CN102589579B - 旋转编码器和测量角度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种旋转编码器，包括：第一角度检测装置，用于对待测物体的待测角度进行测量，并生成为第一角度信号；第二角度检测装置，用于对所述待测角度进行测量，并生成为第二角度信号，其中，第一角度检测装置的探头方向与第二角度检测装置的探头方向之间形成夹角，夹角的值大于或等于第一角度检测装置的第一盲区和第二角度检测装置的第二盲区中角度较大的盲区的角度值；处理装置，用于根据接收到的来自所述第一角度检测装置的所述第一角度信号和来自所述第二角度检测装置的所述第二角度信号，生成对应的测量结果。相应地，本发明还提出了一种测量角度的方法。通过本发明的技术方案，可以有效消除现有旋转编码器在进行角度测量时的盲区，增加角度测量时的精确度。

Description

旋转编码器和测量角度的方法

技术领域

本发明涉及角度测量技术领域，具体而言，涉及一种旋转编码器和一种测量角度的方法。

背景技术

现有旋转编码器普遍采用单角度传感器，由于角度传感器在测量角度为0度角左右时，总是会导致输出存在非线性或者是非连续性的问题，这一区域被称作为旋转编码器的“盲区”。由于盲区的存在，使得旋转编码器在这一区间内的校准很困难，即使校准后也无法安全消除盲区，使得盲区内的测量精度很难达到非盲区的精度，这对高精度的测量带来了限制。

因此，需要一种新的测量角度的方法，可以有效消除现有旋转编码器在进行角度测量时的盲区，增加角度测量时的精确度。

发明内容

本发明正是基于上述问题，提出了一种新的测量角度的方法，可以有效消除现有旋转编码器在进行角度测量时的盲区，增加角度测量时的精确度。

有鉴于此，本发明提出了一种旋转编码器，包括：第一角度检测装置，用于对待测物体的待测角度进行测量，并生成第一角度信号；第二角度检测装置，用于对所述待测角度进行测量，并生成第二角度信号，其中，所述第一角度检测装置的探头方向与所述第二角度检测装置的探头方向之间形成夹角，所述夹角的值大于或等于所述第一角度检测装置的第一盲区和所述第二角度检测装置的第二盲区中角度较大的盲区的角度值；处理装置，用于根据接收到的来自所述第一角度检测装置的所述第一角度信号和来自所述第二角度检测装置的所述第二角度信号，生成对应的测量结果。在该技术方案中，可以将两个角度检测装置成角度放置，使得两个盲区无重叠区域，则在进行角度测量时，至少存在一个不处于盲区的角度检测装置。同时，由于每个角度检测装置存在其对应的盲区，而该盲区的角度范围往往较小，因此可以使用两个角度检测装置进行配合测量。在一个角度检测装置处在盲区时，其测量得到的结果是非线性的，因此，当检测到测得的结果处于非线性区时，便认为该角度检测装置处于盲区，则采用另一个角度检测装置的测量结果，以避免采用当前处于盲区的角度检测装置的测量结果。在实际使用时，可以将两个角度检测装置合并为一个具有两套角度检测装置的旋转编码器，从最底层进行改变现有装置的构成。

此外，对于第一角度或第二角度是否处于非线性区，可以由处理装置进行判断，具体地，根据得到的第一角度信号和第二角度信号，可以分析出对应的第一角度和第二角度，以及第一角度的变化率和第二角度的变化率，那么，当角度的变化率超过一定数值时，则说明角度值发生了突变，可以判断为进入了非线性区。

在上述技术方案中，优选地，所述处理装置具体包括：信号接收单元，接收所述第一角度信号和所述第二角度信号；判断单元，通过对所述信号接收单元接收到的所述第一角度信号和所述第二角度信号进行分析，判断对应于所述第一角度信号的第一角度或对应于所述第二角度信号的第二角度是否处于非线性区；以及输出处理单元，在所述判断单元的判断结果为所述第一角度处于非线性区且所述第二角度不处于非线性区的情况下，将所述第二角度作为测量结果进行输出，在所述判断结果为所述第二角度处于非线性区且所述第一角度不处于非线性区的情况下，将所述第一角度作为所述测量结果进行输出。

在上述技术方案中，优选地，所述输出处理单元还用于：在所述第一角度和所述第二角度均不处于非线性区的情况下，获取所述第一角度和所述第二角度的均值，并将所述均值作为所述测量结果进行输出。在该技术方案中，若两个角度检测装置均不处于盲区，则可以将得到的结果进行均值处理，从而进一步提升角度检测时的精度。

在上述技术方案中，优选地，所述处理装置包括：微处理器。在该技术方案中，微处理器具体包括：单片机、DSP、ARM等各种微型处理器。

在上述技术方案中，优选地，所述第一角度检测装置和所述第二角度检测装置为角度传感器。

根据本发明的又一方面，还提出了一种测量角度的方法，包括：步骤202，在第一角度检测装置的探头方向与第二角度检测装置的探头方向之间形成夹角，所述夹角的值大于或等于所述第一角度检测装置的第一盲区和所述第二角度检测装置的第二盲区中角度较大的盲区的角度值；步骤204，使用所述第一角度检测装置和所述第二角度检测装置同时对待测物体的待测角度进行测量，并分别生成第一角度信号和第二角度信号；步骤206，对所述第一角度信号和所述第二角度信号进行分析，生成对应的测量结果。

在该技术方案中，可以将两个角度检测装置成角度放置，使得两个盲区无重叠区域，则在进行角度测量时，至少存在一个不处于盲区的角度检测装置。同时，由于每个角度检测装置存在其对应的盲区，而该盲区的角度范围往往较小，因此可以使用两个角度检测装置进行配合测量。在一个角度检测装置处在盲区时，其测量得到的结果是非线性的，因此，当检测到测得的结果处于非线性区时，便认为该角度检测装置处于盲区，则采用另一个角度检测装置的测量结果，以避免采用当前处于盲区的角度检测装置的测量结果。在实际使用时，可以将两个角度检测装置合并为一个具有两套角度检测装置的旋转编码器，从最底层进行改变现有装置的构成，而无需用户在使用时进行手动组装。

此外，对于第一角度或第二角度是否处于非线性区，可以由处理装置进行判断，具体地，根据得到的第一角度信号和第二角度信号，可以分析出对应的第一角度和第二角度，以及第一角度的变化率和第二角度的变化率，那么，当角度的变化率超过一定数值时，则说明角度值发生了突变，可以判断为进入了非线性区。

在上述技术方案中，优选地，所述步骤206具体包括：步骤2062，判断对应于所述第一角度信号的第一角度或对应于所述第二角度信号的第二角度是否处于非线性区；步骤2064，若所述第一角度处于非线性区且所述第二角度不处于非线性区，则将所述第二角度作为测量结果进行输出，若所述第二角度处于非线性区且所述第一角度不处于非线性区，则将所述第一角度作为所述测量结果进行输出。

在上述技术方案中，优选地，所述步骤2064中，还包括：若所述第一角度和所述第二角度均不处于非线性区，则获取所述第一角度和所述第二角度的均值，并将所述均值作为所述测量结果进行输出。在该技术方案中，若两个角度检测装置均不处于盲区，则可以将得到的结果进行均值处理，从而进一步提升角度检测时的精度。

在上述技术方案中，优选地，利用微处理器对所述第一角度和所述第二角度进行分析，并生成所述测量结果。

在上述技术方案中，优选地，所述第一角度检测装置和所述第二角度检测装置为角度传感器。

通过以上技术方案，可以有效消除现有旋转编码器在进行角度测量时的盲区，增加角度测量时的精确度。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的旋转编码器的框图；

图2示出了根据本发明的实施例的测量角度的方法的流程图；

图3示出了根据本发明的实施例的旋转编码器的结构示意图；

图4A至4C示出了根据本发明的实施例的旋转编码器进行角度测量的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明的实施例的旋转编码器的框图。

如图1所示，根据本发明的实施例的旋转编码器100，包括：第一角度检测装置102，可以用于对待测物体的待测角度进行测量，并生成第一角度信号；第二角度检测装置104，可以用于对待测角度进行测量，并生成第二角度信号，其中，第一角度检测装置102的探头方向与第二角度检测装置104的探头方向之间形成夹角，该夹角的值大于或等于第一角度检测装置102的第一盲区和第二角度检测装置104的第二盲区中角度较大的盲区的角度值；处理装置106，用于根据接收到的来自第一角度检测装置102的第一角度信号和来自第二角度检测装置104的第二角度信号，生成对应的测量结果。在该技术方案中，可以将两个角度检测装置成角度放置，使得两个盲区无重叠区域，则在进行角度测量时，至少存在一个不处于盲区的角度检测装置。同时，由于每个角度检测装置存在其对应的盲区，而该盲区的角度范围往往较小，因此可以使用两个角度检测装置进行配合测量。在一个角度检测装置处在盲区时，其测量得到的结果是非线性的，因此，当检测到测得的结果处于非线性区时，便认为该角度检测装置处于盲区，则采用另一个角度检测装置的测量结果，以避免采用当前处于盲区的角度检测装置的测量结果。在实际使用时，可以将两个角度检测装置合并为一个具有两套角度检测装置的旋转编码器，从最底层进行改变现有装置的构成。

此外，对于第一角度或第二角度是否处于非线性区，可以由处理装置进行判断，具体地，根据得到的第一角度信号和第二角度信号，可以分析出对应的第一角度和第二角度，以及第一角度的变化率和第二角度的变化率，那么，当角度的变化率超过一定数值时，则说明角度值发生了突变，可以判断为进入了非线性区。

在上述技术方案中，处理装置106具体可以包括：信号接收单元1062，接收第一角度信号和第二角度信号；判断单元1064，通过对信号接收单元1062接收到的第一角度信号和第二角度信号进行分析，判断第一角度或第二角度是否处于非线性区；以及输出处理单元1066，在判断单元1064的判断结果为第一角度处于非线性区且第二角度不处于非线性区的情况下，将第二角度作为测量结果进行输出，在判断结果为第二角度处于非线性区且第一角度不处于非线性区的情况下，将第一角度作为测量结果进行输出。

在上述技术方案中，输出处理单元1066还可以用于：在第一角度和第二角度均不处于非线性区的情况下，获取第一角度和第二角度的均值，并将均值作为测量结果进行输出。在该技术方案中，若两个角度检测装置均不处于盲区，则可以将得到的结果进行均值处理，从而进一步提升角度检测时的精度。

在上述技术方案中，处理装置106可以包括：微处理器。在该技术方案中，微处理器具体包括：单片机、DSP、ARM等各种微型处理器。

在上述技术方案中，第一角度检测装置102和第二角度检测装置104可以为角度传感器。

图2示出了根据本发明的实施例的测量角度的方法的流程图。

如图2所示，根据本发明的实施例的测量角度的方法，包括：步骤202，在第一角度检测装置的探头方向与第二角度检测装置的探头方向之间形成夹角，该夹角的值大于或等于第一角度检测装置的第一盲区和第二角度检测装置的第二盲区中角度较大的盲区的角度值；步骤204，使用第一角度检测装置和第二角度检测装置同时对待测物体的待测角度进行测量，并分别生成第一角度信号和第二角度信号；步骤206，对第一角度信号和第二角度信号进行分析，生成对应的测量结果。在该技术方案中，可以将两个角度检测装置成角度放置，使得两个盲区无重叠区域，则在进行角度测量时，至少存在一个不处于盲区的角度检测装置。同时，由于每个角度检测装置存在其对应的盲区，而该盲区的角度范围往往较小，因此可以使用两个角度检测装置进行配合测量。在一个角度检测装置处在盲区时，其测量得到的结果是非线性的，因此，当检测到测得的结果处于非线性区时，便认为该角度检测装置处于盲区，则采用另一个角度检测装置的测量结果，以避免采用当前处于盲区的角度检测装置的测量结果。在实际使用时，可以将两个角度检测装置合并为一个具有两套角度检测装置的旋转编码器，从最底层进行改变现有装置的构成。

此外，对于第一角度或第二角度是否处于非线性区，可以由处理装置进行判断，具体地，根据得到的第一角度信号和第二角度信号，可以分析出对应的第一角度和第二角度，以及第一角度的变化率和第二角度的变化率，那么，当角度的变化率超过一定数值时，则说明角度值发生了突变，可以判断为进入了非线性区。

在上述技术方案中，步骤206具体可以包括：步骤2062，判断第一角度或第二角度是否处于非线性区；步骤2064，若第一角度处于非线性区且第二角度不处于非线性区，则将第二角度作为测量结果进行输出，若第二角度处于非线性区且第一角度不处于非线性区，则将第一角度作为测量结果进行输出。

在上述技术方案中，步骤2064中，还可以包括：若第一角度和第二角度均不处于非线性区，则获取第一角度和第二角度的均值，并将均值作为测量结果进行输出。在该技术方案中，若两个角度检测装置均不处于盲区，则可以将得到的结果进行均值处理，从而进一步提升角度检测时的精度。

在上述技术方案中，处理装置可以包括：微处理器。在该技术方案中，微处理器具体包括：单片机、DSP、ARM等各种微型处理器。

在上述技术方案中，利用微处理器对第一角度和第二角度进行分析，并生成测量结果。

在上述技术方案中，第一角度检测装置和第二角度检测装置可以为角度传感器。

图3示出了根据本发明的实施例的旋转编码器的结构示意图。

如图3所示，根据本发明的实施例的旋转编码器300由角度传感器302、角度传感器304和处理器306构成，其中，角度传感器302和角度传感器304分别与处理器306连接，并将各自检测到的结果发送至处理器306进行处理。

角度传感器302与角度传感器304在进行角度测量时，在测量角度为0°附近时，测量结果会呈非线性，这一区域被称为“盲区”。为了避免在同时使用角度传感器302和角度传感器304进行角度测量时均处于盲区，将角度传感器302和角度传感器304之间形成一定角度，使两个盲区交错放置，从而在进行角度测量的过程中，总有至少一个角度传感器不处于盲区，使得测量结果在全方位上都很精准。

另外，对于两个角度传感器302和304均不处于盲区时，则可以将得到的两个测量结果进行处理，比如取均值，从而使得结果更为精准。

下面结合图4A至4C，对基于本发明的旋转编码器进行详细说明，其中，图4A至4C示出了根据本发明的实施例的旋转编码器进行角度测量的示意图。

如图4A至4C所示，旋转编码器400由角度传感器402、角度传感器404和处理器406构成，其中，角度传感器402和角度传感器404分别与处理器406连接，并将各自检测到的结果发送至处理器406进行处理。

角度传感器402与角度传感器404在进行角度测量时，在测量角度为0°附近时，测量结果会呈非线性，这一区域被称为“盲区”，比如角度传感器402的盲区为408A，而角度传感器404的盲区为408B。为了避免在同时使用角度传感器402和角度传感器404进行角度测量时均处于盲区，将角度传感器402和角度传感器404之间形成夹角410，使两个盲区408A和408B交错放置，从而在进行角度测量的过程中，总有至少一个角度传感器不处于盲区，使得测量结果在全方位上都很精准。

另外，对于两个角度传感器402和404均不处于盲区时，则可以将得到的两个测量结果进行处理，比如取均值，从而使得结果更为精准。

在利用角度传感器402和角度传感器404进行角度测量的过程中，将分别出现图4A、图4B和图4C中所示的情况：

如图4A所示，夹角410的角度较小，小于盲区408A和盲区408B中角度较大的盲区的角度，使得两个盲区出现了重叠区408C，则当测量角度处于该范围时，两个角度传感器402和404的测量结果均为非线性，从而影响最终得到的测量结果。

如图4B所示，增大夹角410的角度，使之等于盲区408A和盲区408B中角度较大的盲区的角度值，此时盲区408A和盲区408B紧贴，恰好能够消除盲区。

如图4C所示，继续增大夹角410的角度，使之大于盲区408A和盲区408B中角度较大的盲区的角度值，则此时盲区408A和盲区408B完全错开，由处理器406得到的测量结果中将完全不会受到盲区的影响。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到相关技术中，旋转编码器普遍采用单角度传感器，而角度传感器在测量角度为0度角左右时存在盲区，因此，本发明提供了一种旋转编码器和一种测量角度的方法，可以有效消除现有旋转编码器在进行角度测量时的盲区，增加角度测量时的精确度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋转编码器，其特征在于，包括：

第一角度检测装置，用于对待测物体的待测角度进行测量，并生成为第一角度信号；

第二角度检测装置，用于对所述待测角度进行测量，并生成为第二角度信号，其中，所述第一角度检测装置的探头方向与所述第二角度检测装置的探头方向之间形成夹角，所述夹角的值大于或等于所述第一角度检测装置的第一盲区和所述第二角度检测装置的第二盲区中角度较大的盲区的角度值；

处理装置，用于根据接收到的来自所述第一角度检测装置的所述第一角度信号和来自所述第二角度检测装置的所述第二角度信号，生成对应的测量结果。

2.根据权利要求1所述的旋转编码器，其特征在于，所述处理装置具体包括：

信号接收单元，接收所述第一角度信号和所述第二角度信号；

判断单元，通过对所述信号接收单元接收到的所述第一角度信号和所述第二角度信号进行分析，判断对应于所述第一角度信号的第一角度或对应于所述第二角度信号的第二角度是否处于非线性区；以及

输出处理单元，在所述判断单元的判断结果为所述第一角度处于非线性区且所述第二角度不处于非线性区的情况下，将所述第二角度作为测量结果进行输出，在所述判断结果为所述第二角度处于非线性区且所述第一角度不处于非线性区的情况下，将所述第一角度作为所述测量结果进行输出。

3.根据权利要求2所述的旋转编码器，其特征在于，所述输出处理单元还用于：

在所述第一角度和所述第二角度均不处于非线性区的情况下，获取所述第一角度和所述第二角度的均值，并将所述均值作为所述测量结果进行输出。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转编码器，其特征在于，所述处理装置包括：微处理器。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转编码器，其特征在于，所述第一角度检测装置和所述第二角度检测装置为角度传感器。

6.一种测量角度的方法，其特征在于，包括：

步骤202，在第一角度检测装置的探头方向与第二角度检测装置的探头方向之间形成夹角，所述夹角的值大于或等于所述第一角度检测装置的第一盲区和所述第二角度检测装置的第二盲区中角度较大的盲区的角度值；

步骤204，使用所述第一角度检测装置和所述第二角度检测装置同时对待测物体的待测角度进行测量，并分别生成第一角度信号和第二角度信号；

步骤206，对所述第一角度信号和所述第二角度信号进行分析，生成对应的测量结果。

7.根据权利要求6所述的测量角度的方法，其特征在于，在所述步骤206具体包括：

步骤2062，判断对应于所述第一角度信号的第一角度或对应于所述第二角度信号的第二角度是否处于非线性区；

步骤2064，若所述第一角度处于非线性区且所述第二角度不处于非线性区，则将所述第二角度作为测量结果进行输出，若所述第二角度处于非线性区且所述第一角度不处于非线性区，则将所述第一角度作为所述测量结果进行输出。

8.根据权利要求7所述的测量角度的方法，其特征在于，所述步骤2064中，还包括：

若所述第一角度和所述第二角度均不处于非线性区，则获取所述第一角度和所述第二角度的均值，并将所述均值作为所述测量结果进行输出。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的测量角度的方法，其特征在于，利用微处理器对所述第一角度和所述第二角度进行分析，并生成所述测量结果。

10.根据权利要求6至8中任一项所述的测量角度的方法，其特征在于，所述第一角度检测装置和所述第二角度检测装置为角度传感器。