(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210678798.X (22)申请日 2022.06.15 (71)申请人 西安应用光学研究所 地址 710065 陕西省西安市雁塔区电子三 路西段九号 (72)发明人 宋金鸿　贠平平　张冲　郭佳琪　 宋严严　陆阳　王俊林　惠鹏　 梅甫麟　谢欢　骞琨　徐静　 海云波　王小怡　权红艳　 (74)专利代理 机构 中国兵器 工业集团公司专利 中心 11011 专利代理师 周恒 (51)Int.Cl. H04N 5/225(2006.01) H04N 5/232(2006.01) (54)发明名称 一种基于磁栅尺的寻 零精确定位方法 (57)摘要 本发明属于控制技术领域， 具体涉及一种基 于磁栅尺的寻零精确定位方法， 所述定位方法基 于调焦装置来实施， 所述调焦装置包括： 调焦控 制单元、 调焦执行机构、 调焦位置反馈单元、 限位 反馈单元； 与现有技术相比较， 本发明具备如下 有益效果： (1)基于 该方法的直线 运动调焦机构， 相对于传统的凸轮调焦系统， 采用音圈电机， 结 构简单， 响应速度快。 能有效的保证寻零速度。 (2)基于该方法的直线运动调焦机构， 相对于传 统的凸轮调焦系统， 采用磁栅尺和增量式编码器 作为位置反馈装置代替传统的位置电位器和模 数转换的测量系统， 测量精度高。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 114885085 A 2022.08.09 CN 114885085 A 1.一种基于磁栅尺的寻零精确定位方法， 其特征在于， 所述定位方法基于调焦装置来 实施， 所述调焦装置包括： 调焦控制单元、 调焦执行机构、 调焦位置反馈单元、 限位反馈单 元； 所述调焦执 行机构包括： 装有调焦 补偿镜片的调焦滑块、 光杆、 音圈电机、 主镜筒； 所述调焦位置反馈单元包括： 磁栅尺和读数头， 其中， 磁栅尺装在调焦滑块上， 读数头 固定在主镜筒上； 所述限位反馈单 元包括两个霍尔开关和磁铁； 所述调焦控制单 元分别连接霍尔开关、 音圈电机和读数头； 所述音圈电机由磁体部分及中间的线圈部分两部分组成， 磁体部分和主镜筒固连， 线 圈部分和调焦滑块固连； 其中， 所述两个霍尔开关用作限位开关， 为寻零控制提供参考位置； 定义一端的霍尔开 关为正向开关， 也叫零位参考开关， 另一端的霍尔开关为负向开关， 两个霍尔开关设置为间 隔一定距离， 该距离用作调焦补偿镜片运动的极限位置， 两个霍尔开关之间通过水平设置 的光杆连接； 在所述光杆上设置所述装有调焦补偿镜片的调焦滑块； 所述磁铁及磁栅尺均 安装在所述调焦滑块上； 所述调焦滑块连接所述音圈电机中间可运动的线圈部分， 受音圈 电机驱动， 可沿着光杆， 在两个霍尔开关之间滑动； 在设置过程中， 所述读数头的感应面与磁栅尺的长度方向平行； 磁栅尺上相邻磁波的 间隔距离一定， 并在固定位置 设置有零位磁波信息， 当磁栅尺随调焦滑块运动过程中， 读数 头读取到磁栅尺上的零 位磁波信息后， 读数头将输出一个Z索引脉冲信号； 同时在运动过程中读数头读取磁栅尺上的等间隔磁波， 并输出A相和B相两路相差90 ° 的脉冲信号， A相脉冲信号、 B相脉冲信号和Z索引脉冲信号输入到调焦控制单元， 调焦控制 单元采集到A相脉冲信号、 B相脉冲信号后， 通过计数的方法将其转化为数字量作为调焦控 制的位置反馈量； 基于上述调焦装置， 所述 寻零精确定位方法包括如下步骤： 步骤1： 调焦控制单元生成脉宽调制信号形式的第 一驱动信号， 控制音圈电机驱动装有 调焦镜片的调焦滑块， 沿着光杆， 向一端的正向开关作直线运动； 该过程中， 调焦镜片进行 调焦操作； 步骤2： 调焦滑块在靠近正向开关的过程中， 两者距离接近至一定程度时， 调焦滑块上 的磁铁与正向开关产生磁场效应， 即正向开关感应到磁铁时， 其输出信号状态发生变化， 产 生变化后的输出信号 通过I/O口送给调焦控制单 元； 步骤3： 调焦控制单元读取I/O口检测到正向开关输出的变化后的输出信号时， 生成脉 宽调制信号形式的第二驱动信号， 控制音圈电机驱动装有调焦镜片的调焦滑块， 沿着光杆， 反向向另一端的负向开关作直线运动； 步骤4： 磁栅尺安装在调焦滑块上， 随装有调焦镜片的调焦滑块沿光杆做直线运动的过 程中， 处于平行位置的读数头实时地读取磁栅尺上的磁波信息， 读数头输出Z索引脉冲信 号， 当调焦控制单 元采集到Z索引脉冲信号， 控制装有调焦镜片的调焦滑块停止运动； 步骤5： 调焦控制单元检测到读数头输出的Z索引脉冲信号的上升沿时， 调焦控制单元 将采集到A相脉冲信号、 B相脉冲信号计数后的位置反馈量清0， 此时调焦镜片所 处的位置作 为高速摄 像调焦系统的起始位置， 即零 位。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114885085 A 22.如权利要求1所述的基于磁栅尺的寻零精确定位方法， 其特征在于， 所述读数头的感 应面与磁栅尺之间的间隔距离不大于 0.5mm。 3.如权利要求1所述的基于磁栅尺的寻零精确定位方法， 其特征在于， 所述磁栅尺上相 邻磁波的间隔距离为0.0 01mm。 4.如权利要求1所述的基于磁栅尺的寻零精确定位方法， 其特征在于， 所述磁栅尺是磁 栅数显系统的基准元件； 波长就是磁栅尺的长度计量单位。 5.如权利要求1所述的基于磁栅尺的寻零精确定位方法， 其特征在于， 所述读数头为相 对位置类型的读数头， 其读取录制在磁栅尺上的等间隔磁波， 对应相应的长度和位置， 输出 A相脉冲信号、 B相脉冲信号、 Z索引脉冲信号送给调焦控制单 元。 6.如权利要求5所述的基于磁栅尺的寻零精确定位方法， 其特征在于， 所述A相脉冲信 号、 B相脉冲信号 为方波信号， 彼此相差四分之一信号周期长度。 7.如权利要求5所述的基于磁栅尺的寻零精确定位方法， 其特征在于， 所述Z索引脉冲 信号为索引脉冲， 每相隔2m m可检测到一个Z索引脉冲信号。 8.如权利要求1所述的基于磁栅尺的寻零精确定位方法， 其特征在于， 所述音圈电机为 一种直线驱动电机， 具有 结构简单体积小、 高速、 高加速度、 响应速度快的特性， 为寻零控制 提供动力。 9.如权利要求1所述的基于磁栅尺的寻零精确定位方法， 其特征在于， 所述方法适用于 高速摄像调焦系统。 10.如权利要求1所述的基于磁栅尺的寻零精确定位方法， 其特征在于， 所述方法能有 效的保证寻零精度， 确保在高速运动目标的调焦系统中， 能稳定、 清晰的成像， 且重复性好， 调焦精度可达 0.02mm， 运动精度可达 0.005mm。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114885085 A 3