一种磁电编码器的自校准装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于磁电编码器技术领域，具体涉及一种磁电编码器的自校准装置，包括：主动电机及安装在其上的高精度编码器，从动电机及安装在其上的待校准磁电编码器；待校准磁电编码器中的处理器用于对磁传感器输出的正余弦信号进行直流偏差和幅值偏差校准并细分解码，得到初步校准后的角度位置数据；基于该角度位置数据查找校准表以确定该角度位置数据对应的高精度角度位置数据。本发明专利技术在建立校准表的过程中，是通过监听的方式获取角度信息，并且在同步旋转的过程中完成纠偏，从而省去了传统模式中通过控制器进行纠偏的步骤，节约了成本，同时提升了校准速度，使校准过程更加高效。使校准过程更加高效。使校准过程更加高效。

【技术实现步骤摘要】
一种磁电编码器的自校准装置


[0001]本专利技术属于磁电编码器
，更具体地，涉及一种磁电编码器的自校准装置。

技术介绍

[0002]磁电编码器的基本原理是通过相关的磁传感器芯片感知转子转动时所产生的变化磁场并将其转化为模拟量的正余弦信号进行输出，之后将其送到单片机的ADC通道进行采样，对采样值进行细分解码并最终得到转子的精确位置。
[0003]高精度磁电旋转编码器可通过对测得的正余弦信号进行适当的偏差补偿以及细分解码可以得到高精度的转子角度，同时其相对于光电编码器来说成本很低且可以满足纺织、物流等多行业的精度要求。随着磁编码技术的不断创新，磁电编码器正朝着“小体积，高精度，高稳定性”的趋势不断发展进步，具有良好的发展前景。
[0004]然而，目前广泛应用的磁传感器芯片，例如AMR,GMR等，其输出的正余弦信号存在非线性因素和谐波，这会导致最终送到单片机ADC通道进行采样的正余弦信号与标准的正余弦信号之间存在偏差。同时，ADC采样的精度不够高也会给后续细分解码得到的角度数据带来误差。除此之外，如果芯片的安装位置不准确，采样得到的正余弦信号也将存在偏差。以上因素将导致细分解码得到的角度与转子实际位置之间存在偏差，限制了磁电编码器精度的提高。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种磁电编码器的自校准装置，其目的在于提高磁电编码器对电机转子位置的检测精度。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种磁电编码器的自校准装置，包括：主动电机及安装在其上的高精度编码器，从动电机及安装在其上的待校准磁电编码器；
[0007]所述待校准磁电编码器中的处理器用于对磁传感器输出的正余弦信号进行直流偏差和幅值偏差校准并细分解码，得到初步校准后的从动电机转子的角度位置数据；基于该角度位置数据查找校准表，以确定该角度位置数据对应的高精度角度位置数据并输出；
[0008]其中，所述校准表为预先通过以下方法得到：
[0009]所述从动电机与所述主动电机通过连轴相连，同步旋转；所述处理器会对所述高精度编码器向外发送的主动电机转子角度数据进行监听，得到所述待校准磁电编码器每个输出角度对应的高精度编码器的输出角度并记录，得到所述校准表，所述待校准磁电编码器每个输出角度为通过对输出的正余弦信号进行所述直流偏差和幅值偏差校准并细分解码后得到。
[0010]进一步，所述基于该角度位置数据查找校准表，以确定该角度位置数据对应的高精度角度位置数据，具体实现方式为：
[0011]将初步校准后的从动电机转子的角度位置数据记录为与预设高精度输出数据相
同的位数m；
[0012]将所述角度位置数据的前n位用于查校准表以获取对应的高精度编码器输出的n位数据，其中，所述校准表内的数据均为n位；将后m
‑
n位用于基于所述校准表中的存储数据进行线性插值计算，最终输出高精度m位角度数据。
[0013]进一步，所述待校准磁电编码器中的处理器还用于：在所述从动电机转动第一圈时，记录下整个过程中待校准磁电编码器输出的正余弦信号的最大值和最小值：Xmax，Xmin，Ymax，Ymin，计算出正余弦信号的幅值Ax、Ay以及直流偏置Ox、Oy，以用于后续的所述直流偏差和幅值偏差的校准；在所述从动电机转动第二圈时，构建所述校准表，用于后续对角度偏差进行进一步的校准。
[0014]进一步，所述高精度编码器的输出角度数据为17位数据。
[0015]进一步，所述校准表中记录的均为14位的角度数据。
[0016]进一步，所述细分解码采用CORDIC方法。
[0017]进一步，所述处理器会通过RS
‑
485接口对所述高精度编码器向外发送的主动电机转子角度数据进行监听。
[0018]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
[0019](1)本专利技术先对正余弦信号进行直流偏差和幅值偏差的初步校准，在此基础上再进行查表插值，进行进一步校准，有效地解决了上述背景中所提到的由于磁传感器芯片输出信号存在非线性因素和谐波，ADC采样精度不够高，芯片的安装位置不准确等因素所导致的最终细分角度与转子实际位置存在偏差的问题。
[0020](2)当校准表中的待校准磁电编码器的输出角度数据不是经过初步校准之后的，那么在磁电编码器正式工作时需要拿其输出的未经过初步校准的角度数据进行查表插值，而由于未初步校准的角度数据与高精度的数据差别较大，直接查表插值得到的数据精度不够高，因此，本专利技术校准表中待校准磁电编码器的输出角度数据为经过直流偏差和幅值偏差初步校准之后的，在磁电编码器正式工作时需要将其输出的角度数据先进行直流偏差与幅值偏差初步校准在进行查表插值。
[0021](3)在建立校准表的过程中，本专利技术是通过监听的方式获取角度信息，并且在同步旋转的过程中完成纠偏，从而省去了传统模式中通过控制器进行纠偏的步骤，节约了成本，同时提升了校准速度，使校准过程更加高效。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例提供的一种磁电编码器的自校准装置结构示意图；
[0023]图2为本专利技术实施例提供的一种磁电编码器的自校准装置的框架图；
[0024]图3为本专利技术实施例提供的一种磁电编码器的自校准装置的校准流程图。
[0025]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：
[0026]1为待校准的磁电编码器，2为从动电机，3为连接机构，4为主动电机，5为高精度编码器。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0028]实施例一
[0029]一种磁电编码器的自校准装置，装置如附图1所示，包括主动电机4，安装在主动电机上的高精度编码器5，从动电机2，连接机构3，安装在从动电机上的磁电编码器1。
[0030]待校准磁电编码器中的处理器用于对磁传感器输出的正余弦信号进行直流偏差和幅值偏差校准并细分解码，得到初步校准后的从动电机转子的角度位置数据；基于该角度位置数据查找校准表，以确定该角度位置数据对应的高精度角度位置数据并输出。
[0031]其中，校准表为预先通过以下方法得到：从动电机与主动电机通过连轴相连，同步旋转；处理器会对高精度编码器向外发送的主动电机转子角度数据进行监听，得到待校准磁电编码器每个输出角度对应的高精度编码器的输出角度并记录，得到校准表，待校准磁电编码器每个输出角度为通过对输出的正余弦信号进行直流偏差和幅值偏差校准并细分解码后得到。
[0032]需要说明的是，系统可以只有一个驱动器，该驱动器驱动主动电机旋转，主动电机带动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁电编码器的自校准装置，其特征在于，包括：主动电机及安装在其上的高精度编码器，从动电机及安装在其上的待校准磁电编码器；所述待校准磁电编码器中的处理器用于对磁传感器输出的正余弦信号进行直流偏差和幅值偏差校准并细分解码，得到初步校准后的从动电机转子的角度位置数据；基于该角度位置数据查找校准表，以确定该角度位置数据对应的高精度角度位置数据并输出；其中，所述校准表为预先通过以下方法得到：所述从动电机与所述主动电机通过连轴相连，同步旋转；所述处理器会对所述高精度编码器向外发送的主动电机转子角度数据进行监听，得到所述待校准磁电编码器每个输出角度对应的高精度编码器的输出角度并记录，得到所述校准表，所述待校准磁电编码器每个输出角度为通过对输出的正余弦信号进行所述直流偏差和幅值偏差校准并细分解码后得到。2.根据权利要求1所述的一种高精度磁电编码器，其特征在于，所述基于该角度位置数据查找校准表，以确定该角度位置数据对应的高精度角度位置数据，具体实现方式为：将初步校准后的从动电机转子的角度位置数据记录为与预设高精度输出数据相同的位数m；将所述角度位置数据的前n位用于查校准表以获取对应的高精度编码器输出的n位数据，其中，所述校...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈安文，张津航，罗欣，吴向泽，唐其鹏，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：