一种光磁信息编码盘及其信息读取装置及信息读取方法

摘要

本发明涉及光磁信息技术领域，具体涉及一种光磁信息编码盘及其信息读取装置，本发明光磁信息编码盘包括：圆盘盘体，所述圆盘盘体的表面设有环形的信息存储区域，所述信息存储区域由两种以上不同颜色的色块组成，所述色块的数量为两个以上，所述色块按顺序排列构成可识别信息，所述信息存储区域上镶嵌有一块磁体。在本发明光磁信息编码盘不需要电源，也不需要加设防水、防雷、防火设备，其极大的降低了使用成本，便于市场上的推广。

权利要求

1.一种基于光磁信息编码盘的信息读取装置的信息读取方法，所述光磁信息编码盘包括圆盘盘体，所述圆盘盘体的表面设有环形的信息存储区域，所述信息存储区域由两种以上不同颜色的色块组成，所述色块的数量为两个以上，所述色块按顺序排列构成可识别信息，所述信息存储区域上镶嵌有一块磁体，所述光磁信息编码盘的信息读取装置包括壳体，所述壳体的顶部设有电机，所述电机的传动轴分为上传动轴和下传动轴，所述上、下传动轴分别从该电机的顶部与底部伸出，所述上传动轴上设有编码盘安装件，所述编码盘安装件用于对光磁信息编码盘进行安装，所述下传动轴上安装有旋转角度统计器，所述旋转角度统计器用于对电机的旋转角度进行统计；所述壳体中设有红外收发元件、霍尔元件和控制电路，所述红外收发元件与接收光纤和发送光纤的一端连接，所述接收光纤和发送光纤的另一端设置于所述光磁信息编码盘中的信息存储区域下方，所述霍尔元件设置于所述光磁信息编码盘中的信息存储区域下方，且该霍尔元件与磁信号导线的一端相连接，磁信号导线的另一端接回控制电路；所述红外收发元件上接有模数转换电路，所述模数转换电路将所述红外收发元件接收到的光强信号转换为相应的电平信号，所述控制电路分别与旋转角度统计器、模数转换电路、霍尔元件和电机连接，其用于驱动电机，并获取旋转角度统计器中计数得到的转动角度信息，获取霍尔元件中的磁信号信息和模数转换电路中的电平信号，并根据所述转动角度信息、磁信号信息和电平信号进行处理，得到身份识别编码，其特征在于，所述信息读取方法包括：将光磁信息编码盘与信息读取装置中的编码盘安装件进行对接；

电机以预定的速度带动光磁信息编码盘和旋转角度统计器同时进行旋转，同时，霍尔元件判断是否检测到光磁信息编码盘上的磁信号信息；

红外收发元件向光磁信息编码盘表面的信息存储区域发送红外光信号，所述红外光信号经信息存储区域反射后得到光强信号，所述红外收发元件对光强信号进行接收，将光强信号按其光强的大小转换为相应的电平信号；在得到光强信号后，红外收发元件再次向光磁信息编码盘表面的信息存储区域发送红外光信号；

当检测到磁信号信息后，对其时间点进行记录，将该时间点作为信号周期的起点，在两次检测到时间点之间时间段为一个信号周期；每个信号周期中所得到的光强信号数量为二个以上；

在信号周期中，旋转角度统计器对电机的转动角度信息进行实时采集，同时，将每个电平信号和与其对应时刻的转动角度信息进行对应；

根据色块的总数量将一个信号周期内的所有转动角度信息划分为多个转动角度区域；

对每个转动角度区域内的所有电平信号进行整合，得到区域电平信号；

根据转动角度，按顺排列区域电平信号，得到身份识别编码。

2.根据权利要求1所述的信息读取方法，其特征在于，所述对每个转动角度区域内的所有电平信号进行整合，得到区域电平信号包括：对每个转动角度区域内的所有电平信号进行统计，将统计中出现次数最多的电平信号作为区域电平信号；

或，取转动角度区域中的转动角度中值范围所对应的电平信号作为区域电平信号。

3.根据权利要求2所述的信息读取方法，其特征在于，所述根据色块的总数量将一个信号周期内的所有转动角度信息划分为多个转动角度区域包括：根据光磁信息编码盘的色块数量，将一个信号周期中电机的总转动角度平均分为多个转动角度区域，所述转动角度区域的数量与色块数量相一致，且每个色块对应有唯一的转动角度区域。

说明书

一种光磁信息编码盘及其信息读取装置及信息读取方法

技术领域

[0001] 本发明涉及光磁信息技术领域，具体涉及一种光磁信息编码盘及一种光磁信息编码盘的信息读取装置以及一种基于光磁信息编码盘的信息读取装置的信息读取方法。

背景技术

[0002] 随着科技的进步，身份识别装置的使用越来越广泛，现有的身份识别装置一般是通过电子设备进行的，如：通过RFID(射频识别技术)进行的身份识别，其被识别端往往需要通过电子设备提供可识别信息；但如果被识别端设置在户外环境时，如：基站等；其需要为被识别端提供电源，使用极不方便，且电子设备需要的防护要求较高，其需要设置额外的防水、防雷、防火设备，其极大的提高了使用成本。

发明内容

[0003] 为克服上述缺陷，本发明的目的即在于提供一种光磁信息编码盘及其信息读取装置。

[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

[0005] 本发明是一种光磁信息编码盘，包括：圆盘盘体，所述圆盘盘体的表面设有环形的信息存储区域，所述信息存储区域由两种以上不同颜色的色块组成，所述色块的数量为两个以上，所述色块按顺序排列构成可识别信息，所述信息存储区域上镶嵌有一块磁体。

[0006] 进一步，所述圆盘盘体的中心设有中空的盘体安装孔，所述盘体安装孔用于与外部的信息读取装置相固定。

[0007] 本发明一种光磁信息编码盘的信息读取装置，包括：壳体，所述壳体的顶部设有电机，所述电机的传动轴分为上传动轴和下传动轴，所述上、下传动轴分别从该电机的顶部与底部伸出，所述上传动轴上设有编码盘安装件，所述编码盘安装件用于对光磁信息编码盘进行安装，所述下传动轴上安装有旋转角度统计器，所述旋转角度统计器用于对电机的旋转角度进行统计；所述壳体中设有红外收发元件、霍尔元件和控制电路，所述红外收发元件与接收光纤和发送光纤的一端连接，所述接收光纤和发送光纤的另一端设置于所述光磁信息编码盘中的信息存储区域下方，所述霍尔元件设置于所述光磁信息编码盘中的信息存储区域下方，且该霍尔元件与磁信号导线的一端相连接，磁信号导线的另一端接回控制电路；所述红外收发元件上接有模数转换电路，所述模数转换电路将所述红外收发元件接收到的光强信号转换为相应的电平信号，所述控制电路分别与旋转角度统计器、模数转换电路、霍尔元件和电机连接，其用于驱动电机，并获取旋转角度统计器中计数得到的转动角度信息，获取霍尔元件中的磁信号信息和模数转换电路中的电平信号，并根据所述转动角度信息、磁信号信息和电平信号进行处理，得到身份识别编码。

[0008] 进一步，所述旋转角度统计器包括：相互配合的光刻度盘和光刻度计数器，所述光刻度盘与电机的下传动轴相固定，且光刻度盘的表面均匀设置有刻度槽，所述光刻度盘的下方设有光刻度计数器，所述光刻度计数器的测量端与光刻度盘的表面相对准，其用于接收外部光源通过该光刻度盘的表面后的光信号，根据光信号对通过该光刻度计数器上方的光刻度盘中的刻度槽数进行统计。

[0009] 进一步，所述光刻度盘中刻度槽的总数为360个。

[0010] 进一步，所述接收光纤、发送光纤和磁信号导线均封装在总线中。

[0011] 进一步，所述光刻度盘和光磁信息编码盘相互平行。

[0012] 本发明一种基于光磁信息编码盘的信息读取装置的信息读取方法，包括：

[0013] 将光磁信息编码盘与信息读取装置中的编码盘安装件进行对接；

[0014] 电机以预定的速度带动光磁信息编码盘和旋转角度统计器同时进行旋转，同时，霍尔元件判断是否检测到光磁信息编码盘上的磁信号信息；

[0015] 红外收发元件向光磁信息编码盘表面的信息存储区域发送红外光信号，所述光强信号经过所述红外光信号经信息存储区域反射后所得到光强信号，所述红外收发元件对光强信号进行接收，将光强信号按其光强的大小转换为相应的电平信号；在得到光强信号后，红外收发元件再次向光磁信息编码盘表面的信息存储区域发送红外光信号；

[0016] 当检测到磁信号信息后，对其时间点进行记录，将该时间点作为信号周期的起点，在两次检测到时间点之间时间段为一个信号周期；每个信号周期中所得到的光强信号数量为二个以上；

[0017] 在信号周期中，旋转角度统计器对电机的转动角度信息进行实时采集，同时，将每个电平信号和与其对应时刻的转动角度信息进行对应；

[0018] 根据色块的总数量将一个信号周期内的所有转动角度信息划分为多个转动角度区域；

[0019] 对每个转动角度区域内的所有电平信号进行整合，得到区域电平信号；

[0020] 根据转动角度，按顺排列区域电平信号，得到身份识别编码。

[0021] 进一步，所述对每个转动角度区域内的所有电平信号进行整合，得到区域电平信号包括：

[0022] 对每个转动角度区域内的所有电平信号进行统计，将统计中出现次数最多的电平信号作为区域电平信号；

[0023] 或，取转动角度区域中的转动角度中值范围所对应的电平信号作为区域电平信号。

[0024] 进一步，所述根据色块的总数量将一个信号周期内的所有转动角度信息划分为多个转动角度区域包括：

[0025] 根据光磁信息编码盘的色块数量，将一个信号周期中电机的总转动角度平均分为多个转动角度区域，所述转动角度区域的数量与色块数量相一致，且每个色块对应有唯一的转动角度区域。

[0026] 在本发明中其可识别信息设置在无源器件中，其不需要电源，也不需要加设防水、防雷、防火设备，其极大的降低了使用成本，便于市场上的推广。

附图说明

[0027] 为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作详细描述。

[0028] 图1为本发明光磁信息编码盘整体结构示意图；

[0029] 图2为本发明信息读取装置的局部结构放大示意图；

[0030] 图3为本发明信息读取装置的整体结构示意图；

[0031] 图4为本发明信息读取装置的电路原理示意图；

[0032] 图5为本发明信息读取方法的工作原理示意图。

具体实施方式

[0033] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0034] 请参阅图1，本发明是光磁信息编码盘，圆盘盘体101，所述圆盘盘体101的表面设有环形的信息存储区域102，所述信息存储区域102由两种以上不同颜色的色块组成，所述色块的数量为两个以上，所述色块按顺序排列构成可识别信息，所述信息存储区域102上镶嵌有一块磁体103。其中，当光磁信息编码盘中的色块数量两种时，其可以采用对光线吸收率差别大的两种色块，如，黑色和白色；也可以根据需要可识别信息的需要，设置多种不同颜色的色块，如：黑色、白色、红色、黄色、蓝色、绿色等；且在信息存储区域102中每个色块的宽度相一致。

[0035] 进一步，所述圆盘盘体101的中心设有中空的盘体安装孔104，所述盘体安装孔104用于与外部的信息读取装置相固定。

[0036] 进一步，所述圆盘盘体101由金属或合金组成。

[0037] 请参阅图2至图4，本发明一种光磁信息编码盘的信息读取装置，包括：壳体201，所述壳体201的顶部设有电机202，所述电机202的传动轴203分为上传动轴和下传动轴，所述上、下传动轴分别从该电机202的顶部与底部伸出，所述上传动轴上设有编码盘安装件，所述编码盘安装件用于对所述的光磁信息编码盘进行安装，所述下传动轴上安装有旋转角度统计器215，所述旋转角度统计器215用于对电机的旋转角度进行统计；所述壳体201中设有红外收发元件211、霍尔元件212和控制电路213，所述红外收发元件211与接收光纤206和发送光纤207的一端连接，所述接收光纤206和发送光纤207的另一端设置于所述光磁信息编码盘中的信息存储区域下方，所述霍尔元件212设置于所述光磁信息编码盘中的信息存储区域下方，且该霍尔元件212与磁信号导线208的一端相连接，所述磁信号导线208的另一端接回控制电路213；所述红外收发元件211上接有模数转换电路214，所述模数转换电路214将所述红外收发元件211接收到的光强信号转换为相应的电平信号，所述控制电路213分别与刻度计数器205、模数转换电路214和霍尔元件212和电机202连接，其用于驱动电机202，并获取刻度计数器205中的转动角度信息，获取霍尔元件212中的磁信号信息和模数转换电路214中的电平信号，并根据所述转动角度信息、磁信号信息和电平信号进行处理，得到身份识别编码。

[0038] 进一步，所述旋转角度统计器215包括：相互配合的光刻度盘204和光刻度计数器205，所述光刻度盘204与电机的下传动轴相固定，且光刻度盘204的表面均匀设置有刻度槽，所述光刻度盘204的下方设有光刻度计数器205，所述光刻度计数器205的测量端与光刻度盘204的表面相对准，其用于接收外部光源通过该光刻度盘204的表面后的光信号，根据光信号对通过该光刻度计数器205上方的光刻度盘204中的刻度槽数进行统计。

[0039] 优选的，所述光刻度盘204中刻度槽的总数为360个，故光刻度盘204中的刻度槽每转动一格，其旋转的角度即为1度。由于光刻度盘204表面具有刻度槽，外部的光源通过光刻度盘204后进入至光刻度计数器205，当刻度槽通过光刻度计数器205检测点上方时，其将接收到较强的光信号，当刻度槽离开光刻度计数器205检测点上方时，其将接收到较弱的光信号；当光刻度盘204旋转一周，即产生360个较强的光信号，通过统计较强的光信号的数量即可得到转动角度信息；由于光磁信息编码盘固定于电机202的上传动轴上，光刻度盘204固定于电机202的下传动轴上，因此，当电机传动轴转动时，光磁信息编码盘与光刻度盘204将一同旋转，其通过对光信号统计出所通过刻度槽数的数量，即可获得所述光磁信息编码盘中所通过的不同颜色的色块的转动角度。

[0040] 进一步，所述接收光纤206、发送光纤207和磁信号导线208均封装在总线中。

[0041] 进一步，所述光刻度盘204和光磁信息编码盘相互平行。

[0042] 进一步，所述红外收发元件211包括：红外线发射元件和红外线接收元件。

[0043] 本发明的控制过程具体为：

[0044] 控制电路213发出PWM信号控制电机202运转；电机202带动光刻度盘旋转一周，经过刻度计数器205的刻度槽即为360个，故其产生360个脉冲信号；一个脉冲信号意味着电机202转动了1度，故该脉冲信号对应着转动角度信息；电机202的旋转同时带动光磁信息编码盘进行旋转，当带动光磁信息编码盘光刻度盘上的永磁体块经过磁信号导线208的上方时，霍尔元件212产生磁信号信息，该磁信号信息作为起始信号；与此同时控制电路213控制红外收发元件211通过发射光纤发射红外线；红外线直射在光刻度盘不同色块上，反射回来的光线经接收光纤206被红外收发元件211接收；反射回来的红外线经过模数光电转换电路被转换成电压信号。从霍尔元件212产生信号的时刻开始算起，参照每个区域产生的脉冲数。
通过模数光电转换电路和设定的阀值电压转化成数字化信号；然后按照对应解码算法把采样到的数字信号序列转换成刻度码信息。

[0045] 电机202带动光磁信息编码盘和光刻度盘同时旋转，当永磁体块旋转到磁信号导线208的上方时，霍尔元件212产生信号；所述红外收发元件211包括：红外线发射元件和红外线接收元件；红外线发射元件经过发射光纤对准光磁信息编码盘光刻度盘外表面，红外线接收元件通过接收光纤206接收反射的信号；发射和接收光纤206均垂直于光磁信息编码盘光刻度盘外表面，两者一起形成光纤探头。

[0046] 光刻度盘204和光磁信息编码盘光刻度盘平行；当需要解读时，控制电路213控制红外线发射元件通过发射光纤将光线发射到光磁信息编码盘的外表面上，然后由电机202带动光磁信息编码盘，当光磁信息编码盘上永磁体块经过磁性霍尔元件212时产生霍尔信号；转动过程中光磁信息编码盘反射光通过接收光纤206传回，形成接收光，再将光强信号根据其反射率转换为高、低电平信号，根据高、低电平信号的排序，获取去相关的编码信息；如将高电平信号作为1，低电平信号作为0，去相组合形成相应信息刻度盘的二进制编码序列。

[0047] 请参阅图5，本发明一种基于光磁信息编码盘的信息读取装置的信息读取方法，包括：

[0048] 501.接入光磁信息编码盘

[0049] 在实际使用中，光磁信息编码盘一般设置于待识别的物体上，如：锁、阀门等设备上，当需要对该待识别的物体进行识别时；可将光磁信息编码盘与信息读取装置中的编码盘安装件进行对接；光磁信息编码盘上设有两个以上的色块区，每个色块区内填充有一种颜色，所述光磁信息编码盘中其颜色的数量为两种以上；光磁信息编码盘中的颜色序列作为可识别编码；

[0050] 502.光磁信息编码盘转动

[0051] 电机以预定的速度带动光磁信息编码盘和旋转角度统计器同时进行旋转；

[0052] 503.产生电平信号

[0053] 在光磁信息编码盘转动的同时，红外收发元件向光磁信息编码盘表面的信息存储区域发送红外光信号，所述光强信号经过所述红外光信号经信息存储区域反射后所得到光强信号，所述红外收发元件对光强信号进行接收，将光强信号按其光强的大小转换为相应的电平信号；在得到光强信号后，红外收发元件再次向光磁信息编码盘表面的信息存储区域发送红外光信号；当光磁信息编码盘中两种色块对光线吸收率差别较大时(比如黑色和白色的吸收率差别较大)，从接收光纤接收到的垂直射在信息刻度盘的黑色块和白色块上反射光强度的差别较大，根据不同的反射光强度(即接收光强度)通过光电转换电路转换为电压值，根据实际情况，给定一个阀值电压做比较，可以将电压表示为高低两种电平信号。在得到光强信号后，红外收发元件再次向光磁信息编码盘表面的信息存储区域发送红外光信号，直到信号周期结束为止；每个信号周期中所得到的光强信号数量为二个以上；

[0054] 504.判断是否有磁信号信息

[0055] 在光磁信息编码盘旋转的同时，霍尔元件不断地判断是否检测到光磁信息编码盘上的磁信号信息；该磁信号信息作为信号周期的起始信号，当再次检测到磁信号信息时，其将作为下一个信号周期的起始信号，同时也是本信号周期的结束信号；

[0056] 505.将电平信号与转动角度信息相对应

[0057] 在信号周期中，旋转角度统计器对电机的转动角度信息进行实时采集，在一个信号周期中其将产生360个转动角度；同时，将每个电平信号和与其对应时刻的转动角度信息进行对应；即记录好每个转动角度的电平信号，如：转动角度为1度时，电平信号为高电平，转动角度为2度时，电平信号为高电平，转动角度为3度时，电平信号为低电平等；

[0058] 506.划分转动角度区域

[0059] 根据光磁信息编码盘的色块数量，将一个信号周期中电机的总转动角度平均分为多个转动角度区域，所述转动角度区域的数量与色块数量相一致，且每个色块对应有唯一的转动角度区域。如色块数量为10块时，则将总转动角度360度划分为10个区域，即：1°-36°为第一转动角度区域，37°-72°为第二转动角度区域等；每个周期中，旋转角度统计器会产生360个转动角度信息，每个编码区域对应的转动角度信息数量为p＝360/n个(其中n为光磁信息编码盘的色块数量)；

[0060] 507.整合区域电平信号

[0061] 对每个转动角度区域内的所有电平信号进行整合，得到区域电平信号；在每个转动角度区域中，按照色块边际反射受干扰区域占单个色块区域在信息刻度盘的宽度比，除去等比例的干扰值。如果相邻两块是不同颜色色块，当前色块的宽度之就会受到相邻不同颜色色块反射干扰，这个区域因为反射光斑有部分落在相邻色块中，所以反射光强度与本色块正常反射强度相差较大。对于在信息刻度盘每个色块的相邻两侧，都有这样的受干扰区域，故需要对其干扰值进去去除。

[0062] 具体电平信号进行整合方法包括：

[0063] 对每个转动角度区域内的所有电平信号进行统计，将统计中出现次数最多的电平信号作为区域电平信号；

[0064] 具体可以为：在第一转动角度区域有36个电平信号，由于误差或信号干扰的原因，其会混杂有若干个干扰信号；如在36个电平信号中，有30个为高电平信号，6个为低电平信号，故其取高电平信号为第一转动角度区域的区域电平信号；

[0065] 或，取转动角度区域中的转动角度中值范围所对应的电平信号作为区域电平信号；

[0066] 具体可以为：在第一转动角度区域有36个电平信号，取转动角度为12°-14°所对应的电平信号为区域电平信号。

[0067] 508.得到身份识别编码

[0068] 根据转动角度，按顺排列区域电平信号，得到身份识别编码。假设编码N可以表示为一个位数为n的二进制数，则将编码密度定义为n，编码轮一周划分为n个编码域，对应n个色块，若编码密度为28，代表编码轮一周被划分为28个色块，这样可以表示28位二进制数的编码N，从0000000H到FFFFFFFH。当光磁信息编码盘的色块颜色为两种时，其身份识别编码将采用二进制数，当光磁信息编码盘的色块颜色为三种时，其身份识别编码将采用三进制数，如此类推。

[0069] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。