本實(shí)用新型的光電編碼器，光圈組合包括第一光圈和第二光圈，第一光圈和第二光圈上均設(shè)置有可移動(dòng)光圈擋片，可移動(dòng)光圈擋片大小與形狀均與光圈大小相匹配;該第一光圈和第二光圈對稱分別固定設(shè)置在夾縫兩側(cè)，有效提高標(biāo)度尺上視野的擴(kuò)大化，且可以維持像的圖形或形狀。
[0021](4)本實(shí)用新型的光電編碼器，光圈包括光圈本體和驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置安裝在光圈本體上，光圈本體中心上設(shè)置有一透光孔，并設(shè)置有與其結(jié)合的可移動(dòng)光圈擋片，該可移動(dòng)光圈擋片實(shí)現(xiàn)透光孔的遮蔽或開啟或縮減透光孔徑，有效維持圖像清晰度，驅(qū)動(dòng)裝置為設(shè)置有輸出軸的馬達(dá)，該馬達(dá)的輸出軸與光圈本體內(nèi)的可移動(dòng)光圈擋片相連接，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)帶動(dòng)光圈擋片的運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)化程度提高。
[0022](5)本實(shí)用新型的光電編碼器，還包括的感光系統(tǒng)均與光學(xué)成像系統(tǒng)并列配置，優(yōu)選設(shè)置個(gè)數(shù)為3?5個(gè)，位置排布合理，可以改善信號檢測的效率，擴(kuò)大組裝的容許范圍。
[0023](6)本實(shí)用新型的光電編碼器，受光元件包括多個(gè)光接收元件和遮光部，該遮光部設(shè)置于光接收元件上，光接收元件均勻排列在同一方向上并用于檢測所述光線的明暗，遮光部用于遮擋所述光線，控制光線的明暗，可以保證光線或圖案在錯(cuò)開排列的情況下彼此沒有重疊產(chǎn)生，有效提高圖像質(zhì)量。
【附圖說明】
[0024]圖1是本實(shí)用新型光電編碼器內(nèi)部原理結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖2是本實(shí)用新型光電編碼器光學(xué)盤結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是本實(shí)用新型光電編碼器受光元件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4是本實(shí)用新型光電編碼器光圈結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0029]本實(shí)用新型涉及一種光電編碼器，如圖1所示:該光電編碼器111內(nèi)部包括依次放置的光源1、透鏡2、中心設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸的光學(xué)盤3、設(shè)置有固定光柵的標(biāo)尺4和受光元件7，光學(xué)盤3主體為可旋轉(zhuǎn)圓盤，如圖2所示:該光學(xué)盤3的盤基正中央設(shè)有中心通孔31，旋轉(zhuǎn)軸32通過該中心通孔31與光學(xué)盤3貫穿連接，盤基上設(shè)有光柵透過區(qū)，光柵透過區(qū)內(nèi)設(shè)有矩形光柵道33，矩形光柵道33從一端的寬度到另一端的寬度呈線性變化;矩形光柵道33的一端與另一端首尾連接，一端的寬度為光柵寬度，呈線性變化的另一端寬度趨向于無限小。本實(shí)施例的光學(xué)盤結(jié)構(gòu)可以便于光學(xué)盤旋轉(zhuǎn)工作，盤基上設(shè)有光柵透過區(qū)，光柵透過區(qū)內(nèi)設(shè)有矩形光柵道，矩形光柵道的特定排列，可以在不提高制造成本的前提下，除去高次諧波，實(shí)現(xiàn)高效、高精度化。
[0030]如圖3所示:上述本實(shí)施例的受光元件包括多個(gè)光接收元件71和遮光部72，該遮光部72設(shè)置于光接收元件上，光接收元件71均勻排列在同一方向上并用于檢測光線的明暗，遮光部72用于遮擋光線，控制光線的明暗。其中，作為優(yōu)選，光接收元件71個(gè)數(shù)為6個(gè)，光接收元件71選擇為光電二極管。受光元件的結(jié)構(gòu)設(shè)置與特殊排布可以保證光線或圖案在錯(cuò)開排列的情況下彼此沒有重疊產(chǎn)生，有效提高圖像質(zhì)量。
[0031]如圖1所示:光電編碼器111還包括光學(xué)成像系統(tǒng)，光學(xué)成像系統(tǒng)設(shè)置于標(biāo)尺4和受光元件7之間，該光學(xué)成像系統(tǒng)包括成像透鏡5和光圈組合6，成像透鏡5設(shè)置于光圈組合6前面。本實(shí)用新型包括光學(xué)成像系統(tǒng)，將其設(shè)置于標(biāo)尺和受光元件之間，可以有效防止光學(xué)系統(tǒng)體積的增大，提高光學(xué)編碼器的小型化進(jìn)程，且該光學(xué)成像系統(tǒng)包括成像透鏡和光圈組合，成像透鏡設(shè)置于光圈組合前面，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。
[0032]如圖1、2、4所示:光圈組合6包括第一光圈61和第二光圈62，第一光圈61和第二光圈62上均設(shè)置有可移動(dòng)光圈擋片614，可移動(dòng)光圈擋片614大小與形狀均與光圈大小相匹配;該第一光圈61和第二光圈62對稱分別固定設(shè)置在夾縫兩側(cè)。光圈組合的結(jié)構(gòu)設(shè)置包括第一光圈和第二光圈，有效提高標(biāo)度尺上視野的擴(kuò)大化，且可以維持像的圖形或形狀。
[0033]具體的，如圖4所不:上述第一光圈61與第二光圈62的結(jié)構(gòu)相同，該第一光圈61與第二光圈62的具體結(jié)構(gòu)為:第一光圈61與第二光圈62均包括光圈本體611和驅(qū)動(dòng)裝置612，驅(qū)動(dòng)裝置612安裝在光圈本體611上，光圈本體611中心上設(shè)置有一透光孔613，并設(shè)置有與其結(jié)合的可移動(dòng)光圈擋片614，該可移動(dòng)光圈擋片614實(shí)現(xiàn)透光孔的遮蔽或開啟或縮減透光孔徑。具體的，光圈包括光圈本體和驅(qū)動(dòng)裝置，并設(shè)置有與其結(jié)合的可移動(dòng)光圈擋片，該可移動(dòng)光圈擋片實(shí)現(xiàn)透光孔的遮蔽或開啟或縮減透光孔徑，有效維持圖像清晰度，驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)帶動(dòng)光圈擋片的運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)化程度提高。
[0034]具體的，驅(qū)動(dòng)裝置612為設(shè)置有輸出軸615的馬達(dá)，該馬達(dá)的輸出軸與光圈本體611內(nèi)的可移動(dòng)光圈擋片614相連接，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)帶動(dòng)光圈擋片的運(yùn)動(dòng)。
[0035]如圖1所示:作為本實(shí)施例的優(yōu)選，上述光電編碼器的結(jié)構(gòu)中還包括3個(gè)感光系統(tǒng)8，3個(gè)感光系統(tǒng)8均與光學(xué)成像系統(tǒng)并列配置，感光系統(tǒng)的配置可以改善信號檢測的效率，擴(kuò)大組裝的容許范圍。
[0036]上述說明示出并描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述實(shí)用新型構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍，則都應(yīng)在本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光電編碼器，該光電編碼器(111)內(nèi)部包括依次放置的光源(I)、透鏡(2)、中心設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸的光學(xué)盤(3)、設(shè)置有固定光柵的標(biāo)尺(4)和受光元件(7)，其特征在于:所述光學(xué)盤(3)主體為可旋轉(zhuǎn)圓盤，該光學(xué)盤(3)的盤基正中央設(shè)有中心通孔(31)，所述旋轉(zhuǎn)軸(32)通過該中心通孔(31)與光學(xué)盤(3)貫穿連接，盤基上設(shè)有光柵透過區(qū)，光柵透過區(qū)內(nèi)設(shè)有矩形光柵道(33)，矩形光柵道(33)從一端的寬度到另一端的寬度呈線性變化;矩形光柵道(33)的一端與另一端首尾連接，一端的寬度為光柵寬度，呈線性變化的另一端寬度趨向于無限小。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電編碼器，其特征在于:所述光電編碼器(111)還包括光學(xué)成像系統(tǒng)，所述光學(xué)成像系統(tǒng)設(shè)置于標(biāo)尺(4)和受光元件(7)之間，該光學(xué)成像系統(tǒng)包括成像透鏡(5)和光圈組合(6)，成像透鏡(5)設(shè)置于光圈組合(6)前面。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電編碼器，其特征在于:所述光圈組合(6)包括第一光圈(61)和第二光圈(62)，第一光圈(61)和第二光圈(62)上均設(shè)置有可移動(dòng)光圈擋片(614)，所述可移動(dòng)光圈擋片(614)大小與形狀均與光圈大小相匹配；該第一光圈(61)和第二光圈(62)對稱分別固定設(shè)置在夾縫兩側(cè)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電編碼器，其特征在于:所述第一光圈(61)與第二光圈(62)的結(jié)構(gòu)相同，該第一光圈(61)與第二光圈(62)的具體結(jié)構(gòu)為:第一光圈(61)與第二光圈(62)均包括光圈本體(611)和驅(qū)動(dòng)裝置(612)，驅(qū)動(dòng)裝置(612)安裝在光圈本體(611)上，所述光圈本體(611)中心上設(shè)置有一透光孔(613)，并設(shè)置有與其結(jié)合的可移動(dòng)光圈擋片(614)，該可移動(dòng)光圈擋片(614)實(shí)現(xiàn)透光孔(613)的遮蔽或開啟或縮減透光孔徑。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光電編碼器，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)裝置(612)為設(shè)置有輸出軸(615)的馬達(dá)，該馬達(dá)的輸出軸(615)與光圈本體(611)內(nèi)的可移動(dòng)光圈擋片(614)相連接，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)帶動(dòng)光圈擋片的運(yùn)動(dòng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電編碼器，其特征在于:還包括若干個(gè)感光系統(tǒng)(8)，所述若干個(gè)感光系統(tǒng)(8)均與光學(xué)成像系統(tǒng)并列配置。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光電編碼器，其特征在于:所述感光系統(tǒng)(8)設(shè)置有3?5個(gè)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電編碼器，其特征在于:所述受光元件(7)包括多個(gè)光接收元件(71)和遮光部(72)，該遮光部(72)設(shè)置于光接收元件(71)上，所述光接收元件(71)均勻排列在同一方向上并用于檢測光線的明暗，所述遮光部(72)用于遮擋光線，控制光線的明暗。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光電編碼器，其特征在于:所述光接收元件(71)個(gè)數(shù)為5?10個(gè)。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光電編碼器，其特征在于:所述光接收元件(71)為光電二極管。
【文檔編號】G01D5/347GK205607415SQ201620228447
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】范小斌, 顧建國, 仲曉偉, 毛劍
【申請人】海安縣申菱電器制造有限公司