一种新型光电编码器码盘元件和读码元件的制作方法

1.本发明涉及光电位移精密测量设备技术领域，具体涉及一种新型光电编码器码盘元件和读码元件。


背景技术：

2.光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的、集光、机、电于一体的数字角度位置传感器。光电编码器是由光栅码盘元件和光电检测读码元件组成。它的测量范围较广，被广泛应用于光电经纬仪，雷达，航空航天，机器人，数控机床，指挥仪和高精度闭环调速系统等诸多领域。在航天、军事、工业这些对器件的体积和重量有着严格要求的领域，对光电编码器的要求不仅是要减小其外径尺寸和重量，更要提高光电编码器的分辨力和精度。因此，在缩小码盘的同时，提高光电编码器的分辨力和测角精度是目前研究的热门。
3.为了追求更高的精确度，过多地对码盘进行镂空，致使码盘本身的强度较低，在使用一段时间后，由于转速较快，或者工作环境较为恶劣，容易导致码盘变形，或者在运行过程中产生颤动，从而导致光电编码器的精度下降，甚至导致编码器不能正常工作。


技术实现要素：

4.针对上述问题本发明提供了一种新型光电编码器码盘元件和读码元件，目的是为了解决上述背景技术中提出的码盘镂空较多导致机械强度降低，容易导致码盘变形，或者在运行过程中产生颤动，从而导致光电编码器的精度下降，甚至导致编码器不能正常工作的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型光电编码器码盘元件和读码元件，所述码盘元件为金属码盘，所述金属码盘设有多个编码区和多个加强区，多个所述编码区和多个所述加强区在所述金属码盘的圆周方向上等距设置，多个所述编码区中均设有多道格雷码镂空，多个所述加强区均设有一道格雷码镂空，多个所述编码区和多个所述加强区的角度均为45
°
；所述读码元件为光检测器，所述光检测器包括光敏固定架，所述光敏固定架的一端设有第一光敏组件，所述光敏固定架的另一端设有第二光敏组件，所述第一光敏组件和所述第二光敏组件呈45
°
夹角设置，所述第一光敏组件的下端和所述第二光敏组件的下端均指向所述金属码盘的转轴。
6.进一步的，所述编码区由内到外分别为第二至第十一码道，用于表示十位格雷码。
7.进一步的，所述加强区的内部设有第一码道，用于区分该区域是所述编码区或是所述加强区。
8.进一步的，所述加强区的一面设有加强斜面。
9.进一步的，所述加强区的另一面开设有加强凹槽。
10.进一步的，所述金属码盘的中部设有锁紧孔，所述锁紧孔的一端设有锁紧销。
11.进一步的，所述第一光敏组件的中部设有多个第一读码单元，多个所述第一读码
单元的位置分别对应第二至第十一码道。
12.进一步的，所述第二光敏组件的中部设有多个第二读码单元，多个所述第二读码单元的位置分别对应第二至第十一码道，所述第二光敏组件的下端设有第三读码单元，所述第三读码单元的位置对应第一码道。
13.进一步的，当所述第三读码单元读到的信号为“1”时，多个所述第二读码单元处于所述加强区，多个所述第一读码单元处于所述编码区，可以正确读取码盘的角度数据；当所述第三读码单元读到的信号为“0”时，多个所述第一读码单元处于所述加强区，多个所述第二读码单元处于所述编码区，读取的码盘角度数据加上所述第一光敏组件和所述第二光敏组件的夹角度数，即正确的码盘角度。
14.进一步的，当所述金属码盘逆时针旋转时，所述第一光敏组件和所述第二光敏组件的夹角度数为45
°
，当所述金属码盘顺时针旋转时，所述第一光敏组件和所述第二光敏组件的夹角度数为-45
°
。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16.通过在传统格雷码金属码盘的基础上减少码盘的镂空部分，配合具有多组光敏传感器的读码元件，通过创新算法在不降低传统格雷码金属码盘精确度的基础上，增加码盘元件的机械强度，该发明适合应用在振动强度大，环境比较恶劣的工作环境。
附图说明
17.图1是本发明外观结构示意图a；
18.图2是本发明外观结构示意图b；
19.图3是本发明外观结构正视示意图；
20.图4是本发明外观结构侧视示意图；
21.图5是本发明金属码盘结构正视示意图；
22.图6是本发明金属码盘结构示意图；
23.图7是本发明光检测器结构示意图；
24.图8是本发明光检测器结构正视示意图。
25.图中：1、金属码盘；11、编码区；12、加强区；121、加强斜面；122、加强凹槽；13、锁紧孔；131、锁紧销；2、光检测器；21、光敏固定架；22、第一光敏组件；221、第一读码单元；23、第二光敏组件；231、第二读码单元；232、第三读码单元。
具体实施方式
26.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更加全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例，相反的，提供这些实施例是为了使对本发明公开的内容更加透彻全面。
27.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的
技术人员通常连接的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语知识为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
29.实施例，请着重参考图1-2，一种新型光电编码器码盘元件和读码元件，所述码盘元件为金属码盘1，所述金属码盘1设有多个编码区11和多个加强区12，多个所述编码区11和多个所述加强区12在所述金属码盘1的圆周方向上等距设置，多个所述编码区11中均设有多道格雷码镂空，多个所述加强区12均设有一道格雷码镂空，多个所述编码区11和多个所述加强区12的角度均为45
°
；所述读码元件为光检测器2，所述光检测器2包括光敏固定架21，所述光敏固定架21的一端设有第一光敏组件22，所述光敏固定架21的另一端设有第二光敏组件23，所述第一光敏组件22和所述第二光敏组件23呈45
°
夹角设置，所述第一光敏组件22的下端和所述第二光敏组件23的下端均指向所述金属码盘1的转轴。
30.实施例，请着重参考图1-2，所述编码区11由内到外分别为第二至第十一码道，用于表示十位格雷码。
31.实施例，请着重参考图3，所述加强区12的内部设有第一码道，用于区分该区域是所述编码区11或是所述加强区12。
32.实施例，请着重参考图3，所述加强区12的一面设有加强斜面121，此设计通过加强斜面121进一步加强金属码盘1的机械强度。
33.实施例，请着重参考图4，所述加强区12的另一面开设有加强凹槽122，此设计通过加强凹槽122减轻金属码盘1的重量，从而降低金属码盘1的惯性，使数据更精确。
34.实施例，请着重参考图5，所述金属码盘1的中部设有锁紧孔13，所述锁紧孔13的一端设有锁紧销131，此设计通过锁紧孔13配合锁紧销131将金属码盘1固定于转轴上，避免码盘晃动导致数据不精确。
35.实施例，请着重参考图6，所述第一光敏组件22的中部设有多个第一读码单元221，多个所述第一读码单元221的位置分别对应第二至第十一码道，此设计通过多个第一读码单元221配合读取十位格雷码数据。
36.实施例，请着重参考图6，所述第二光敏组件23的中部设有多个第二读码单元231，多个所述第二读码单元231的位置分别对应第二至第十一码道，所述第二光敏组件23的下端设有第三读码单元232，所述第三读码单元232的位置对应第一码道，此设计通过多个第二读码单元231配合读取十位格雷码数据，并通过第三读码单元232读取第一码道的数据。
37.实施例，请着重参考图7，当所述第三读码单元232读到的信号为“1”时，多个所述第二读码单元231处于所述加强区12，多个所述第一读码单元221处于所述编码区11，可以正确读取码盘的角度数据；当所述第三读码单元232读到的信号为“0”时，多个所述第一读码单元221处于所述加强区12，多个所述第二读码单元231处于所述编码区11，读取的码盘角度数据加上所述第一光敏组件22和所述第二光敏组件23的夹角度数，即正确的码盘角度，此设计通过。
38.实施例，请着重参考图8，当所述金属码盘1逆时针旋转时，所述第一光敏组件22和所述第二光敏组件23的夹角度数为45
°
，当所述金属码盘1顺时针旋转时，所述第一光敏组件22和所述第二光敏组件23的夹角度数为-45
°
。
39.上述结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式
的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。