位置编码器制造技术

一种位置编码器，包括可移动构件及至少第一和第二传感器。可移动构件能相对于第一和第二传感器移动，第一传感器适于捕获可移动构件的当前位置的第一分量并输出与其相对应的第一信号，第二传感器适于捕获当前位置的与第一分量互补的第二分量并且输出与第二分量相对应的第二信号，其中位置编码器还包括：保存多个预定查找值的至少第一存储器单元，每个预定查找值表示与至少第一和第二信号的相应组相对应的位置值，并且与通过将该相应组的信号进行级联所形成的单独的存储器地址相关联，第一存储器单元用于接收通过将由第一和第二传感器输出的至少第一和第二信号进行级联所形成的存储器地址，并作为响应输出与所接收的存储器地址相关联的预定查找值。

Position encoder

A position encoder, including a removable component and at least a first and second sensors. The movable member relative to the first and second mobile sensor, a first signal of a first sensor component adapted to capture the current position the first movable member and the output corresponding to the second, the second signal acquisition sensor is suitable for the current position of the first component and second complementary components and output with second components corresponding to the position, which also includes the encoder save: at least a first memory unit of a plurality of predetermined search values, find the value of each predetermined corresponding group representation and at least a first and a second signal corresponding to the position value, and the signal of the corresponding group were formed by the cascade of separate memory address associated with a first memory unit for receiving the first and by the second sensor output signal at least first and second memory address formed by cascade, and as The response output is a predetermined lookup value associated with the received memory address.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】位置编码器
本专利技术涉及位置编码器，更具体而言涉及一种用于测量位置相关数字的优选为磁性的位置编码器。
技术介绍
这种位置编码器的例子是用于测量角度相关数字（如轴相对于参考位置的角度位置）的旋转编码器。位置编码器的另一个例子是用于测量线性位移的线性编码器。位置编码器通常是已知的并且通常包括可移动构件以及至少第一传感器和第二传感器，其中可移动构件能够相对于第一传感器和第二传感器移动。第一传感器适于捕获可移动构件的当前位置的第一分量并且输出与第一分量相对应的第一信号，该第一分量通常是该位置的正弦分量。第二传感器适于捕获当前位置的与第一分量互补的第二分量，并输出与第二分量相对应的第二信号，该第二分量通常是该位置的余弦分量。到目前为止，第二分量与第一分量是互补的，因为尽管当前位置(例如角度或线性)值可能不能单独地由第一或第二分量充分定义，第一和第二分量一起则包括足够的信息来推导出当前位置值。因此，可以根据一对第一和第二分量来估计位置值，例如，利用通常已知的三角函数方法。在磁性位置编码器的情况下，可移动构件包括具有多个相对磁极的至少一个磁性元件，并且第一和第二传感器是诸如霍尔传感器的磁性传感器。通常有两种类型的位置编码器：一种是绝对编码器，另一种是增量编码器。绝对位置编码器直接将可移动构件的位置确定为绝对值。相反，增量编码器仅捕获相对于某个可能未知并且必须稍后以其他方式确定的参考位置的增量位置值。然而，与类似的绝对编码器相比，增量编码器通常具有更高的分辨率。这是因为增量编码器通常仅捕获整个测量范围的一部分。因此，如果可以通过具有一定分辨率的绝对编码器捕捉全部测量范围，则可以通过将测量范围划分成多个部分来使总体分辨率倍增，其中每个部分分别由具有类似分辨率的增量编码器捕获。位置编码器的一个特殊实施例是用于高精度地测量绝对位置的绝对和增量位置组合编码器。这样的编码器以双重方式工作。一方面，如上所述的第一位置编码器组件被用于以粗糙精度测量绝对位置。另一方面，可以集成到第一组件中的第二位置编码器组件被用于高精度地测量增量位置。通过使用测量的绝对值作为测量的增量值的参考位置来组合这些测量值，得到高精度地表示绝对位置的位置值。与使用高精度的纯绝对位置编码器的绝对位置的直接测量值相比，这种双重测量可以更有效地执行。在EP2711663A1中描述了这种绝对和增量位置组合编码器的例子，其中位置编码器是旋转编码器。如上所述的高精度位置编码器的一般问题在于，根据相应的第一和第二信号计算绝对位置值和增量位置值和/或根据这些中间结果以及后续的处理后步骤（例如线性校正）计算组合的高分辨率位置值需要大量的计算资源。即使使用了高效的算法，例如使用CORDIC（坐标旋转数字计算机）算法，依然需要大量的计算资源。通常，必要的计算步骤在具有固定的微代码的标准微处理器上进行，例如FPGA（现场可编程门阵列）上。然而，使用的这种计算资源越多，位置编码器就越不可靠。此外，计算资源的布局和设计以及这样的资源增加了位置编码器的生产成本。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种能够以高精度和改善的可靠性来测量位置的位置编码器。本专利技术的目的通过根据如下所述的位置编码器来实现。本专利技术的位置编码器包括可移动构件以及至少第一传感器和第二传感器，其中可移动构件能够相对于第一传感器和第二传感器移动。第一传感器适于捕获可移动构件的当前位置的第一分量并输出与第一分量相对应的第一信号。相应地，第二传感器适于捕获当前位置的第二分量并输出与第二分量相对应的第二信号。第二分量与第一分量是互补的。位置编码器还包括保存多个预定查找值的至少第一存储器单元，每个预定查找值表示与至少第一和第二信号的相应组相对应的位置值，并且与通过将相应组的信号进行级联所形成的单独的存储器地址相关联。第一存储器单元被配置为接收通过将分别由第一和第二传感器输出的第一信号和第二信号进行级联所形成的存储器地址，并且作为响应输出与接收到的存储器地址相关联的预定查找值。优选地，第一存储器的每个预定查找值表示与第一和第二信号的相应对相对应的位置值，并且与通过将相应对的第一和第二信号进行级联所形成的单独的存储器地址相关联，其中第一存储器单元被配置为接收将由所述第一和第二传感器分别输出的所述第一和第二信号进行级联所形成的存储器地址。可移动构件优选地连接或可连接到其移动将被测量的对象。原则上可以用这种方式来估计许多不同类型的运动。但是，可移动构件可以被限制为特定类型、方向和/或范围的移动。例如，在位置编码器是线性编码器的情况下，可移动构件可以仅在有限的范围内线性移位。或者，在位置编码器是旋转编码器的情况下，可移动构件可以围绕轴线旋转，可以具有也可以不具有角度限制。如前所述，第一分量通常是正弦分量，互补的第二分量是可移动构件当前位置的余弦分量。因此，第一和第二传感器需要相对于可移动构件设置，以便传感器传送所需的分量。例如，在位置编码器是旋转编码器的情况下，可移动构件是旋转构件，并且第一和第二传感器优选地以相对于彼此90度的角度设置在旋转构件的圆周处。然而，只要第一和第二分量相互互补以使得该位置可以明确地从两个分量一起导出，则传感器的其他设置和第一和第二分量的其他关系也是可能的。如果位置编码器是旋转编码器，则旋转构件最好由一个平的圆盘形成，该圆盘例如可以附接到一个轴上，该轴的一个角度位置将利用旋转编码器测量。第一存储器单元的主要目的是有效地替换上述那些用于基于第一和第二信号来估计位置值的计算资源。第一存储单元基本上用作预定值的查找表。这些预定查找值中的每一个表示已经根据相应的第一和第二信号计算出的位置值，其基本上与每次由该计算资源重新计算的其他方式相同的方式计算。特别地，对于由传感器输出的每个可能的或至少合理的信号组，在所述第一存储器中容易地访问相应的查找值。为了根据相应的信号组来访问特定的查找值，每个查找值都与通过将这组信号进行级联所形成的单独的存储器地址相关联。在这种情况下，信号的级联是指产生唯一存储器地址的信号的组合，即不同的信号组产生不同的存储器地址。特别地，至少第一和第二信号（优选其数字表示）的相应组的信号直接形成或被转换成相应的存储器地址部分（在组是一对第一信号和第二信号的情况下，可被看作是“高”和“低”存储器地址部分），其中对应于该组的存储器地址由（至少）这些存储器地址部分例如通过简单的顺序链接而组成。当接收到这样的存储器地址时，存储器单元输出表示该位置值的预定查找值，其中该存储器地址以定义的方式将该信号组链接到对应的位置值。存储器单元因此适于替代其他方法需要的计算手段。通过有效地省略用于生成位置编码器的输出信号的任何计算，并且替代地将必要的计算结果作为预定查找值存储在存储器单元中，增加了位置编码器的可靠性和效率。如本领域的技术人员将会注意到的，这样的计算通常比从存储器读取正确的计算结果更容易出错。此外，仅执行一次计算并存储该值的效率更高，而不是在每次需要该值时重复计算。当使用位置编码器时，单独的位置通常会出现很多次。因此，特别有用的是，每当对应的位置出现时应该输出的单独的位置值仅被计算一次，并且当要输出该位置值时只需要从存储器单元中读出。在从属权利要求、说明书和附图中指出了本专利技术的有益实施例。根据优选实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位置编码器（11），包括：可移动构件（13，45），以及至少第一传感器（19a，19c，19d）和第二传感器（19b，19e，19f），所述可移动构件（13，45）能够相对于所述第一和第二传感器（19a，19b，19c，19d，19e，19f）移动，所述第一传感器（19a，19c，19d）适于捕获所述可移动构件（13，45）的当前位置的第一分量并输出与所述第一分量相对应的第一信号（21），所述第二传感器（19b，19e，19f）适于捕获所述当前位置的与所述第一分量互补的第二分量并且输出与所述第二分量相对应的第二信号（23），其中所述位置编码器（11）还包括：保存多个预定查找值（29，49）的至少第一存储器单元（27a），每个预定查找值（29，49）表示与至少第一和第二信号（21，23）的相应组相对应的位置值，并且与通过将该相应组的信号（21，23）进行级联所形成的单独的存储器地址相关联，所述第一存储器单元（27a）被配置为接收通过将由所述第一和第二传感器（19a，19b，19c，19d，19e，19f）输出的至少所述第一和第二信号（21，23）进行级联所形成的存储器地址，并作为响应输出与所接收的存储器地址相关联的预定查找值（29，49）。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.11 EP 15305895.31.一种位置编码器（11），包括：可移动构件（13，45），以及至少第一传感器（19a，19c，19d）和第二传感器（19b，19e，19f），所述可移动构件（13，45）能够相对于所述第一和第二传感器（19a，19b，19c，19d，19e，19f）移动，所述第一传感器（19a，19c，19d）适于捕获所述可移动构件（13，45）的当前位置的第一分量并输出与所述第一分量相对应的第一信号（21），所述第二传感器（19b，19e，19f）适于捕获所述当前位置的与所述第一分量互补的第二分量并且输出与所述第二分量相对应的第二信号（23），其中所述位置编码器（11）还包括：保存多个预定查找值（29，49）的至少第一存储器单元（27a），每个预定查找值（29，49）表示与至少第一和第二信号（21，23）的相应组相对应的位置值，并且与通过将该相应组的信号（21，23）进行级联所形成的单独的存储器地址相关联，所述第一存储器单元（27a）被配置为接收通过将由所述第一和第二传感器（19a，19b，19c，19d，19e，19f）输出的至少所述第一和第二信号（21，23）进行级联所形成的存储器地址，并作为响应输出与所接收的存储器地址相关联的预定查找值（29，49）。2.根据权利要求1所述的位置编码器（11），其中所述位置编码器（11）还包括：至少第三和第四传感器（19g），所述可移动构件（13，45）相对于所述第一，第二，第三和第四传感器（19c，19d，19e，19f，19g）是可移动的，所述第一传感器（19c，19d）适于捕获所述可移动构件（13，45）的当前绝对位置的第一分量并且输出与所述当前绝对位置的所述第一分量相对应的第一绝对信号（21），所述第二传感器（19e，19f）适于捕获与所述当前绝对位置的所述第一分量互补的所述当前绝对位置的第二分量并且输出与所述当前绝对位置的所述第二分量相对应的第二绝对信号（23），所述第三传感器（19g）适于捕获所述可移动构件的当前增量位置的第一分量并输出与所述当前增量位置的所述第一分量相对应的第一增量信号（51），所述第四传感器（19g）适于捕获与所述当前增量位置的所述第一分量互补的所述当前增量位置的第二分量并输出与所述当前增量位置的所述第二分量相对应的第二增量信号（53），其中，所述第一存储器单元（27a）被配置为接收由以下中的至少一个形成的存储器地址：将分别由第一和第二传感器（19c，19d，19e，19f）输出的第一和第二绝对信号（21，23）进行级联，并且将分别由所述第三和第四传感器（19g）输出的第一和第二增量信号（51，53）进行级联。3.根据权利要求2所述的位置编码器（11），其中所述第一存储器单元（27a）的每个预定查找值（49）表示与所述第一，第二，第三和第四信号（21，23，51，53）的相应组相对应的位置值，并且与通过将相应组的第一，第二，第三和第四信号（21，23，51，53）进行级联所形成的单独的存储器地址相关联，所述第一存储器单元（27a）被配置为接收通过将分别由所述第一，第二，第三和第四传感器（19c，19d，19e，19f，19g）输出的第一，第二，第三和第四信号（21，23，51，53）进行级联所形成的存储器地址，并作为响应输出与所接收的存储器地址相关联的预定查找值（49，55）。4.根据权利要求2所述的位置编码器（11），其中所述第一存储器单元（27a）的每个预定查找值（49）表示与所述第一和第二绝对信号（21，23）的相应对相对应的位置值并且与通过将所述相应对的第一和第二绝对信号（21，23）进行级联所形成的单独的存储器地址相关联，其中，所述第一存储器单元（27a）被配置为接收通过将分别由所述第一和第二传感器（19c，19d，19e，19f）输出的所述第一和第二绝对信号（21，23）进行级联所形成的存储器地址，其中所述位置编码器（11）还包括：保存有多个预定查找值（55）的至少一个第二存储器单元（27b），每个预定查找值（55）表示与第一和第二增量信号（51，53）的相应对相对应的位置值，并且与通过将所述相应对的第一和第二增量信号（51，53）进行级联所形成的单独的存储器地址相关联，第二存储器单元（27b）被配置为接收通过将分别由所述第三和第四传感器（19g）输出的第一和第二增量信号（51，53）进行级联所形成的存储器地址，并且作为响应输出与所接收的存储器地址相关联的预定查找值（55）。5.根据权利要求2所述的位置编码器（11），其中所述位置编码器（11）还包括：保存多个预定查找值（57）的至少一个第二存储器单元（27c），每个预定查找值（57）表示与由所述第一存储器单元（27a，27b）输出的预定查找值（49，55）和不形成由所述第一存储器单元（27a，27b）接收的存储器地址的第一和第二信号（21，23，51，53）的相应三元组相对应的位置值，每个预定查找值（57）进一步与通过将所述相应三元组的所述预定查找值（49，55）和所述第一和第二信号（21，23，51，53）进行级联所形成的单独的存储器地址相关联，所述第二存储器单元（27c）被配置为接收通过将由所述第一存储器单元（27a，27b）输出的预定查找值（49，55）与不形成由所述第一存储器单元（27a，27b）接收的存储器地址的第一和第二信号（21，23，51，53）进行级联所形成的存储器地址，并作为响应输出与所接收的存储器地址相关联的预定查找值（5...

【专利技术属性】
技术研发人员：让·吕克·贝朗格，威利·高梅，
申请(专利权)人：威世MCB工业公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR