CN113063450B - 编码器中传感器位置调整方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种编码器中传感器安装位置调整方法，包括控制编码器的码道沿测量方向相对于待调传感器移动，并采集待调传感器在不同位置点时感应码道移动产生的感应信号；获得随码道移动而变化的感应信号中的多个峰值数据；对同一位置点的各个峰值数据进行方差运算，获得每个位置点对应的方差运算结果；选取各个位置点对应的方差运算结果中最小方差运算对应的位置点为传感器的安装位置点。本申请中通过对码道移动时码盘移动时传感器获得的感应信号进行分析，选取传感器最为合理的安装位置点，从而在一定程度上提高编码器的测量精度。本申请还提供了一种编码器中传感器安装位置调整装置、设备以及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及编码器技术领域，特别是涉及一种编码器中传感器安装位置调整方法、装置、设备以及计算机可读存储介质。
背景技术
编码器是控制工程领域中应用较为广泛的测量器件之一，基于编码器的种类不同包括用于测量直线距离的直线型编码器以及用于测量旋转角度的旋转编码器。无论是直线型编码器还是旋转型编码器，其主要部件均是包括传感器、以及可相对于传感器运动且和待测物件同步移动的码道；其中传感器用于感应码道的移动信息确定待测物件的移动距离或旋转距离。
在编码器中传感器和码道之间的相对位置关系到传感器对码道移动情况的感应，提高编码器中的传感器相对于码道的安装精度可以直接提高编码器的测量精度。因此，如何提高编码器中传感器的安装精度是目前行业内需要解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种编码器中传感器安装位置调整方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，能够合理设定传感器的安装位置点，保证编码器的测量精度。
为解决上述技术问题，本发明提供一种编码器中传感器安装位置调整方法，包括：
控制编码器的码道沿测量方向相对于所述待调传感器移动，并采集待调传感器在不同位置点时感应所述码道移动产生的感应信号；
基于所述感应信号，获得随所述码道移动而变化的所述感应信号中的多个峰值数据；
对同一位置点的各个所述峰值数据进行方差运算，获得每个所述位置点对应的方差运算结果；
选取各个所述位置点对应的所述方差运算结果中最小方差运算对应的位置点为所述传感器的安装位置点。
在本申请一种可选的实施例中，控制编码器的码道沿测量方向相对于所述待调传感器移动，并采集待调传感器在不同位置点时感应所述码道移动产生的感应信号，包括：
对应于所述待调传感器位于每个所述位置点时，控制所述编码器的码盘以转轴为中心旋转至少一圈，并通过所述待调传感器感应所述码盘上的码道移动输出感应信号，其中，所述感应信号为正弦电压信号和/或余弦电压信号。
在本申请一种可选的实施例中，采集待调传感器在不同位置点时感应所述码道移动产生的感应信号，包括：
采集所述待调传感器感应所述码盘旋转时接收到的光通量变化，输出所述感应信号，其中，所述编码器为光电编码器。
在本申请一种可选的实施例中，控制编码器的码道沿测量方向相对于所述待调传感器移动，并采集待调传感器在不同位置点时感应所述码道移动产生的感应信号，包括：
沿X轴和Y轴方向按照预设距离移动所述待调传感器依次位于各个所述位置点，并重复执行所述控制编码器的码道沿测量方向移动的步骤，以获得多组所述方差运算结果；其中，所述X轴和Y轴为平行于所述码盘所在平面的直角坐标系的坐标轴。
在本申请一种可选的实施例中，选取各个所述位置点对应的所述方差运算结果中最小方差运算对应的位置点为所述传感器的安装位置点，包括：
筛选出各个所述方差运算结果中对应的所述峰值数据不小于预设峰值阈值的方差运算结果；
以筛选后的所述方差运算结果中最小方差运算结果对应的位置点为所述待调传感器的安装位置点。
本申请还提供了一种编码器中传感器安装位置调整装置，包括：
数据采集模块，用于控制编码器的码道沿测量方向相对于所述待调传感器移动，并采集待调传感器在不同位置点时感应所述码道移动产生的感应信号；
峰值数据模块，用于基于所述感应信号，获得随所述码道移动而变化的所述感应信号中的多个峰值数据；
方差运算模块，用于对同一位置点的各个所述峰值数据进行方差运算，获得每个所述位置点对应的方差运算结果；
位置调整模块，用于选取各个所述位置点对应的所述方差运算结果中最小方差运算对应的位置点为所述传感器的安装位置点。
在本申请一种可选的实施例中，所述数据采集模块用于对应于所述待调传感器位于每个所述位置点时，控制所述编码器的码盘以转轴为中心旋转至少一圈，并通过所述待调传感器感应所述码盘上的码道移动输出感应信号，其中，所述感应信号为正弦电压信号和/或余弦电压信号。
在本申请一种可选的实施例中，所述位置调整模块用于筛选出各个所述方差运算结果中对应的所述峰值数据不小于预设峰值阈值的方差运算结果；以筛选后的所述方差运算结果中最小方差运算结果对应的位置点为所述待调传感器的安装位置点。
本申请还提供了一种编码器中传感器安装位置调整设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一项所述编码器中传感器安装位置调整方法的步骤。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述编码器中传感器安装位置调整方法的步骤。
本发明所提供的编码器中传感器安装位置调整方法，包括控制编码器的码道沿测量方向相对于待调传感器移动，并采集待调传感器在不同位置点时感应码道移动产生的感应信号；基于感应信号，获得随码道移动而变化的感应信号中的多个峰值数据；对同一位置点的各个峰值数据进行方差运算，获得每个位置点对应的方差运算结果；选取各个位置点对应的方差运算结果中最小方差运算对应的位置点为传感器的安装位置点。
本申请中通过控制码道沿测量方向移动，传感器即可相应检测感应到这一移动并产生对应的感应信号，通过确定感应信号随码道移动时的峰值变化情况，从而基于方差运算选择峰值大小较为均衡的位置点作为最终设定安装该传感器的位置点。由此，即便码道因为加工工艺受限使得码道上每个感应单元大小和布局不均匀，也能够在一定程度上保证传感器在选取安装的位置点时，感应各个感应单元获得的峰值信号大小基本均衡，从而在一定程度上降低因为各个感应单元的感应信号的峰值幅值波动过大对编码器的解码精度造成影响。因此，本申请中通过对码道移动时码盘移动时传感器获得的感应信号进行分析，选取传感器最为合理的安装位置点，从而在一定程度上提高编码器的测量精度。
本申请还提供了一种编码器中传感器安装位置调整装置、设备以及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的编码器中传感器安装位置调整方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的码道和待调传感器的相对位置的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的编码器中传感器安装位置调整装置的结构示意图。
具体实施方式
编码器在测量旋转角度或移动距离的过程中，主要是通过传感器感应编码器的码道上的感应单元相对于传感器的移动而输出感应信号，并基于该感应信号解码出绝对位置信息确定测量值来实现的。理论上而言，传感器应当正对于码道的中心线，当码道移动过程中，传感器依次经过各个感应单元的中心位置，沿着中心线相对于码道移动。
但是，上述传感器相对于码道的位置是在各个感应单元高精度均匀分布的情况下的设定方式。在实际生产编码器过程中，各个感应单元之间的间距、大小是存在一定的精度误差的。以光电编码器为例，理论上而言，其码道是逐个均匀排布的光栅刻线，每个光栅刻线之间的缝隙、每个光栅的粗细均是完全相同的。但是在实际制备光栅码道时，并不能保证各个光栅之间的缝隙以及粗细完全相同。这就使得传感器即便是设置在正对码道的中心线位置上，传感器依次经过正对各个感应单元时，所感应到的最大的信号强度(大小)是存在区别的，而这一区别则直接影响编码器在实际测量过程中基于传感器的感应信号进行绝对位置解码的解码精度。
为此，本申请中提供了一种更为合理的设置调整传感器的位置的技术方案，能在一定程度上提高编码器的测量精度。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，图1为本申请实施例提供的编码器中传感器安装位置调整方法的流程示意图，图2为本申请实施例提供的码道和待调传感器的相对位置的结构示意图；该编码器中传感器安装位置调整方法可以包括：
S11：控制编码器的码道沿测量方向相对于待调传感器移动，并采集待调传感器在不同位置点时感应码道移动产生的感应信号。
如图2所示，对于编码器而言，其测量方向也即是码道1设置的方向，对于测量旋转角度的编码器而言，其测量方向为环绕编码器的转轴旋转的环形方向。而对于测量直线距离的编码器而言，其测量方向也即是码道的长度方向。
在控制编码器的码道移动过程中，可以先将待调传感器2设置在一个特定的位置点，并模拟编码器的测量过程控制码道沿测量方向移动，由此即可测得一组待调传感器2依次经过码道1上各个感应单元时测得的感应信号。
再将该待调传感器2相对于码道1的中心线的距离进行调整，使得该待调传感器2位于一个新的位置点，并重复上述沿测量方向移动码道1的过程，测得新的位置点对应的一组感应信号，如此循环往复，即可测得距离码道1的中心线不同距离的多个位置点对应的多组感应信号。
另外，对于本申请中所指的感应单元是在距离传感器最近时，传感器可以产生对应的感应信号的结构单元。例如，对于光电传感器而言，感应单元即可以为光栅刻线，传感器即可感应光栅刻线透射的光通量产生相应的感应信号，而光通量的大小和感应信号的大小成正比；对于磁编码器而言，该感应单元即可以为磁极，传感器可以感应磁极产生的磁场大小产生对应的感应信号大小等等。
S12：基于感应信号，获得随码道移动而变化的感应信号中的多个峰值数据。
以光电编码器为例，待调传感器感应通过光栅刻线透光的光通量产生相应的感应信号；显然，当待调传感器正对光栅码道上的透光刻线时，此时测得的感应信号最大，此时的感应信号的大小也就对应于峰值数据。对于光电编码器而言，从一个光栅刻线距离待调传感器到下一个光栅刻线距离待调传感器这一过程中，待调传感器可以输出一组正弦变化或余弦变化的感应信号，正弦信号或余弦信号的最大幅值即为峰值数据。
同理，在磁编码器中，则是待调传感器正对磁极中心位置时的感应信号的大小正对于峰值数据。
S13：对同一位置点的各个峰值数据进行方差运算，获得每个位置点对应的方差运算结果。
S14：选取各个位置点对应的方差运算结果中最小方差运算对应的位置点为传感器的安装位置点。
对于同一位置点对应的各个峰值数据的方差运算结果，其表征了该位置点对应的各个峰值数据的波动情况，该方差运算结果越小，则说明峰值数据大小更为均衡，而方差运算结果越大，则说明峰值数据波动幅度越大。
显然，对于编码器而言其在测量过程中峰值数据波动幅值越大，解码运算过程中产生的误差也就越大。本申请中以此为依据选择方差运算结果最小时对应的位置点作为本申请中待调传感器最终安装的位置点，从而在一定程度上提高了编码器的解码精度。
综上所述，本申请中在设置编码器的传感器时，将传感器分别调节设置在多个不同位置点，并测得每个位置点对应的多组感应信号，由此确定感应信号的峰值数据波动情况，最终选取峰值波动幅度最小的位置点作为传感器的安装位置点，由此保证编码器在实际测量过程中，传感器感应各个感应单元对应的信号时，各个感应单元对应的感应信号的大小较为均衡，避免因为感应信号峰值差异性大导致的绝对位置解码精度低的问题，在一定程度上提升了绝对编码器的测量精度。
在本申请的一种可选的实施例中，对于测量旋转角度的旋转编码器而言，采集待调传感器在不同位置点时感应码道移动产生的感应信号的过程还可以进一步地包括：
在待调传感器位于每个位置点上，控制编码器的码盘以转轴为中心旋转至少一圈，并通过待调传感器感应码盘上的码道移动输出感应信号。
本实施例中考虑到如果在待调传感器采集感应信号的过程中，旋转式的编码器的码盘仅仅只随转轴旋转不足一圈，尽管也能测得一组多个感应信号，但显然码道上部分感应单元对应的感应信号未进行检测，那么未检测部分的感应信号的峰值波动幅度如果过大，则无法监测到，由此，会影响最终确定出来的设置待调传感器的位置的准确性。
因此，本实施例中则针对待调传感器的各个位置点，可以控制码盘带动码道旋转至少一圈，保证每个感应单元对应的感应信号的峰值数据均被采集到，从而保证确定出的位置数据的准确性，当然，为了避免每个感应单元对应的感应信号仅仅检测一次存在偶然性，在实际操作中，针对待调传感器的每个位置点，可以控制码盘旋转多圈，由此提高测得的感应信号的可靠性。
对于旋转式的编码器而言，若是该编码器为光电编码器，则该待调传感器输出的信号可以为正弦电压信号或余弦电压信号。若是该编码器为磁编码器，则该待调传感器可以为霍尔传感器，且输出的信号可以为方波信号。
基于上述论述，对于旋转式的编码器，在本申请的一种可选的实施例中，调整待调传感器由一个位置点移动至另一位置点的过程可以包括：
沿X轴和Y轴方向按照预设距离移动待调传感器依次位于各个位置点，并重复执行控制编码器的码道沿测量方向移动的步骤，以获得多组方差运算结果；其中，X轴和Y轴为平行于码盘所在平面的直角坐标系的坐标轴。
参考图2，对于圆环形的码道而言，待调传感器需要调节的主要是相对于码盘中心的距离，因为码盘中心不易于确定，难以直观确定待调传感器相对于码盘中心的方向，为此设置平行于码盘所在平面的X、Y轴，该X、Y轴可以是平行于码盘所在平面上任一的一个平面直角坐标系，通过控制待调传感器按照X、Y轴方向的移动，实现待调传感器移动至相对于转轴不同距离的多个位置点。
而对于直线型编码器而言，码道的测量方向容易确定，可以直接控制待调传感器垂直于码道测量方向进行调节即可。
如前所述，确定待调传感器的多个位置点对应的方差运算结果后，需要在多个位置点中选取对应的方差运算结果最小的位置点为最终的安装位置点。但是进一步地考虑到，传感器在码道的中心线附近时，测得的各个感应单元对应的感应信号强度较大，而远离该中心线时感应信号强度较小，为此，为了避免最终确定的待调传感器对应的安装位置点偏离中心线过远，使得感应信号的大小整体过小，影响解码精度，在本申请的一种可选地实施例中，选取最终的安装位置点的过程可以包括：
筛选出各个方差运算结果中对应的峰值数据不小于预设峰值阈值的方差运算结果；
以筛选后的方差运算结果中最小方差运算结果对应的位置点为待调传感器的安装位置点
本申请中在要求各个峰值数据满足一定大小的基础上，在筛选方差运算结果最小的位置点为安装位置点，避免将偏离码道中心线较远的位置点选择为安装位置点的问题，保证了最终筛选的待调传感器的安装位置点的可靠性。
下面对本发明实施例提供的编码器中传感器安装位置调整装置进行介绍，下文描述的编码器中传感器安装位置调整装置与上文描述的编码器中传感器安装位置调整方法可相互对应参照。
图3为本发明实施例提供的编码器中传感器安装位置调整装置的结构框图，参照图3中编码器中传感器安装位置调整装置可以包括：
数据采集模块100，用于控制编码器的码道沿测量方向相对于所述待调传感器移动，并采集待调传感器在不同位置点时感应所述码道移动产生的感应信号；
峰值数据模块200，用于基于所述感应信号，获得随所述码道移动而变化的所述感应信号中的多个峰值数据；
方差运算模块300，用于对同一位置点的各个所述峰值数据进行方差运算，获得每个所述位置点对应的方差运算结果；
位置调整模块400，用于选取各个所述位置点对应的所述方差运算结果中最小方差运算对应的位置点为所述传感器的安装位置点。
在本申请的一种可选的实施例中，所述数据采集模块100用于在所述待调传感器位于每个所述位置点上，控制所述编码器的码盘以转轴为中心旋转至少一圈，并通过所述待调传感器感应所述码盘上的码道移动输出感应信号，其中，所述感应信号为正弦电压信号和/或余弦电压信号。
在本申请的一种可选的实施例中，所述数据采集模块100用于采集所述待调传感器感应所述码盘旋转时接收到的光通量变化，输出所述感应信号，其中，所述编码器为光电编码器。
在本申请的一种可选的实施例中，所述数据采集模块100用于沿X轴和Y轴方向按照预设距离移动所述待调传感器依次位于各个所述安装位置点，并重复执行所述控制编码器的码道沿测量方向移动的步骤，以获得多组所述方差运算结果；其中，所述X轴和Y轴为平行于所述码盘所在平面的直角坐标系的坐标轴。
在本申请的一种可选的实施例中，位置调整模块400用于筛选出各个所述方差运算结果中对应的所述峰值数据不小于预设峰值阈值的方差运算结果；以筛选后的所述方差运算结果中最小方差运算结果对应的位置点为所述待调传感器的安装位置点。
本实施例的编码器中传感器安装位置调整装置用于实现前述的编码器中传感器安装位置调整方法，因此编码器中传感器安装位置调整装置中的具体实施方式可见前文中的编码器中传感器安装位置调整方法的实施例部分，在此不再赘述。
本申请还提供了一种编码器中传感器安装位置调整设备，该设备可以包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任意实施例所述编码器中传感器安装位置调整方法的步骤。
本实施例中处理器执行的编码器中传感器安装位置调整方法的步骤可以包括：
控制编码器的码道沿测量方向相对于所述待调传感器移动，并采集待调传感器在不同位置点时感应所述码道移动产生的感应信号；
基于所述感应信号，获得所述感应信号随所码道移动的峰值数据；
对同一位置点的各个所述峰值数据进行方差运算，获得随所述码道移动而变化的所述感应信号中的多个峰值数据；
选取各个所述位置点对应的所述方差运算结果中最小方差运算对应的位置点为所述传感器的安装位置点。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质的实施例，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述编码器中传感器安装位置调整方法的步骤。
该计算机可读存储介质可以包括随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种编码器中传感器安装位置调整方法，其特征在于，包括：
控制编码器的码道沿测量方向相对于待调传感器移动至少一圈，并采集所述待调传感器在不同位置点时感应所述码道移动产生的感应信号；
基于所述感应信号，获得随所述码道移动而变化的所述感应信号中的多个峰值数据；
对同一位置点的各个所述峰值数据进行方差运算，获得每个所述位置点对应的方差运算结果；
选取各个所述位置点对应的所述方差运算结果中最小方差运算对应的位置点为所述待调传感器的安装位置点。
2.如权利要求1所述的编码器中传感器安装位置调整方法，其特征在于，控制编码器的码道沿测量方向相对于所述待调传感器移动，并采集所述待调传感器在不同位置点时感应所述码道移动产生的感应信号，包括：
对应于所述待调传感器位于每个所述位置点时，控制所述编码器的码盘以转轴为中心旋转至少一圈，并通过所述待调传感器感应所述码盘上的码道移动输出感应信号，其中，所述感应信号为正弦电压信号和/或余弦电压信号。
3.如权利要求2所述的编码器中传感器安装位置调整方法，其特征在于，采集所述待调传感器在不同位置点时感应所述码道移动产生的感应信号，包括：
采集所述待调传感器感应所述码盘旋转时接收到的光通量变化，输出所述感应信号，其中，所述编码器为光电编码器。
4.如权利要求2所述的编码器中传感器安装位置调整方法，其特征在于，控制编码器的码道沿测量方向相对于所述待调传感器移动，并采集所述待调传感器在不同位置点时感应所述码道移动产生的感应信号，包括：
沿X轴和Y轴方向按照预设距离移动所述待调传感器依次位于各个所述位置点，并重复执行所述控制编码器的码道沿测量方向移动的步骤，以获得多组所述方差运算结果；其中，所述X轴和Y轴为平行于所述码盘所在平面的直角坐标系的坐标轴。
5.如权利要求1至4任一项所述的编码器中传感器安装位置调整方法，其特征在于，选取各个所述位置点对应的所述方差运算结果中最小方差运算对应的位置点为所述待调传感器的安装位置点，包括：
筛选出各个所述方差运算结果中对应的所述峰值数据不小于预设峰值阈值的方差运算结果；
以筛选后的所述方差运算结果中最小方差运算结果对应的位置点为所述待调传感器的安装位置点。
6.一种编码器中传感器安装位置调整装置，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于控制编码器的码道沿测量方向相对于待调传感器移动至少一圈，并采集所述待调传感器在不同位置点时感应所述码道移动产生的感应信号；
峰值数据模块，用于基于所述感应信号，获得随所述码道移动而变化的所述感应信号中的多个峰值数据；
方差运算模块，用于对同一位置点的各个所述峰值数据进行方差运算，获得每个所述位置点对应的方差运算结果；
位置调整模块，用于选取各个所述位置点对应的所述方差运算结果中最小方差运算对应的位置点为所述待调传感器的安装位置点。
7.如权利要求6所述的编码器中传感器安装位置调整装置，其特征在于，所述数据采集模块用于对应于所述待调传感器位于每个所述位置点时，控制所述编码器的码盘以转轴为中心旋转至少一圈，并通过所述待调传感器感应所述码盘上的码道移动输出感应信号，其中，所述感应信号为正弦电压信号和/或余弦电压信号。
8.如权利要求6或7所述的编码器中传感器安装位置调整装置，其特征在于，所述位置调整模块用于筛选出各个所述方差运算结果中对应的所述峰值数据不小于预设峰值阈值的方差运算结果；以筛选后的所述方差运算结果中最小方差运算结果对应的位置点为所述待调传感器的安装位置点。
9.一种编码器中传感器安装位置调整设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述编码器中传感器安装位置调整方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述编码器中传感器安装位置调整方法的步骤。
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