一種光學(xué)編碼器可以包括編碼器盤、照明系統(tǒng)以及對從編碼器盤衍射的光進行檢測的檢測器。編碼器盤可以包括帶有衍射光柵的信號軌道和帶有反射索引標(biāo)記的索引軌道，其中索引標(biāo)記的寬度大于衍射光柵的間距。一種索引方法可以包括提供編碼器盤，提供照明系統(tǒng)來把光導(dǎo)向編碼器盤，提供被構(gòu)造成對從編碼器盤衍射的光進行檢測的檢測器，計算從索引脈沖的上升沿到索引間隔的中間的正交狀態(tài)的估計計數(shù)，以及計算索引脈沖的大致中心處的正交狀態(tài)。一種動態(tài)參數(shù)校正方法可以包括計算目標(biāo)增益和偏移以及根據(jù)目標(biāo)增益和偏移來對數(shù)值進行校正。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】帶索引的光學(xué)編碼器、用于索引光學(xué)編碼器的方法以及用 于動態(tài)調(diào)整光學(xué)編碼器中的增益和偏移的方法本申請要求于2008年8月28日提交的美國臨時申請第61/092，478號以及2009 年7月10日提交的美國臨時申請第61/224，657號的優(yōu)先權(quán)，這兩件申請的全部內(nèi)容以引 用的方式并入本文。
技術(shù)介紹
已經(jīng)公開了許多用于測量角度位移的裝置。典型的裝置通常利用衍射光的條紋圖 案中的移位檢測。Kobayashi等人的美國專利第5，355，220號披露了一種從光源輻射到衍射光柵上 的光以產(chǎn)生允許檢測亮條紋和暗條紋的不同階衍射的衍射光。通過對條紋移動的直接檢測 來對移動進行測量。Mitchell等人的美國專利第5，486，923號披露了一種在把具有預(yù)選波長的光集 中到+和-第一階的同時使得零階最小化的光柵。經(jīng)過衍射的階的光照射多相檢測器板。Mitchell等人的美國專利第5，559，600號披露了一種把預(yù)選波長集中到正和負(fù) 第一階的光柵。多相周期檢測器的感測平面在如下位置處與光柵尺(scale)相隔其中每 個檢測器組件對正和負(fù)第一階做出響應(yīng)而不需要將衍射光重新引導(dǎo)。Eselun的美國專利第5，909，283使用了一種把一定角度的束指向可移動光柵 尺的點光源。生成了被諸如Ronchi光柵之類的光學(xué)元件橫穿的衍射光束從而形成莫爾 (Moire)條紋帶。布置光電檢測器組的陣列來攔截莫爾圖案帶并且發(fā)射經(jīng)過電子處理以指 示光柵尺的位移的信號。Thorburn的美國專利第7，002，137號披露了一種光學(xué)編碼器，其包括光柵尺，該 光柵尺包括光學(xué)光柵和光學(xué)組件；傳感器頭，該傳感器頭包括光源和檢測器陣列，兩者均被 布置于基板上，該光柵尺被布置成與傳感器頭相對并且被布置成相對于傳感器頭而移動。 光柵尺與最接近光柵尺的Talbot成像平面之間的距離等于d。傳感器頭被布置在由第一平 面和第二平面限定的區(qū)域內(nèi)，第一平面與光柵尺相隔基本上等于η倍的d加上d倍的χ的 距離，第二平面與光柵尺相隔基本上長于η倍的d減去d倍的χ的距離，η為整數(shù)而χ小于 或等于0.5。光源發(fā)射發(fā)散的光束，發(fā)散的光束被引導(dǎo)至光柵尺，來自發(fā)散的光束的光被光 柵衍射到檢測器陣列。掩模被布置于光柵尺與傳感器頭之間，該掩模定義了孔，該掩模保持 相對于傳感器頭的基本固定，將孔定位并調(diào)整孔的大小來基本上防止從光柵衍射的第五階 光束到達檢測器陣列。然而，對于這些裝置通常需要高精度，例如通常需要微米范圍的精度。許多傳統(tǒng)裝 置具有限制其精度、可靠性、校準(zhǔn)和大規(guī)模生產(chǎn)的便捷性的問題，并且在需要這種精細(xì)分辨 率時它們一般很昂貴。該成本部分是由于需要以彼此精確的定位來組裝這些部分。因此， 需要能以不昂貴的方式大規(guī)模生產(chǎn)的高精度和可靠性的光學(xué)編碼器。
技術(shù)實現(xiàn)思路
光學(xué)編碼器的一個實施例可以包括編碼器盤；照明系統(tǒng)，其被構(gòu)造成把光引導(dǎo) 至編碼器盤；以及檢測器，其被構(gòu)造成檢測從編碼器盤衍射的光。編碼器盤可以包括信號 軌道，其包括在編碼器盤上形成圓環(huán)的衍射光柵；以及索引軌道，其包括反射索引標(biāo)記，其 中索引標(biāo)記的寬度大于衍射光柵的間距。一種用于光學(xué)編碼器中的編碼器盤的實施例可以包括信號軌道，其包括在編碼 器盤上形成圓環(huán)的衍射光柵；以及索引軌道，其包括反射索引標(biāo)記，其中索引標(biāo)記的寬度大 于衍射光柵的間距。一種利用光學(xué)編碼器的索引方法的實施例可以包括提供編碼器盤；提供被構(gòu)造 成把光引導(dǎo)至編碼器盤的照明系統(tǒng)；提供被構(gòu)造成對從編碼器盤衍射的光進行檢測的檢 測器；計算從索引脈沖的上升沿到索引間隔的中間的正交狀態(tài)的估計狀態(tài)計數(shù)kest ；計算 Qkest,其中Qkest是在kest下的正交狀態(tài)并且對應(yīng)于索引脈沖的大致中心處的正交狀態(tài)；以及 確定偏移校正。編碼器盤可以包括信號軌道，其包括在編碼器盤上形成圓環(huán)的衍射光柵； 以及索引軌道，其在編碼器盤上形成圓環(huán)，該索引軌道包括在索引角坐標(biāo)處提供的索引標(biāo)記。 檢測器可以包括兩個偏移檢測器，其被構(gòu)造成對從信號軌道衍射的光進行檢測并且輸出正交 信號；以及索弓丨檢測器，其被構(gòu)造成對從索引軌道反射的光進行檢測并且輸出索弓丨脈沖。一種動態(tài)調(diào)節(jié)光學(xué)編碼器中的增益和偏移的方法的實施例可以包括提供包括衍 射光柵的編碼器盤；用光照射編碼器盤；提供被構(gòu)造成對從衍射光柵衍射的光進行檢測并 且輸出第一精細(xì)計數(shù)通道的檢測器；計算用于第一精細(xì)計數(shù)通道的第一目標(biāo)增益和第一目 標(biāo)偏移；以及基于第一目標(biāo)增益和第一目標(biāo)偏移來對從第一精細(xì)計數(shù)通道采樣的數(shù)據(jù)進行 校正。附圖說明現(xiàn)在將參考示意性而非限制性的附圖僅以示例方式對實施例進行描述，并且在幾 個附圖中相同的組件的附圖標(biāo)記相同，在附圖中圖1是編碼器盤的實施例的示圖。圖2是示出了根據(jù)至少一個實施例的雙正交信號與索引信號的相對位置的示圖。圖3是示出了根據(jù)至少一個實施例的雙正交信號與索引信號的相對位置的示圖。圖4是示出了根據(jù)至少一個實施例的雙正交信號與選通和非選通的索引信號的 相對位置的示圖。圖5A是根據(jù)至少一個實施例的編碼器盤的示圖。圖5B是根據(jù)至少一個實施例的編碼器盤的一部分的放大視圖。圖6是根據(jù)至少一個實施例的編碼器盤的示圖。圖7是根據(jù)至少一個實施例的編碼器盤的一部分和各個檢測器的示圖。圖8A是示出了根據(jù)至少一個實施例的索引軌道和檢測器的相對位置的示圖。圖8B是示出了根據(jù)至少一個實施例的由索引軌道所生成的信號的圖表。圖9是示出了根據(jù)至少一個實施例的各個信號的圖表。圖10是根據(jù)至少一個實施例的比較器的示圖。圖11是示出了根據(jù)至少一個實施例的不同正交狀態(tài)的示圖。7圖12A是說明根據(jù)至少一個實施例的索引算法的示圖。圖12B是說明根據(jù)至少一個實施例的索引算法的示圖。圖13A是說明根據(jù)至少一個實施例的索引算法的示圖。圖13B是說明根據(jù)至少一個實施例的索引算法的示圖。圖13C是說明根據(jù)至少一個實施例的索引算法的示圖。圖14是說明根據(jù)至少一個實施例的索引算法的示圖。圖15是示出了根據(jù)至少一個實施例的從編碼器盤離開的光反射的示圖。圖16是示出了根據(jù)至少一個實施例的光反射對索引信號的影響的圖示。圖17是根據(jù)至少一個實施例的一側(cè)涂黑的編碼器盤正面的照片。圖18是根據(jù)至少一個實施例的一側(cè)涂黑的編碼器盤正面的照片。圖19是根據(jù)至少一個實施例的一側(cè)涂黑的編碼器盤背面的照片。圖20是示出了根據(jù)至少一個實施例的多模垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)的各個 束分布的圖表。圖21是示出了在多模VCSEL中的電流與束分布之間的關(guān)系的示圖。圖22是示出了根據(jù)至少一個實施例的針對編碼器的衍射圖案的示圖。圖23是示出了高斯(Gaussian)束分布的三維圖表。圖24是示出了高斯束分布的顯示。圖25是示出了根據(jù)至少一個實施例的多模VCSEL的束分布的圖表。圖26是示出了根據(jù)至少一個實施例的多模VCSEL的束分布的圖表。圖27是示出了根據(jù)至少一個實施例的多模VCSEL的束分布的圖表。圖28是示出了根據(jù)至少一個實施例的多模VCSEL的束分布的圖表。圖29是示出了根據(jù)至少一個實施例的多模VCSEL的各個束分布的示圖。圖30是示出了根據(jù)至少一個實施例的多模VCSEL的各個束分布的圖表。圖31是示出了根據(jù)至少一個實施例的多模VCSEL的各個束分布的圖表。圖32是示出了根據(jù)至少一個實施例的多模VCSEL的束分本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種光學(xué)編碼器，其包括： 編碼器盤，其包括： 信號軌道，其包括在所述編碼器盤上形成圓環(huán)的衍射光柵；以及 索引軌道，其包括反射索引標(biāo)記，其中所述索引標(biāo)記的寬度大于所述衍射光柵的間距； 照明系統(tǒng)，其被構(gòu)造成把光引導(dǎo)至所述編碼器盤；以及檢測器，其被構(gòu)造成對從所述編碼器盤衍射的光進行檢測。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：弗雷德里克約克，
申請(專利權(quán))人：法羅技術(shù)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]
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