CN113074619A

CN113074619A - 传感器安装位置确定方法、装置、设备及存储介质

Info

Publication number: CN113074619A
Application number: CN202110290153.4A
Authority: CN
Inventors: 夏一帆; 邹前闰; 危超; 高思宇
Original assignee: ZHEJIANG HECHUAN TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: ZHEJIANG HECHUAN TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2021-03-18
Filing date: 2021-03-18
Publication date: 2021-07-06
Anticipated expiration: 2041-03-18
Also published as: CN113074619B

Abstract

本发明公开了一种直线型编码器中传感器安装位置确定方法，包括控制直线型编码器的条形码道沿测量方向相对于传感器移动大于测量量程的距离，并同时采集传感器位于垂直于测量方向上每个不同的位置点时传感器依次感应条形码道上的各个感应单元输出的感应信号；剔除测量量程之外两端位置时输出的感应信号；对同一个位置点的各个感应信号的信号峰值进行方差运算，获得每个位置点的方差运算结果；选取最小方差运算结果对应的位置点作为传感器的安装位置点。本申请中通过合理选取传感器的安装位置能够提高直线型编码器的测量精度。本申请还提供了一种直线型编码器中传感器安装位置确定装置、设备以及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。

Description

传感器安装位置确定方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及编码器安装技术领域，特别是涉及一种直线型编码器中传感器安装位置确定方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

直线型编码器为一种测距工具，广泛应用于各种工业工程和控制工程中。直线型编码器中主要包含由条形码道以及传感器，其中条形码道包括沿长度方向依次排布的感应单元；在实际测量是和待测物件固定连接且同步移动，当条形码道沿长度方向也是编码器的测量方向上移动时，该传感器可通过感应各个感应单元的移动输出相应的感应信号，并基于该感应信号确定条形码道的移动距离待测物体的移动距离。而传感器在感应监测各个感应单元的移动和传感器与条形码道的相对位置相关。而编码器中传感器相对于条形码道的安装位置是否精准合适，就直接关系到编码器的测量精度。

为此，如何合理确定传感器在编码器中的安装位置，是本领域需要解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种直线型编码器中传感器安装位置确定方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，确定了直线型编码器中传感器更合理的安装位置，提高编码器的测量精度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种直线型编码器中传感器安装位置确定方法，包括：

控制直线型编码器的条形码道沿测量方向相对于传感器移动大于测量量程的距离，并同时采集所述传感器位于垂直于所述测量方向上每个不同的位置点时所述传感器依次感应所述条形码道上的各个感应单元输出的感应信号；

剔除所述感应信号中对应于所述条形码道的测量量程之外两端位置时所述传感器输出的感应信号；

根据剔除后的所述感应信号，获得每个所述感应单元对应的信号峰值；

对同一个所述位置点的各个信号峰值进行方差运算，获得每个所述位置点的方差运算结果；

选取所述方差运算结果中最小方差运算结果对应的位置点作为所述传感器的安装位置点。

在本申请一种可选地实施例中，控制直线型编码器的条形码道沿测量方向相对于传感器移动，包括：

控制所述直线型编码器的条形码道先加速后匀速最后减速移动，且当所述传感器相对于所述条形码道的位置对应于所述条形码道的测量量程范围的位置时所述条形码道保持匀速移动。

在本申请一种可选地实施例中，采集所述传感器位于每个不同的位置点时所述传感器依次感应所述条形码道上的各个感应单元输出的感应信号，包括：

采集所述传感器位于每个所述位置点时，所述传感器以及感应所述条形码道上各个所述感应单元的透光光通量输出的感应信号。

沿垂直于所述条形码道的长度方向调节所述传感器依次位于各个不同的所述位置点，并采集所述传感器在每个所述位置点感应输出的所述感应信号。

在本申请一种可选地实施例中，根据各个所述方差运算结果将所述传感器相对于所述码道的位置调整至对应的方差运算结果最小的安装位置点，包括：

筛选出各个所述方差运算结果中对应的所述信号峰值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编码器的安装位置点。

本申请还提供一种直线型编码器中传感器安装位置确定装置，包括：

信号采集模块，用于控制直线型编码器的条形码道沿测量方向相对于传感器移动大于测量量程的距离，并同时采集所述传感器位于垂直于所述测量方向上每个不同的位置点时所述传感器依次感应所述条形码道上的各个感应单元输出的感应信号；

信号筛选模块，用于剔除所述感应信号中对应于所述条形码道的测量量程之外两端位置时所述传感器输出的感应信号；

峰值获取模块，用于根据剔除后的所述感应信号，获得每个所述感应单元对应的信号峰值；

方差运算模块，用于对同一个所述位置点的各个信号峰值进行方差运算，获得每个所述位置点的方差运算结果；

位置选取模块，用于选取所述方差运算结果中最小方差运算结果对应的位置点作为所述传感器的安装位置点。

在本申请一种可选地实施例中，所述信号采集模块用于控制所述直线型编码器的条形码道先加速后匀速最后减速移动，且当所述传感器相对于所述条形码道的位置对应于所述条形码道的测量量程范围的位置时所述条形码道保持匀速移动。

在本申请一种可选地实施例中，所述位置选取模块用于筛选出各个所述方差运算结果中对应的所述信号峰值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编码器的安装位置点。

本申请还提供一种直线型编码器中传感器安装位置确定设备，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直线型编码器中传感器安装位置确定方法的步骤。

本申请还提供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直线型编码器中传感器安装位置确定方法的步骤。

本发明所提供的直线型编码器中传感器安装位置确定方法，包括控制直线型编码器的条形码道沿测量方向相对于传感器移动大于测量量程的距离，并同时采集传感器位于垂直于测量方向上每个不同的位置点时传感器依次感应条形码道上的各个感应单元输出的感应信号；剔除所述感应信号中对应于所述条形码道的测量量程之外两端位置时所述传感器输出的感应信号；根据剔除后的感应信号，获得每个感应单元对应的信号峰值；对同一个位置点的各个信号峰值进行方差运算，获得每个位置点的方差运算结果；选取方差运算结果中最小方差运算结果对应的位置点作为传感器的安装位置点。

本申请中为了确定传感器相对于条形码道更为合理的安装位置点，分别将传感器置于多个不同位置点模拟直线型编码器的测量过程，控制条形码道相对于传感器移动，且移动距离大于条形码道的测量量程的距离，从而在传感器的每个位置点上，均能检测到码道上所有感应单元对应的感应信号，同时剔除量程之外两端对应的感应信号，从而保证了每个位置点对应的感应信号的可靠性；在此基础上确定传感器位于不同位置点测得的感应信号的峰值的波动情况，并确定峰值波动最小所对应的位置点作为传感器最终安装的位置点；在一定程度上减小了因为码道上各个感应单元因为加工精度不足使得每个感应单元大小以及布局存在偏差，而使得导致整个测量量程对应的感应信号峰值存在波动对编码器的测量精度产生影响的问题。由此可见，本申请中通过合理选取传感器的安装位置能够在一定程度上提高直线型编码器的测量精度。

本申请还提供了一种直线型编码器中传感器安装位置确定装置、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直线型编码器中传感器安装位置确定方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的条形码道相对于传感器移动的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的直线型编码器中传感器安装位置确定装置的结构框图。

具体实施方式

直线型编码器在测量移动距离的过程中，主要是通过传感器感应编码器的条形码道上的感应单元相对于传感器的移动而输出对应的感应信号，基于该感应信号解码出移动位置来实现的。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。

理想情况下，编码器的条形码道上每个感应单元之间的间距、以及大小尺寸都完全相同，而设置传感器最优选的位置也即是在正对条形码道的中心线的位置。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，其码道是逐个均匀排布的光栅刻线。理论上而言，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码道的中心线上，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直线型编码器中传感器的位置的技术方案，能在一定程度上提高直线型编码器的测量精度。

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直线型编码器中传感器安装位置确定方法的流程示意图，图2为本申请实施例提供的条形码道相对于传感器移动的结构示意图，该方法可以包括：

S11：控制直线型编码器的条形码道沿测量方向相对于传感器移动大于测量量程的距离，并同时采集传感器位于垂直于测量方向上每个不同的位置点时传感器依次感应条形码道上的各个感应单元输出的感应信号。

在采集感应信号之前，可以先将条形码道2两端的限位装置拆除，使得条形码道2可移动的距离大于测量量程的长度，也即是大于条形码道2的长度。

在控制编码器的条形码道2移动过程中，可以先将传感器1设置在一个特定的位置点，并模拟编码器的测量过程控制条形码道2沿测量方向移动，也即是垂直于条形码道2的长度方向移动传感器1，使得传感器依次位于各个不同的位置点，由此即可测得一组传感器1依次经过码道2上各个感应单元时测得的感应信号。

再将该传感器1相对于码道2的中心线的距离进行调整，使得该传感器1位于一个新的位置点，并重复上述沿测量方向移动条形码道2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，即可测得距离条形码道2的中心线不同距离的多个位置点对应的多组感应信号。

参考图2，在采集感应信号的过程中，传感器1在某一位置点上保持不动，而条形码道2从图2中所示的起点位置沿测量方向移动至终点位置，相对于条形码道2而言，相当于传感器1从条形码道2的一端移动到另一端，由图2显然可以确定在条形码道2位于起点位置和位于终点位置时，传感器1均正对于条形码道2之外的位置，由此，将传感器1正对条形码道2上的位置点认为是传感器1位于条形码道2的测量量程之内，而当传感器1不正对于条形码道2上的位置点时，也即是位于测量量程之外。那么在检测每个位置点对应的感应信号时，传感器1相对于条形码道2的位置变化过程为：测量量程之外、进入测量量程之内、到达测量量程之外等过程。由此，可以保证条形码道2的测量量程中每一个感应单元均经过传感器1，避免遗漏部分感应单元导致测得数据不可靠。

为了进一步地保证采集的感应信号的可靠性，在控制条形码道移动过程中，可以控制条形码道2先加速后匀速最后减速移动，且当传感器1相对于条形码道2的位置对应于条形码道2的测量量程范围的位置时条形码道2保持匀速移动，也即是说当传感器1在条形码道2的测量量程范围内时，传感器1和条形码道2之间相对匀速移动。从而保证传感器1在测量量程范围内时均匀采集各个感应单元的感应信号。

此外，针对每个位置点对应的一组感应信号，为了避免一次数据测量具有偶然性，可以在同一个位置点进行多次反复测量多组感应信号作为后续分析安装位置点的依据。

需要说明的是，本申请中所指的感应单元是在距离传感器最近时，传感器1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1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：剔除感应信号中对应于条形码道的测量量程之外两端位置时传感器输出的感应信号。

如上所述，在条形码道2移动过程中，当传感器1位于条形码道2的测量量程之外时，传感器1也同样会输出感应信号，而该部分感应信号不存在对应的感应单元，为此，本实施例中应当将其剔除。

以光电编码器为例，传感器1每经过一个感应单元，传感器1即可输出一个正弦电压信号。那么，在剔除测量量程之外的信号方法可以包括：确定第一个和最后一个周期的sin原始数据波形以零点结束，保留两个零点之间的数据其他数据剔除。

S13：根据剔除后的感应信号，获得每个感应单元对应的信号峰值。

以光电编码器为例，传感器1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，当传感器1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信号峰值。对于光电编码器而言，从一个光栅刻线距离传感器1到下一个光栅刻线距离传感器1这一过程中，传感器1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信号峰值。

同理，在磁编码器中，则是传感器1正对磁极中心位置时的感应信号的大小正对于信号峰值。

S14：对同一个位置点的各个信号峰值进行方差运算，获得每个位置点的方差运算结果。

S15：选取方差运算结果中最小方差运算结果对应的位置点作为传感器的安装位置点。

对于同一位置点对应的各个信号峰值的方差运算结果，其表征了该位置点对应的各个信号峰值的波动情况，该方差运算结果越小，则说明信号峰值更为均衡，而方差运算结果越大，则说明信号峰值波动幅度越大。

显然，对于编码器而言其在测量过程中信号峰值波动幅值越大，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，本申请中在确定直线型编码器中传感器的安装位置时，考虑到码道生产精度对传感器检测的感应信号产生的影响，分别将传感器置于多个不同位置点，并确定传感器位置不用位置点时，在条形码道的整个测量量程内感应信号峰值波动情况，最终确定出峰值波动幅度最小对应的位置点为传感器的安装点，保证了传感器在编码器测量过程中经过各个感应单元时，输出感应信号的均衡性，进而保证了编码器依据感应信号进行绝对位置解码的精度，从而提升编码器的测量精度。

基于上述任一实施例，在本申请的一种可选地实施例中，在多个位置点对应的方差运算结果，确定最小的方差运算结果的过程可以包括：

筛选出各个方差运算结果中对应的信号峰值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编码器的安装位置点。

本实施例中进一步地考虑到，理论上而言，传感器1在条形码道2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传感器1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，本申请中在要求各个信号峰值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直线型编码器中传感器安装位置确定装置进行介绍，下文描述的直线型编码器中传感器安装位置确定装置与上文描述的直线型编码器中传感器安装位置确定方法可相互对应参照。

图3为本发明实施例提供的直线型编码器中传感器安装位置确定装置的结构框图，参照图3的直线型编码器中传感器安装位置确定装置可以包括：

信号采集模块100，用于控制直线型编码器的条形码道沿测量方向相对于传感器移动大于测量量程的距离，并同时采集所述传感器位于垂直于所述测量方向上每个不同的位置点时所述传感器依次感应所述条形码道上的各个感应单元输出的感应信号；

信号筛选模块200，用于剔除所述感应信号中对应于所述条形码道的测量量程之外两端位置时所述传感器输出的感应信号；

峰值获取模块300，用于根据剔除后的所述感应信号，获得每个所述感应单元对应的信号峰值；

方差运算模块400，用于对同一个所述位置点的各个信号峰值进行方差运算，获得每个所述位置点的方差运算结果；

位置选取模块500，用于选取所述方差运算结果中最小方差运算结果对应的位置点作为所述传感器的安装位置点。

在本申请的一种可选地实施例中，所述信号采集模块100用于控制所述直线型编码器的条形码道先加速后匀速最后减速移动，且当所述传感器相对于所述条形码道的位置对应于所述条形码道的测量量程范围的位置时所述条形码道保持匀速移动。

在本申请的一种可选地实施例中，所述信号采集模块100用于采集所述传感器位于每个所述位置点时，所述传感器以及感应所述条形码道上各个所述感应单元的透光光通量输出的感应信号。

在本申请的一种可选地实施例中，所述信号采集模块100用于沿垂直于所述条形码道的长度方向调节所述传感器依次位于各个不同的所述位置点，并采集所述传感器在每个所述位置点感应输出的所述感应信号。

在本申请的一种可选地实施例中，所述位置选取模块500用于筛选出各个所述方差运算结果中对应的所述信号峰值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编码器的安装位置点。

本实施例的直线型编码器中传感器安装位置确定装置用于实现前述的直线型编码器中传感器安装位置确定方法，因此直线型编码器中传感器安装位置确定装置中的具体实施方式可见前文中的直线型编码器中传感器安装位置确定方法的实施例部分，在此不再赘述。

本申请还提供了一种直线型编码器中传感器安装位置确定设备，该设备可以包括：

存储器，用于存储计算机程序；

该处理器执行的直线型编码器中传感器安装位置确定方法的步骤可以如下：

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

1.一种直线型编码器中传感器安装位置确定方法，其特征在于，包括：

根据剔除后的所述感应信号，获得每个所述感应单元中的信号峰值；

2.如权利要求1所述的直线型编码器中传感器安装位置确定方法，其特征在于，控制直线型编码器的条形码道沿测量方向相对于传感器移动，包括：

3.如权利要求1所述的直线型编码器中传感器安装位置确定方法，其特征在于，采集所述传感器位于每个不同的位置点时所述传感器依次感应所述条形码道上的各个感应单元输出的感应信号，包括：

4.如权利要求2所述的直线型编码器中传感器安装位置确定方法，其特征在于，采集所述传感器位于每个不同的位置点时所述传感器依次感应所述条形码道上的各个感应单元输出的感应信号，包括：

5.如权利要求1至4任一项所述的直线型编码器中传感器安装位置确定方法，其特征在于，根据各个所述方差运算结果将所述传感器相对于所述码道的位置调整至对应的方差运算结果最小的安装位置点，包括：

6.一种直线型编码器中传感器安装位置确定装置，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的直线型编码器中传感器安装位置确定装置，其特征在于，所述信号采集模块用于控制所述直线型编码器的条形码道先加速后匀速最后减速移动，且当所述传感器相对于所述条形码道的位置对应于所述条形码道的测量量程范围的位置时所述条形码道保持匀速移动。

8.如权利要求6或7所述的直线型编码器中传感器安装位置确定装置，其特征在于，所述位置选取模块用于筛选出各个所述方差运算结果中对应的所述信号峰值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编码器的安装位置点。

9.一种直线型编码器中传感器安装位置确定设备，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任一项所述直线型编码器中传感器安装位置确定方法的步骤。

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任一项所述直线型编码器中传感器安装位置确定方法的步骤。