CN108885123A - 用于校准旋转编码器的方法和用于确定校正角位置的旋转编码器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于校准(40)用于测量机器轴(4)的旋转角位置的旋转编码器(6)的方法，其中，旋转编码器(6)具有：至少一个激励器单元(61)，所述激励器单元在旋转上固定地连接到机器轴(4)，并且通过所述激励器单元限定至少一个测量点(61a，61b，61c，61d)以测量实际旋转角位置(72)；以及固定传感器单元(62)，所述传感器单元与激励器单元(61)功能性地相互作用，所述方法包括以下步骤：设定(32)机器轴(4)旋转；测量(33)起始测量点(61a)；激活用于累加时间值(t)的计时器模块(65)；测量(35)至少一个中间测量点(61b，61c)，将在测量时刻已经累加的时间值(t)分配给首先测量的中间测量点(61b，61c)；存储(36)中间测量点(61b，61c)的旋转角位置(72)和相关联的时间值(t)；测量(37)终止测量点(61d)；记录(38)通过定时器模块(65)累加的时间值(t)；计算(41)至少一个时间相关的参考旋转角位置(71)；计算(42)所测量的实际旋转角位置(72)与所计算的参考旋转角位置(71)之间的偏差(73)；以及通过所计算的偏差(73)校正(43)来自旋转编码器(6)的输出信号。

Description

用于校准旋转编码器的方法和用于确定校正角位置的旋转编 码器
技术领域
本发明涉及一种用于校准旋转编码器的方法，所述旋转编码器用于测量机器轴的旋转角位置，所述旋转编码器特别是外部安装的绝对值编码器，其中，旋转编码器包括：至少一个激励器单元，所述激励器单元在旋转上固定地连接到机器轴，并且通过所述至少一个激励器单元限定至少一个测量点以测量实际旋转角位置；以及固定传感器单元，所述传感器单元与激励器单元功能性地相互作用。此外，本发明涉及一种用于确定校正角位置的旋转编码器。
背景技术
有关机器轴的当前位置的信息对于机器的精确操作是绝对必要的。例如，这种位置信息在装备的自动化中起重要作用，特别是对于技术的、通常是高度精确的工艺的控制。因此，例如，为了控制机床，总是需要用于测量位置的机器人臂或类似的应用系统。此外，为了速度调节的目的，电动马达也需要这样的系统，特别是对于线圈的控制，以便获知转子的位置。
增量旋转编码器用于测量位置变化，并且可以用于测量距离、方向或角度变化。这种增量编码器仅允许测量标尺和/或条码的刻度内的相对位置。为了确定绝对位置，需要测量所经过的一定数量的标尺刻度。
绝对旋转编码器可以有利地直接确定机器轴的绝对位置。在大多数情况下，这通过与轴的相应角位置唯一相关联的编码扫描来实现。
为了实现特别高的测量精度，需要传感器单元相对于待测量标准的特别精确的定位，使得特别是在外部安装的旋转角度测量系统的情况下，在将旋转编码器安装到客户侧的机器轴之后，在大多数情况下，进行额外的重新校准是绝对必要的。这种重新校准通常借助于参考值编码器来执行，所述参考值编码器也必须至少临时地布置在机器轴处以用于校准旋转编码器。然而，这是相对复杂和高成本的。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于校准旋转编码器的方法，其中，可以以相对低的努力和便宜的方式实现旋转编码器的特别高的测量精度。
根据本发明，所述目的通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求11的特征的旋转编码器来实现。
根据本发明的用于校准外部安装的旋转编码器的方法，所述旋转编码器用于测量机器轴的旋转角位置，所述旋转编码器特别是绝对值编码器，所述方法包括以下步骤：
将机器轴设定为以预定的、特别是恒定的旋转速度旋转，例如以1000转/分钟的范围中的速度旋转。例如，旋转速度可以由旋转编码器本身确定，特别是在驱动马达和/或控制电子设备处确定。
随后，通过机器轴处的激励器单元测量限定的起始测量点，所述起始测量点特别是机器轴的过零点。通过传感器单元进行测量。起始测量点的测量激活旋转编码器中的定时器模块，用于累加时间值，特别是用于测量运行时间。同时，开始通过传感器单元对实际位置进行时间相关测量。例如，这可以以固定的时间或角度间隔进行。特别地，测量至少一个中间测量点，其通常可以在任何实际旋转角位置处提供，并且特别有利地是过零点。将在测量时刻累加的时间值分配给首先测量的中间测量点，使得可以将特定时间值分配给通过传感器单元测量的机器轴的每个实际旋转角位置，因此适于测量到达中间测量点的运行时间。
随后，存储中间测量点的旋转角位置并且存储所分配的时间值。实际位置值特别地与时间戳(time stamp)一起保存在存储器中。
在机器轴的进一步旋转之后，例如在机器轴的单次完整旋转之后，测量终止测量点，特别地再次是过零点，并且因此终止测量点可以是起始测量点。在此终止测量点，完成实际位置的时间相关测量。例如，起始测量点和终止测量点可以设置在相同的圆周位置，使得测量可以特别地在完整旋转中进行。
随后，确定通过计时器模块测量和/或累加的时间值，其中，该时间值反映了机器轴从起始测量点到终止测量点的旋转运动的运行时间。因此，传感器侧定时器模块可以特别地用于实际位置值的时间相关测量。例如，可以使该实际需要的运行时间与针对理想情况限定的参考运行时间同步。理想情况的示例可以是一转或360°具有360ms的运行时间，其中，对于机器轴的每个单独的旋转角度，恰好1ms被指定为参考运行时间。假设速度恒定，在这种情况下，旋转机器轴在一毫秒内精确地行进一个度。
此后，假设机器轴从起始测量点到终止测量点具有优选地恒定的旋转运动，计算至少一个时间相关的参考旋转角位置。对于在开始测量点和终止测量点之间的至少一个参考位置值的计算特别地通过在从开始测量点终止测量点的旋转运动期间所测量的中间测量点和/或相应分配的实际旋转角位置值的线性外推来进行。因此，可以计算机器轴的“理想的”旋转运动，并且其用于针对各个旋转位置确定机器轴的实际旋转运动与“理想的”旋转运动的偏差。
为此目的，在另一计算步骤期间，针对至少一个时间值，获得测量的实际旋转角位置与计算的参考旋转角位置之间的偏差。偏差特别地意味着机器轴的随时间的测量角度进展与机器轴的先前计算的理想角度进展的偏差，例如与随时间的线性角度进展的偏差。因此，特别地，可以计算一个和/或多个校正值，借助于所述校正值可以校正随时间的测量角度进展与计算角度进展的偏差。校正计算特别地通过旋转编码器中提供的评估和/或计算模块来执行，使得不需要额外的装置用于此目的。
如果至少一个实际旋转角位置偏离计算的参考旋转角位置，则旋转编码器的输出信号通过计算的偏差进行校正。因此，旋转编码器可以直接输出校正信号。例如，当未达到计算的参考旋转角位置时，可以将相应的角度尺寸添加到测量的旋转角度，或者当超过参考角位置时，可以从测量的旋转角度中减去相应的角度尺寸。因此，可以以实时方式执行信号测量。如果不存在偏差，则绝对位置值可以直接地(即，不进行任何校正计算)由旋转编码器输出。
借助于该方法，特别地，机器轴和/或机器系统的个别尺寸公差、旋转编码器的定位中的不准确性或者在机器轴处发生的其他个别急动(例如引擎制动转矩)可以被测量，并且特别地被电子地补偿，使得旋转编码器的测量精度可以显著提高。特别地，对于安装有旋转编码器的每个机器轴，旋转编码器可以在客户端单独地最终校准到高的精确度。因此，例如，制造商仅基于参考值编码器执行旋转编码器的相对不准确的和/或粗略的预先校准就足够了，然后旋转编码器在安装到客户的机器轴之后在现场关于由尺寸公差引起的个别不准确性进行精确校准。因此，上面示例性地陈述的尺寸公差可以被补偿，特别地被电子地补偿。这里，出于校准目的，不需要提供额外和/或参考装置。相反，这样的旋转编码器可以在无需任何额外的装置的情况下执行校准。因此，对于每个单独的机器轴，可以提供具有特别高的角分辨率的旋转编码器，其中，其校准相对简单且便宜。
优选地，测量的实际旋转角位置、计算的参考旋转角位置和/或偏差存储在为此目的而设置的存储器中。此外，可以存储随时间的角度进展的校正表和/或至少一个校正值。校正值可以特别地对应于偏差值。因此，所存储的值可以用于将来的校正计算，使得旋转编码器在操作期间可以具有相对高的测量精度。存储器优选地集成在旋转编码器中，使得构件的数量可以相对较少。
优选地，在计算偏差之后，计算机器轴的随时间的未来角度进展。为此目的，可以确定机器轴的至少一个未来角位置，优选地，新确定整体的未来角度曲线进展。特别地，偏差和角度进展的值被外推并且用于机器轴的未来角位置。因此，例如，可以获得未来过零点的时刻，使得可以显著提高测量精度。因此，特别地，可以确定轴的角位置在每个时间值中的完整旋转上如何变化，由此例如可以得出关于施加到轴的制动转矩的结论。因此，为了精确确定未来角位置，可以考虑制动转矩。例如，这对于计算机器轴的加速和减速数据可以是有利的，特别是当应用于要精确定位的转子臂的机器轴时。
优选地，迭代地计算参考旋转角位置、旋转角度偏差和/或随时间的角度进展。为此目的，特别是为了获得近似的角度距离偏差，除了设定旋转之外，方法步骤可以连续进行至少两次。例如，为了测量目的，可以提供机器轴的若干次周转和/或可以在每次周转中测量和评估多个第一测量点和多个第二测量点。特别优选地，重复这些步骤直到达到预定的精度。为此目的，可以指定极限值和/或极限范围。如果已经达到极限范围，则旋转解码器可以输出指示校准完成的信号。
优选地，通过存储在旋转编码器中的校正表来计算参考旋转角位置、旋转角度偏差和/或随时间的角度进展。校正表可以包含用于校正轴的测量点和/或过零点的时间和位置值，特别是一个和/或多个校正因子。此外，在校正表中，可以保存时间序列，所述时间序列包含关于在一定时间之后的轴的角位置或者关于随时间的角度进展的信息。特别地，校正表可以包括机器轴的实际角位置的值、计算角位置的值(在大多数情况下为线性)、随时间的角度进展和/或关于机器轴的制动转矩的其他信息。校正表还可以包括由相应的制造商指定的各个参数，例如关于旋转编码器和/或机器轴的特定使用地点和功能。因此，旋转编码器可以包括用于各种系统的相应校正表。此外，可以以特别精确的方式执行重新校准，使得旋转编码器在操作期间可以具有相对高的测量精度。
优选地，在机器轴的每次周转中至少测量两个第一测量点和两个第二测量点，使得在机器轴的每次周转中计算偏差和/或随时间的角度进展至少两次。这允许旋转编码器的特别精确的校准。
优选地，在将机器轴设置成旋转之前，将惯性质量布置在驱动轴处和/或安装到驱动轴。因此，特别地可以改善驱动轴的真实运行，特别地可以防止在启动期间的急动或者其他干扰急动转矩，使得可以进行特别精细和精确的测量和/或校准。例如，惯性质量可以由飞轮提供。
优选地，在测量起始测量点之前，关闭驱动机器轴的驱动马达和/或将机器轴与驱动马达分离，使得驱动轴设置为自由运行以测量测量点。因此，可以特别精确地测量机器轴的制动行为(自由运行期间的阻力)，并且可以更精确地执行轴的未来角位置的计算。特别地，可以得出关于校准精度的具体结论。此外，关于驱动轴的运行时间特性的给定参考值与实际值的比较可以导致特别高的测量精度和/或测量分辨率。
优选地，通过至少一个磁场传感器来测量测量点，例如各向异性磁电阻或霍尔传感器。因此，可以通过旋转编码器执行特别简单和精确的旋转角度测量。
优选地，在将机器轴设置成旋转并且将旋转编码器安装到机器轴之前，在制造商端将旋转编码器预先校准到第一测量精度水平。在第一测量精度水平的情况下，例如可以获得+/-1°的角位置识别的测量精度。因此，旋转编码器可以用于驱动马达的第一粗略控制，例如用于旋转编码器的主校准本身的目的，其中，该主校准优选地在客户端的机器轴上执行。因此，旋转编码器的校准可以在客户端进行，而无需任何额外的(参考)旋转编码器。在客户侧机器轴处的主校准期间，旋转编码器可以被校准到第二测量精度水平，其中，第二测量精度水平对应于特别精确的校准。
根据本发明的用于测量机器轴的旋转角位置的旋转编码器，特别是绝对值编码器，包括在旋转上固定地连接到机器轴的至少一个激励器单元和与激励器单元功能性地相互作用的固定传感器单元。此外，旋转编码器包括用于累加所测量的测量点、特别是过零点的计数器模块，用于累加时间值、特别是实际位置值的时间相关测量的计时器模块，以及用于计算至少一个参考旋转角位置和/或测量的实际旋转角位置与计算的参考旋转角位置之间的偏差的计算模块。计算模块可以适于计算随时间的角度进展和/或未来过零点的时刻。此外，旋转编码器包括用于存储至少一个校正表的存储模块。因此，旋转编码器可以适于在客户侧机器轴处执行上述方法，特别地无需任何其他参考旋转编码器。旋转编码器可以特别地构造为外部安装和/或无轴承的旋转编码器套件，其中，提供了布置在机器轴处的激励器单元和相对于机器轴对准的单独的传感器单元。因此，旋转编码器特别适于改造现有装备。特别地，旋转编码器可以安装到客户侧机器轴，使得在旋转上固定地连接到机器轴的至少一个编码径迹和用于读取编码径迹的相应的固定读取单元布置在机器轴处。编码径迹可以构造成用于光学、磁性、电容或电感测量。优选地，编码径迹是磁轨，其通常由磁激励器单元产生。例如，磁激励器单元可以由一个或多个偶极磁体组成。替代地或附加地，编码径迹可以是适于光学读取的径迹。编码径迹可以布置在套筒处和/或上，所述套筒可以滑动并且紧固到机器轴上。读取单元特别是光学、磁性、电容或电感传感器单元，其适于读取相应的编码径迹并且将读取的信息转换成电信号。在磁激励单元的情况下，读取单元例如是霍尔传感器。因此，构造为旋转编码器套件的旋转编码器可以以相对简单的方式布置在客户侧机器轴处。
附图说明
在下文中，参考附图，基于优选实施例详细描述本发明。在附图中：
图1a示意性地示出了具有根据本发明的旋转编码器的马达驱动工业门，
图1b示意性地示出了图1a的旋转编码器的详细剖视图，
图2示意性地示出了根据本发明的方法的序列，和
图3示出了校准之前和之后的随时间的角度进展。
具体实施方式
在图1a中，示出了根据本发明的旋转编码器6的应用示例。这里，旋转编码器6布置在卷帘门2的传统的门驱动系统1处，并且用于测量驱动轴4的精确位置。卷帘门2用于打开和关闭通道，并且适于由驱动马达3马达驱动地上下移动，所述上下移动以附图标记10示出。门驱动系统1包括驱动马达3以及机器和/或驱动轴4。驱动马达3包括未详细示出的控制单元5，所述控制单元根据规定来控制驱动马达3。
在驱动轴4的轴向端部处，旋转编码器6特别地布置为外部安装的旋转编码器。旋转编码器6构造为旋转编码器套件，其中，旋转编码器套件布置在驱动轴4的自由端部的区域中，特别是布置在用于控制驱动马达3的控制单元5的区域中，并且与之相连。因此，旋转编码器6可以用于控制驱动马达3，特别是用于测量驱动轴4的旋转角位置。这里，测量可以以已知的方式进行。
如图1b所示，旋转编码器6包括激励器单元61，所述激励器单元布置在驱动轴4的自由端部处，并且在旋转上固定地连接到驱动轴4。激励器单元61通过布置在圆周上的多个永磁体创建可读磁性编码径迹。可以仅使用构造为偶极子的一个磁体，其中，编码径迹特别地仅包括设置在机器轴的圆周上并且适于被测量的两个旋转角位置。为了读取编码径迹，提供传感器单元62，其包括至少一个传感器63，特别是霍尔传感器。为此目的，霍尔传感器63可以可操作地连接到布置在驱动轴4处的永磁体，从而测量驱动轴4的旋转运动。
旋转编码器6适于执行驱动轴4的自动校准，特别地无需任何附加的参考值编码器。为此目的，旋转编码器6特别地在传感器单元62处包括用于存储实际位置值72的至少一个时间曲线以及未示出的校正表的存储模块64、用于对所测量的测量点61a、61b、61c、61d例如过零点进行计数的计数器模块67、用于累加时间值t的计时器模块65和用于获得至少一个校正因子的计算模块66。
在图2中，示出了根据本发明的用于校准旋转编码器6的方法的序列，其中，另外示出了可以在校准方法40本身之前或之后执行的其他方法步骤。
在第一步骤中，可选地在制造商端将旋转编码器6预先校准20到第一测量精度水平。预先校准20特别地可以借助于参考装置在制造商端执行。第一测量精度水平可以对应于旋转编码器6的相对粗略的测量精度，特别是在旋转编码器6的操作期间通常不应用于高分辨率位置确定的测量精度。这里，关于角位置识别的测量精度可以是例如+/-1°。
在随后的可选步骤中，预先校准的旋转编码器6从制造商端运输30到使用场所，特别是运输到客户侧机器轴4，例如在这种情况下的客户的门驱动系统1。然后将旋转编码器6安装在机器轴4上的预定用于旋转编码器6的位置，所述安装由附图标记31示出。这里，单独的激励器单元61可以紧固到驱动轴4，并且用于读取激励器单元61的传感器单元62可以布置在相对侧。根据本发明的用于校准旋转编码器6的方法允许客户将旋转编码器6对准和安装在机器轴4上。
仍然相对不精确地校准的旋转编码器6可以用于控制驱动马达3，以用于自校准到第二测量精度水平，所述第二测量精度水平例如允许比第一测量精度水平更加精确的测量。这里，所述自校准以附图标记40示出。
首先，将驱动轴4加速32至预定的，优选地恒定的速度，特别是在1000转/分钟的范围中的速度。在校准40的第一阶段中，然后关闭驱动马达3，随后驱动轴4自由地运行直到预定的第二速度。通过传感器单元62的传感器63测量33起始测量点61a。
起始测量点61a的测量33启动用于累加时间值t的定时器模块65。当计时器模块累加时间值t并且机器轴继续旋转时，测量35至少一个中间测量点61b、61c，其中，在测量时刻累加的时间值t与首先测量的被测量的中间测量点61b、61c相关联。将与中间测量点61b、61c相关联的实际旋转角位置72和相关联的时间值t写入为此目的而设置的存储器中，所述写入以附图标记36示出。
例如，在完整旋转之后，测量终止测量点61d，所述测量由附图标记37表示。例如，终止测量点61d可以设置在与起始测量点61a相同的圆周位置处。通过计时器模块65，确定从起始测量点61a到终止测量点61d的旋转运动所需的运行时间，所述确定由附图标记38表示。
随后，假设机器轴4从起始测量点61a到终止测量点61d具有恒定旋转运动，计算41至少一个时间相关的参考位置值71。有利地，确定多个参考位置值71，其总体可以反映随时间的参考角度进展71。该参考角度进展71可以对应于不考虑外部影响的“理想的”角度进展。通过计算的参考角度进展71，针对特定时间值t，计算至少一个实际旋转角位置72与计算的参考旋转角位置71的偏差73。有利地，也针对多个时间值t进行计算。
如果存在实际旋转角位置72与计算的参考角度进展71的偏差，则通过计算的角度距离偏差73校正43旋转编码器6的输出信号。这种角度距离偏差73特别地在图3中示出。然后，至少将角度距离偏差73存储在存储模块64中，以用于将来的计算和评估目的。
例如，该过程连续进行若干次，使得可以获得相对高的测量精度。另外，可以在每次周转中进行若干次运行时间测量，例如，可以在每次周转中测量两个起始测量点61a和两个终止测量点61d，使得可以进行特别快速和精确的校准。
例如，在门驱动系统1处的旋转编码器6的后续常规操作50期间，在旋转编码器6处测量的实际值72总是通过存储在存储单元64中的距离偏差73的校正因子来校正，使得通过偏差73校正的旋转角位置值可以传递到控制单元5，以用于控制和调节驱动马达3。
在图3中，示例性地示出了随时间的实际角度进展72与参考角度进展71的偏差73。这里，示出了随时间t的旋转角度φ，其中，在时刻T0、T1和T2处测量机器轴4的相应过零点。
这里，理想和/或参考角度进展71基本上对应于直线，使得不考虑制动或急动转矩。实际角度进展72基本上是沿着参考角度进展曲线71的干扰意义上的偏离并且表示机器轴4的测量的角度进展。实际曲线72与参考曲线71的偏差73可归因于在机器轴4处发生的制动和急动转矩、安装公差以及测量系统中的固有误差，例如放大误差、磁误差等。因此，校准40允许精确指示机器轴4的作为时间的函数的实际角位置。
因此，对于每个单独的系统，可以提供具有特别高精度并且允许特别简单安装的旋转编码器。应当理解，根据本发明的旋转编码器不限于这里所示的示例性应用，即工业门，而是适用于任何装备、系统、机器人或车辆。
附图标记列表
1 门驱动系统
2 卷帘门
3 驱动马达
4 驱动轴
5 控制单元
6 旋转编码器
61 激励器单元，编码径迹
61a 起始测量点
61b 中间测量点
61c 中间测量点
61d 终止测量点
62 传感器单元
63 传感器，霍尔传感器
64 存储模块
65 定时器模块
66 计算模块
67 计数器模块
10 门运动
20 初始校准
30 运输
31 安装
32 驱动轴的旋转
33 起始测量点的测量
34 定时器模块的激活
35 中间测量点的测量
36 存储
37 终止测量点的测量
38 运行时间的确定
40 校准
41 参考位置值的计算
42 偏差的计算
43 输出信号的校正
44 未来角位置的计算
45 存储
50 常规操作
71 理想/参考旋转角位置
72 实际旋转角位置
73 偏差

Claims (11)

1.一种用于校准(40)用于测量机器轴(4)的旋转角位置的旋转编码器(6)的方法，所述旋转编码器特别是外部安装的绝对值编码器，其中，所述旋转编码器(6)具有：至少一个激励器单元(61)，所述激励器单元在旋转上固定地连接到所述机器轴(4)，并且通过所述激励器单元限定至少一个测量点(61a，61b，61c，61d)以测量实际旋转角位置(72)；以及固定的传感器单元(62)，所述传感器单元与所述激励器单元(61)功能性地相互作用，所述方法包括以下步骤：
-设定(32)所述机器轴(4)以预定转速旋转，
-通过所述传感器单元(62)测量(33)起始测量点(61a)，
-激活(34)用于累加时间值(t)的计时器模块(65)，
-通过所述传感器单元(62)测量(35)至少一个中间测量点(61b，61c)，将在测量时刻已经累加的时间值(t)分配给首先测量的所述中间测量点(61b，61c)，
-存储(36)所述中间测量点(61b，61c)的所述旋转角位置(72)和相关联的时间值(t)，
-通过传感器单元(62)测量(37)终止测量点(61d)，
-记录(38)通过所述定时器模块(65)累加的时间值(t)，所述时间值反映了从所述起始测量点(61a)到所述终止测量点(61d)的旋转运动的运行时间，
-假设所述机器轴(4)从所述起始测量点(61a)到所述终止测量点(61d)的旋转运动，计算(41)至少一个时间相关的参考旋转角位置(71)，
-针对至少一个时间值(t)，计算(42)所测量的实际旋转角位置(72)与所计算的参考旋转角位置(71)之间的偏差(73)，以及
-通过所计算的偏差(73)校正(43)来自所述旋转编码器(6)的输出信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
至少将所测量的实际旋转角位置(72)、所计算的参考旋转角位置(71)和/或偏差(73)存储(45)在存储器(64)中。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于：
在计算(42)偏差(73)之后，计算(44)机器轴(4)的随时间的未来角度进展。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：
在计算(41)参考旋转角位置(71)之后，迭代地计算(42)偏差(73)和/或迭代地计算(44)随时间的角度进展。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：
计算(41，42，44)通过存储在旋转编码器(6)中的校正表来执行。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：
在机器轴(4)的每次周转中至少测量两个起始测量点(61a)和两个终止测量点(61d)，使得在所述机器轴(4)的每次周转中至少进行两次计算(41，42，44)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：
在设定(32)机器轴(4)旋转之前，将惯性质量安装(31)到驱动轴(4)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：
在测量(33)起始测量点(61a)之前，关闭驱动机器轴(4)的驱动马达(3)和/或将所述机器轴(4)与驱动马达(3)分离，使得所述机器轴(4)设定为自由运行，以用于测量(33，35，37)测量点(61a，61b，61c，61d)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：
测量(33，35，37)测量点(61a，61b，61c，61d)通过磁场传感器(63)，例如各向异性磁电阻或霍尔传感器进行。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：
在设定(32)机器轴(4)旋转之前并且在将旋转编码器(6)安装(31)到所述机器轴(4)之前，在制造商端将所述旋转编码器(6)预先校准(20)到第一测量准确度水平。
11.一种用于确定机器轴(4)的校正旋转角位置的旋转编码器(6)，所述旋转编码器特别是外部安装的绝对值编码器，所述旋转编码器至少具有：
-在旋转上固定地连接到所述机器轴(4)的激励器单元(61)和与所述激励器单元(61)功能性地相互作用的固定传感器单元(62)，
-用于累加所测量的测量点(61a，61b，61c，61d)、特别是过零点的计数器模块(67)，
-用于累加时间值(t)、特别是两个测量点(61a，61b，61c，61d)之间的运行时间的计时器模块(65)，
-用于针对至少一个时间值(t)计算(41，42，44)至少一个参考旋转角位置(71)和/或所测量的实际旋转角位置(72)与所计算的参考旋转角度之间的偏差(73)的计算模块(66)，和
-用于存储至少一个校正表的存储模块(64)。
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110631474A (zh) * 2019-11-04 2019-12-31 重庆市亿飞智联科技有限公司 电机校准系统、方法、装置、控制器及存储介质
CN110940371A (zh) * 2019-12-13 2020-03-31 浙江禾川科技股份有限公司 一种旋转磁电编码器的校准方法、装置及设备
CN111555664A (zh) * 2020-04-07 2020-08-18 深圳市裕展精密科技有限公司 马达控制系统及方法
CN111693072A (zh) * 2019-03-15 2020-09-22 美蓓亚三美株式会社 位置检测装置
CN111692963A (zh) * 2019-03-15 2020-09-22 和硕联合科技股份有限公司 角度感测器校正方法以及角度感测器校正装置
CN112556739A (zh) * 2020-11-11 2021-03-26 深圳市海浦蒙特科技有限公司 旋转编码器的绝对位置参考点校准方法及装置
CN112815879A (zh) * 2021-01-06 2021-05-18 长春市春求科技开发有限公司 五轴设备c轴角度位移测量装置及测量标定方法
CN113383209A (zh) * 2018-12-06 2021-09-10 谐波传动系统有限公司 双绝对式编码器
CN113544470A (zh) * 2019-03-19 2021-10-22 弗瑞柏私人有限公司 用于旋转角测量系统的校准装置
CN113686364A (zh) * 2020-05-19 2021-11-23 原相科技股份有限公司 可校正元件相对位置的光学编码器及其位置校正方法
CN114450561A (zh) * 2019-10-08 2022-05-06 罗伯特博世汽车转向旺多姆公司 用于检测旋转构件的绝对角位置或绝对角位移行程的方法
CN114543718A (zh) * 2022-02-24 2022-05-27 浙江禾川科技股份有限公司 一种旋转编码器的校准方法、装置以及系统
CN118105094A (zh) * 2024-04-30 2024-05-31 苏州波影医疗技术有限公司 一种等角度采集ct系统及其采集方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016115624A1 (de) 2016-08-23 2018-03-01 Fraba B.V. Verfahren zum Kalibrieren eines Drehgebers und Drehgeber
DE102018108956A1 (de) * 2018-04-16 2019-10-17 Jungheinrich Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb einer optischen Sensoreinheit eines Flurförderzeugs sowie eine optische Sensoreinheit
US11959776B2 (en) * 2019-03-14 2024-04-16 Waymo Llc Devices and methods for rotary encoder calibration
DE102019209866A1 (de) * 2019-07-04 2021-01-07 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Winkelmesseinrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Winkelmesseinrichtung
CN113758513B (zh) * 2020-06-04 2022-11-04 杭州海康威视数字技术股份有限公司 设备中磁性编码器精度检测方法及电子设备
DE102020116165A1 (de) 2020-06-18 2021-12-23 Synapticon GmbH Motorsteuervorrichtung mit verbesserter Drehwinkelgenauigkeit
EP3929539B1 (de) * 2020-06-22 2022-08-24 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Abtasteinheit und damit ausgestatteter drehgeber
JP2022179101A (ja) * 2021-05-21 2022-12-02 ミネベアミツミ株式会社 アブソリュートエンコーダ、アブソリュートエンコーダの角度誤差補正装置、及び、アブソリュートエンコーダの角度誤差補正方法
FR3126491B1 (fr) 2021-09-01 2023-07-21 Codechamp Dispositif de reglage d’un cœur optique a photodetecteurs et procede de reglage

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003254785A (ja) * 2002-02-28 2003-09-10 Fanuc Ltd エンコーダの信号処理装置
DE10335862A1 (de) * 2003-08-06 2005-03-03 Koenig & Bauer Ag Verfahren zum Kalibrieren eines inkrementalen Winkelgebers an einem rotierenden Bauteil sowie Verfahren zum Antrieb eines bzgl. seiner Winkellage geregelten Bauteils
JP2006170837A (ja) * 2004-12-16 2006-06-29 Alps Electric Co Ltd 補償機能を備えた角度検出センサ
JP2008145299A (ja) * 2006-12-11 2008-06-26 Mitsutoyo Corp 回転変位補正装置、および、変位検出装置
CN101341378A (zh) * 2006-01-27 2009-01-07 株式会社扫佳 旋转编码器
CN104838236A (zh) * 2012-11-14 2015-08-12 包米勒公司 用于校正旋转编码器的方法
CN104848877A (zh) * 2014-02-18 2015-08-19 赫克斯冈技术中心 具有校准功能的线性编码器
CN105229424A (zh) * 2013-05-21 2016-01-06 三菱电机株式会社 用于自校准旋转编码器的方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5461293A (en) * 1993-05-12 1995-10-24 Sundstrand Corporation Rotor position detector
DE10061004A1 (de) * 2000-12-08 2002-06-13 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Ermittlung der Drehzahl einer Welle
WO2009031607A1 (ja) * 2007-09-06 2009-03-12 Ntn Corporation センサユニット
JP2011157835A (ja) * 2010-01-29 2011-08-18 Toyota Motor Corp 回転角検出装置およびその組付方法
EP2372312B1 (de) * 2010-03-31 2013-11-20 SICK STEGMANN GmbH Feedback-Anordnung und Feedback-Verfahren zur Regelung eines Servomotors
JP5346910B2 (ja) * 2010-11-24 2013-11-20 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント キャリブレーション装置、キャリブレーション方法、及び電子機器の製造方法
EP2844955B1 (de) * 2012-04-30 2016-05-11 Fritz Kübler GmbH Zähl-und Sensortechnik Energieautarker multiturn-drehgeber und verfahren zur ermittlung einer eindeutigen position einer geberwelle mit dem multiturn-drehgeber
JP2015214952A (ja) * 2014-05-13 2015-12-03 株式会社デンソー 内燃機関制御装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003254785A (ja) * 2002-02-28 2003-09-10 Fanuc Ltd エンコーダの信号処理装置
DE10335862A1 (de) * 2003-08-06 2005-03-03 Koenig & Bauer Ag Verfahren zum Kalibrieren eines inkrementalen Winkelgebers an einem rotierenden Bauteil sowie Verfahren zum Antrieb eines bzgl. seiner Winkellage geregelten Bauteils
JP2006170837A (ja) * 2004-12-16 2006-06-29 Alps Electric Co Ltd 補償機能を備えた角度検出センサ
CN101341378A (zh) * 2006-01-27 2009-01-07 株式会社扫佳 旋转编码器
JP2008145299A (ja) * 2006-12-11 2008-06-26 Mitsutoyo Corp 回転変位補正装置、および、変位検出装置
CN104838236A (zh) * 2012-11-14 2015-08-12 包米勒公司 用于校正旋转编码器的方法
CN105229424A (zh) * 2013-05-21 2016-01-06 三菱电机株式会社 用于自校准旋转编码器的方法
CN104848877A (zh) * 2014-02-18 2015-08-19 赫克斯冈技术中心 具有校准功能的线性编码器

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113383209A (zh) * 2018-12-06 2021-09-10 谐波传动系统有限公司 双绝对式编码器
CN113383209B (zh) * 2018-12-06 2024-03-29 谐波传动系统有限公司 双绝对式编码器
US11874143B2 (en) 2018-12-06 2024-01-16 Harmonic Drive Systems Inc. Dual absolute encoder
CN111692963A (zh) * 2019-03-15 2020-09-22 和硕联合科技股份有限公司 角度感测器校正方法以及角度感测器校正装置
CN111693072A (zh) * 2019-03-15 2020-09-22 美蓓亚三美株式会社 位置检测装置
CN113544470A (zh) * 2019-03-19 2021-10-22 弗瑞柏私人有限公司 用于旋转角测量系统的校准装置
US11988530B2 (en) 2019-10-08 2024-05-21 Robert Bosch Automotive Steering Vendome Method for detecting an absolute angular position or an absolute angular movement path of a rotating member
CN114450561B (zh) * 2019-10-08 2024-02-20 罗伯特博世汽车转向旺多姆公司 用于检测旋转构件的绝对角位置或绝对角位移行程的方法
CN114450561A (zh) * 2019-10-08 2022-05-06 罗伯特博世汽车转向旺多姆公司 用于检测旋转构件的绝对角位置或绝对角位移行程的方法
CN110631474A (zh) * 2019-11-04 2019-12-31 重庆市亿飞智联科技有限公司 电机校准系统、方法、装置、控制器及存储介质
CN110631474B (zh) * 2019-11-04 2021-07-30 重庆市亿飞智联科技有限公司 电机校准系统、方法、装置、控制器及存储介质
CN110940371A (zh) * 2019-12-13 2020-03-31 浙江禾川科技股份有限公司 一种旋转磁电编码器的校准方法、装置及设备
CN111555664A (zh) * 2020-04-07 2020-08-18 深圳市裕展精密科技有限公司 马达控制系统及方法
CN113686364A (zh) * 2020-05-19 2021-11-23 原相科技股份有限公司 可校正元件相对位置的光学编码器及其位置校正方法
CN112556739A (zh) * 2020-11-11 2021-03-26 深圳市海浦蒙特科技有限公司 旋转编码器的绝对位置参考点校准方法及装置
CN112815879A (zh) * 2021-01-06 2021-05-18 长春市春求科技开发有限公司 五轴设备c轴角度位移测量装置及测量标定方法
CN114543718A (zh) * 2022-02-24 2022-05-27 浙江禾川科技股份有限公司 一种旋转编码器的校准方法、装置以及系统
CN118105094A (zh) * 2024-04-30 2024-05-31 苏州波影医疗技术有限公司 一种等角度采集ct系统及其采集方法

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Publication number Publication date
US11243101B2 (en) 2022-02-08
JP2019504999A (ja) 2019-02-21
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DE102016101965A1 (de) 2017-08-10
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EP3411667A1 (de) 2018-12-12
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US20200292360A1 (en) 2020-09-17

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