绝对值编码器及其位置获取方法、电机及自动化设备技术

本发明专利技术公开了一种绝对值编码器及其位置获取方法以及电机和自动化设备，绝对值编码器包括电路板以及相对于电路板可运动的磁性元件和光学元件，电路板包括：磁感应模块，磁感应模块配置成感应磁性元件的磁场变化并生成磁编码信号；光感应模块，光感应模块配置成感应所述光学元件的光信号变化并生成光编码信号；信号处理模块，信号处理模块配置成：接收并处理磁编码信号和光编码信号，根据当前时刻的第一绝对位置、相对位置、以及第一圈数值或第二圈数值或第三圈数值，以获得绝对值编码器当前时刻的第二绝对位置。本发明专利技术解决了当前光磁混合编码器测量位置信息过程复杂的问题，同时满足高精度和抗干扰的需求。足高精度和抗干扰的需求。足高精度和抗干扰的需求。

【技术实现步骤摘要】
绝对值编码器及其位置获取方法、电机及自动化设备


[0001]本专利技术涉及编码器领域，具体涉及一种绝对值编码器及其位置获取方法、电机及自动化设备。

技术介绍

[0002]光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成电模拟或数字量的传感器。这是应用最多的传感器，光电编码器是由光源、光码盘和光敏元件组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干模拟或脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出模拟或脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。但是，光电编码器具有以下缺点，对户外及恶劣环境下使用提出较高的保护要求；量测直线位移需依赖机械装置转换，需消除机械间隙带来的误差；检测轨道运行物体难以克服滑差。
[0003]磁电编码器采用磁阻或元件对变化的磁性材料的角度或者位移值进行测量，磁性材料角度或者位移的变化会引起一定电阻或者电压的变化，通过单片机处理后输出脉冲信号或者模拟信号，达到测量目的。其弥补了光电编码器的上述缺陷，具有抗震、耐腐蚀、耐污染、性能可靠高且结构简单等优点，但是精度较差。
[0004]现有技术中光磁混合编码器可以弥补上述光电编码器和磁电编码器的不足，但是现有技术中的光磁混合编码器存在测量位置信息的过程较为复杂、精度低和不抗干扰等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种绝对值编码器、电机和自动化设备，以解决上述现有技术中存在的问题。/>[0006]为了解决上述问题，根据本专利技术的第一方面，提供了一种绝对值编码器，所述绝对值编码器包括电路板以及相对于所述电路板可运动的磁性元件和光学元件，所述电路板包括：
[0007]磁感应模块，所述磁感应模块配置成感应所述磁性元件的磁场变化并生成磁编码信号；
[0008]光感应模块，所述光感应模块配置成感应所述光学元件的光信号变化并生成光编码信号；以及
[0009]信号处理模块，所述信号处理模块配置成：
[0010]接收并处理所述磁编码信号，以获得所述绝对值编码器当前时刻的第一绝对位置、或当前时刻的第一绝对位置以及第一圈数值或第二圈数值；
[0011]接收并处理所述光编码信号，以获得所述绝对值编码器当前时刻的相对位置、或当前时刻的相对位置和第三圈数值；以及
[0012]根据当前时刻的所述第一绝对位置、所述相对位置、以及所述第一圈数值或所述第二圈数值或所述第三圈数值，以获得所述绝对值编码器当前时刻的第二绝对位置。
[0013]优选地，所述磁编码信号包括至少一个第一正余弦信号组，在一个机械周期内，所述第一正余弦信号组包括X个周期的第一正弦信号和X个周期的第一余弦信号，其中X≥1，X为整数；或
[0014]至少一个第一方波信号组，在一个机械周期内，所述第一方波信号组包括Y个周期的第一方波信号和Y个周期的第二方波信号，其中，Y≥1，Y为整数。
[0015]优选地，所述磁编码信号包括：
[0016]随角度位置或行程周期变化的数字信号组合，所述信号处理模块接收并处理所述数字信号组合，以获得所述绝对值编码器当前时刻的所述第一绝对位置和所述第一圈数值；或
[0017]第一Z脉冲信号，所述信号处理模块接收并处理所述第一Z脉冲信号以获得所述绝对值编码器当前时刻的所述第二圈数值；或
[0018]随角度位置或行程周期变化的PWM信号；或
[0019]随角度位置或行程周期变化的三角波信号；或
[0020]至少四个随角度位置或行程周期变化的梯形波信号。
[0021]优选地，所述光编码信号包括：
[0022]至少一个第二正余弦信号组，在一个机械周期内，所述第二正余弦信号组包括V个周期的第二正弦信号和V个周期的第二余弦信号，其中，V≥1，V为整数；或
[0023]至少一个第二方波信号组，在一个机械周期内，所述第二方波信号组包括U个周期的第三方波信号和U个周期的第四方波信号，其中，U≥1，U为整数。
[0024]优选地，每个所述第一正余弦信号组的所述第一正弦信号和所述第一余弦信号在同一时刻的相位差为90度
±
45度；或
[0025]每个所述第一方波信号组中的所述第一方波信号和所述第二方波信号在同一时刻的相位差为90度
±
45度。
[0026]优选地，每个所述第二正余弦信号组的所述第二正弦信号和所述第二余弦信号在同一时刻的相位差为90度
±
45度；或
[0027]每个所述第二方波信号组中的所述第三方波信号和所述第四方波信号在同一时刻的相位差为90度
±
45度。
[0028]优选地，所述光编码信号还包括第二Z脉冲信号，所述信号处理模块接收并处理所述第二Z脉冲信号以获得所述绝对值编码器当前时刻的所述第三圈数值。
[0029]优选地，所述绝对值编码器包括设置有码道的码盘，所述光感应模块用于感应所述码盘的光信号的变化以生成所述光编码信号；和/或，所述绝对值编码器包括设置有码道的环形光栅，所述光感应模块用于感应所述环形光栅的光信号的变化以生成所述光编码信号；和/或，所述绝对值编码器包括设置有码道的弧形光栅，所述光感应模块用于感应所述弧形光栅的光信号的变化以生成所述光编码信号；和/或，所述绝对值编码器包括设置有码道的柱形光栅，所述光感应模块用于感应所述柱形光栅的光信号的变化以生成所述光编码信号；和/或，所述绝对值编码器包括设置有码道的锥形光栅，所述光感应模块用于感应所述锥形光栅的光信号的变化以生成所述光编码信号；和/或，所述绝对值编码器包括设置有
码道的光栅尺，所述光感应模块用于感应所述光栅尺的光信号的变化以生成所述光编码信号。
[0030]优选地，所述光感应模块发射的光线经过所述码道反射后被所述光感应模块接收；或，所述绝对值编码器还包括用于发射光线的光源，所述光源发出的光线经过所述码道反射或透射后被所述光感应模块接收。
[0031]优选地，所述码道为游标码码道、格雷码码道、M序列或其它伪随机序列码道和单圈码道中的任意一种。
[0032]优选地，所述磁感应模块包括霍尔元件和/或磁感应芯片，所述磁感应芯片包括HALL、AMR、GMR和TMR中的至少一种。
[0033]优选地，所述绝对值编码器包括磁钢、磁饼、磁环、磁瓦、磁鼓或磁尺中的至少一种；所述磁感应模块用于感应所述磁钢、所述磁饼、所述磁环、所述磁瓦、所述磁鼓、所述磁尺中的至少一种的磁场变化以产生所述磁编码信号。
[0034]根据本专利技术的第二方面，提供了一种电机，所述电机包括上述任一项所述的绝对值编码器。
[0035]根据本专利技术的第三方面，提供了一种自动化设备，所述自动化设备包括上述所述的电机。
[0036]根据本专利技术的第四方面，提供了一种获取绝对值编码器当前时刻的第二绝对位置的方法，
[0037]所述方法包括：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绝对值编码器，所述绝对值编码器包括电路板以及相对于所述电路板可运动的磁性元件和光学元件，其特征在于，所述电路板包括：磁感应模块，所述磁感应模块配置成感应所述磁性元件的磁场变化并生成磁编码信号；光感应模块，所述光感应模块配置成感应所述光学元件的光信号变化并生成光编码信号；以及信号处理模块，所述信号处理模块配置成：接收并处理所述磁编码信号，以获得所述绝对值编码器当前时刻的第一绝对位置、或当前时刻的第一绝对位置以及第一圈数值或第二圈数值；接收并处理所述光编码信号，以获得所述绝对值编码器当前时刻的相对位置、或当前时刻的相对位置和第三圈数值；以及根据当前时刻的所述第一绝对位置、所述相对位置、以及所述第一圈数值或所述第二圈数值或所述第三圈数值，以获得所述绝对值编码器当前时刻的第二绝对位置。2.根据权利要求1所述的绝对值编码器，其特征在于，所述磁编码信号包括：至少一个第一正余弦信号组，在一个机械周期内，所述第一正余弦信号组包括X个周期的第一正弦信号和X个周期的第一余弦信号，其中X≥1，X为整数；或至少一个第一方波信号组，在一个机械周期内，所述第一方波信号组包括Y个周期的第一方波信号和Y个周期的第二方波信号，其中，Y≥1，Y为整数。3.根据权利要求1所述的绝对值编码器，其特征在于，所述磁编码信号包括：随角度位置或行程周期变化的数字信号组合，所述信号处理模块接收并处理所述数字信号组合，以获得所述绝对值编码器当前时刻的所述第一绝对位置和所述第一圈数值；或第一Z脉冲信号，所述信号处理模块接收并处理所述第一Z脉冲信号以获得所述绝对值编码器当前时刻的所述第二圈数值；或随角度位置或行程周期变化的PWM信号；或随角度位置或行程周期变化的三角波信号；或至少四个随角度位置或行程周期变化的梯形波信号。4.根据权利要求1所述的绝对值编码器，其特征在于，所述光编码信号包括：至少一个第二正余弦信号组，在一个机械周期内，所述第二正余弦信号组包括V个周期的第二正弦信号和V个周期的第二余弦信号，其中，V≥1，V为整数；或至少一个第二方波信号组，在一个机械周期内，所述第二方波信号组包括U个周期的第三方波信号和U个周期的第四方波信号，其中，U≥1，U为整数；可选地，每个所述第一正余弦信号组的所述第一正弦信号和所述第一余弦信号在同一时刻的相位差为90度
±
45度；或每个所述第一方波信号组中的所述第一方波信号和所述第二方波信号在同一时刻的相位差为90度
±
45度；可选地，每个所述第二正余弦信号组的所述第二正弦信号和所述第二余弦信号在同一时刻的相位差为90度
±
45度；或每个所述第二方波信号组中的所述第三方波信号和所述第四方波信号在同一时刻的相位差为90度
±
45度。
5.根据权利要求1所述的绝对值编码器，其特征在于，所述光编码信号还包括第二Z脉冲信号，所述信号处理模块接收并处理所述第二Z脉冲信号以获得所述绝对值编码器当前时刻的所述第三圈数值。6.一种电机，其特征在于，所述电机包括权利要求1至7任一项所述的绝对值编码器。7.一种自动化设备，其特征在于，所述自动化设备包括如权利要求8所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，安湘燕，
申请(专利权)人：华传智感上海技术有限公司，
类型：发明
国别省市：