CN113324463A - 位置测算方法及磁栅编码器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种位置测算方法及磁栅编码器；其中，位置测算方法，应用于磁栅编码器，所述磁栅编码器包括，可共同运动的多个读取部，以及由沿磁尺长度方向排列设置的若干截分段构成的磁尺，所述磁尺记录有用于表示真实位置的逻辑位置信息，所述位置测算方法包括：设定其中一个读取部为主读取部，其余读取部为副读取部；判断主读取部是否能读取逻辑位置信息，能读取，则输出主读取部的位置信息；本申请的位置测算方法通过选用其中一个读取部做为主读取部，作为的定位基准，副读取部用于校正，可有效提升定位精度。

Description

位置测算方法及磁栅编码器

技术领域

本申请涉及工控设备领域，特别涉及位置测算方法及磁栅编码器。

背景技术

磁栅编码器是一种常用的工控部件，常用于测量工业设备的部件的相对位置。现有的磁栅编码器通常由一条不分段的磁尺以及一个读取部构成，不能分段的磁尺限制了磁栅编码器的应用，例如：若磁尺的预设位置有障碍物，则需要更改设计，以适应磁尺，安装使用不够灵活。现有磁栅编码器的结构形式对生产设计人员的使用造成了限制，因此如何使得磁栅编码器的使用变得更为灵活，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

申请内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提供一种位置测算方法，能够适应各种安装环境，使用灵活方便。

本申请第一方面实施例提供一种磁尺的标定方法。

本申请第二方面实施例提供一种位置测算方法。

本申请第三方面实施例提供一种磁尺。

本申请第四方面实施例提供一种磁栅编码器。

本申请第一方面实施例提供一种磁尺的标定方法，所述磁尺标定方法应用于由沿磁尺长度方向排列设置的若干截分段构成的磁尺，所述标定方法包括以下步骤：

使读取部沿磁尺长度方向运动并扫描，在这期间，对读取部的运动路径进行编码，得到扫描数据和路径编码数据；

根据扫描数据和路径编码数据，剔除路径编码数据中无扫描信号的编码段，形成用于表示真实位置的逻辑位置信息；

根据逻辑位置信息，对磁尺进行改写。

根据本申请第一方面实施例提供磁尺的标定方法，至少具有以下技术效果：通过对在读取部对磁尺扫描的过程中，实时对读取部的运动路径进行编码，再在扫描完成后剔除无扫描信号的编码段，形成逻辑位置信息，逻辑位置信息用于表示真实的位置，并且与磁尺的分段对应，本方法对分段设置的磁尺的标定精度高，方便后续对磁尺分段进行改写；同时通过对读取部的运动路径进行编码，形成用于改写的路径编码数据，使得本方法可以标定由多种现有磁尺拼接组成的磁尺，应用范围广。

根据本申请的一些实施例，所述磁尺在改写前记录有位置编码信息，且任意相邻两截分段之间的位置编码信息连续；

所述对读取部的运动路径进行编码，包括：

获取用于表示相邻两分段之间相对距离的拼接差值；

根据拼接差值，对位置编码信息进行补偿运算，得到路径编码数据。

根据本申请的一些实施例，所述读取部设置有多个，且可共同运动，所述获取用于表示相邻两分段之间相对距离的拼接差值，包括：

当其中一个读取跨段运动时，记录下其丢失信号的持续时间；

测算出在持续时间内，其他读取部的位移量，得出拼接差值。

本申请第二方面实施例提供一种位置测算方法，应用于磁栅编码器，所述磁栅编码器包括，可共同运动的多个读取部，以及由沿磁尺长度方向排列设置的若干截分段构成的磁尺，所述磁尺记录有用于表示真实位置的逻辑位置信息，所述位置测算方法包括：

设定其中一个读取部为主读取部，其余读取部为副读取部；

判断主读取部是否能读取逻辑位置信息，能读取，则输出主读取部的位置信息。

根据本申请第二方面实施例的位置测算方法，至少具有如下技术效果：选用其中一个读取部做为主读取部，作为的定位基准，副读取部用于校正，可有效提升定位精度；此外，若分段地间隔设置，还可定义不设置分段的区域为特殊区域，在磁尺长度方向上，其逻辑位置信息不连续，读取部能间断性地读取位置信息，由此还可判断读取部是否位于特殊区域内，拓宽本申请的应用范围，由此可见本发明还有应用潜力大的优点。

根据本申请实施例，位置测算方法，还包括如下步骤：

测算出用于表示主读取部和副读取部相对位置的安装差值。

当主读取部不能读取位置编码信息时，则输出根据安装差值对副读取部的位置信息做补偿运算后得到的修正信息。

根据本申请实施例，所述测算出用于表示主读取部和副读取部相对位置的安装差值，包括有如下步骤：

使其主读取部和副读取部都能读取到逻辑位置信息，计算主读取部和副读取部的位置差值，得出安装差值。

本申请第三方面实施例提供一种磁尺，记录有用于表示真实位置的逻辑位置信息，包括沿磁尺长度方向排列设置的分段，所述逻辑位置信息通过磁尺标定方法写入。

根据本申请第三方面实施例的磁尺，至少具有以下技术效果：分段设置的磁尺能够根据使用需求灵活安排其位置，并且其记录的逻辑位置信息还能够便于读取部读取。

本申请第四方面实施例提供一种磁栅编码器，包括：

磁尺，记录有用于表示真实位置的逻辑位置信息，包括，若干截沿磁尺长度方向排列设置的分段；

读取部，设置有多个，且可沿所述磁尺长度方向共同运动。

根据本申请第四方面实施例提供磁栅编码器，至少具有以下技术效果：分段设置的磁尺，使得磁尺可适应多种使用情况，例如：可根据需要调整相邻两分段之间的距离，应用灵活；具有多个读取部，可按照需要采用不同的位置测算方法，可拓展性好，同时多读取部的设计，使得本申请实施例具有冗余度高的优点，提升系统的抗干扰性。

根据本申请实施例，相邻两个所述分段之间的距离小于沿磁尺长度方向上距离最大的两个所述读取部之间的距离，且每个所述分段的长度均大于沿磁尺长度方向上距离最小的两个所述读取部之间的距离。

根据本申请实施例，沿所述磁尺长度方向平行设置有两个所述磁尺，并且两个所述磁尺的分段之间交错设置。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

图1为本申请第一方面实施例的磁尺标定方法流程示意图；

图2为图1所示的磁尺标定方法中，对读取部运动路径进行编码的一种具体方法的流程示意图；

图3为图2所示的对读取部运动路径进行编码方法中，获得拼接差值的一种具体方法的流程示意图。

图4为图3所示方法的示意图，分图ABCD为四种不同的状态。

图5为本申请第二方面实施例的磁栅编码器的位置测算方法的流程示意图。

附图标记：副读取部201a；主读取部201b；分段100。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本申请提供一种磁尺的标定方法，所述磁尺标定方法应用于由沿磁尺长度方向排列设置的若干截分段构成的磁尺，所述标定方法包括以下步骤，参照图1：

S110、使读取部沿磁尺长度方向运动并扫描，在这期间，对读取部的运动路径进行编码，得到扫描数据和路径编码数据；

S120、根据扫描数据和路径编码数据，剔除路径编码数据中无扫描信号的编码段，形成用于表示真实位置的逻辑位置信息；

S130、根据逻辑位置信息，对磁尺进行改写。

具体的：通过对在读取部对磁尺扫描的过程中，实时对读取部的运动路径进行编码，再在扫描完成后剔除无扫描信号的编码段，形成逻辑位置信息，逻辑位置信息用于表示真实的位置，并且与磁尺的分段对应，本方法对分段设置的磁尺的标定精度高，方便后续对磁尺分段进行改写；同时通过对读取部的运动路径进行编码，形成用于改写的路径编码数据，使得本方法可以标定由多种现有磁尺拼接组成的磁尺，应用范围广。

此外，在本实施例中磁尺选用绝对式磁尺，方便写入逻辑位置信息。

在本申请的一些实施例中，所述磁尺在改写前记录有位置编码信息，且任意相邻两截分段之间的位置编码信息连续；

所述对读取部的运动路径进行编码，包括：

S111、获取用于表示相邻两分段之间相对距离的拼接差值；

S112、根据拼接差值，对位置编码信息进行补偿运算，得到路径编码数据。在一些使用情景中，会对现有产品进行改造，以节省费用，现有的磁栅编码器一般都记录有位置编码信息，进一步地，将现有产品锯开即可得到多截具有连续位置编码信息的分段，由此可见本申请实施例的改写方法适用范围广的优点。

具体的，磁尺由多截分段组成，并且具有一个初始分段作为定位基准，可选用任一分段作为初始分段，为了方便计算一般选用位于端部的分段作为初始分段。

在本实施例中读取部的扫描得到的扫描数据即为磁尺的位置编码信息，因此，在步骤S110中，读取部对磁尺进行扫描的过程中，可知分段与原始编码段的对应关系；进而，在步骤S112中，可知各分段与初始分段之间相隔的分段数，并且累计这些分段之间的拼接差值形成拼接总值，再根据拼接总值对位置编码信息进行补偿运算，即可得出路径编码数据。通过本方法生产的路径编码数据实际上已经形成了逻辑位置信息，因此可不再需要进行步骤S120。由此可见本申请实施例还具有对现有产品改造方便，快捷的优点，针对不同情况应用灵活的优点。

在本申请的一些实施例中，所述读取部设置有多个，且可共同运动，所述获取用于表示相邻两分段之间相对距离的拼接差值，包括：

S1111、当其中一个读取跨段运动时，记录下其丢失信号的持续时间；

S1111、测算出在持续时间内，其他读取部的位移量，得出拼接差值。

可选用任意一个读取部记录丢失信号的持续时间，若在持续时间内有读取部能持续读取位置信息，则测算该读取部的位移值作为拼接差值。如无读取部能持续获取位置信息，则通过多个读取部接力的形式，测算出在持续时间内磁头的位移值作为拼接差值。

具体地，为了方便地、连续地测量出拼接差值，使用两个读取部的磁头测量，同时调整两个读取部之间的距离，使在任意时刻均有至少一个读取部具有信号，并且选用其中一个读取部记录丢失信号的持续时间，当读取部跨段运动时，一个读取部丢失信号时，另一个读取部必然会持续获得型号，记录下该读取部的位移值作为拼接差值，使读取部沿磁尺长度方向，从磁尺一端往另一端共同运动，即可连续的获取两相邻分段之间的拼接差值，方便快捷，以下结合图2具体的描述测算方法：

参照图4，设定其中一个读取部为主读取部201b，其余读取部为副读取部201a，当跨段运动时，按时间顺序具有四种不同的状态如分图A、B、C、D所示，选用主读取部201b记录持续时间，选用副读取部201a测量位移量。从A到C的过程，可测出主读取部201b丢失信号的持续时间，并且在这个时间段内副读取部201a可持续获得信号，由此可测出副读取部201a的位移量，进而测出相邻两分段之间的拼接差值。

本申请实施例还提供一种位置测算方法，应用于磁栅编码器，所述磁栅编码器，参照图4分图A包括，可共同运动的多个读取部，以及由沿磁尺长度方向排列设置的若干截分段构成的磁尺，所述磁尺记录有用于表示真实位置的逻辑位置信息，所述位置测算方法包括，参照图5：

设定其中一个读取部为主读取部201b，其余读取部为副读取部201a；

S220、判断主读取部201b是否能读取逻辑位置信息，能读取，则输出主读取部201b的位置信息。

具体地，设置其中读取部作为主读取部201b，主读取部201b作为定位基准，使得应用本位置测算方法的磁栅编码器的定位更加精确。

选用其中一个读取部做为主读取部201b，作为的定位基准，副读取201a部用于校正，可有效提升定位精度；此外，若磁尺分段地间隔设置，还可定义不设置分段的区域为特殊区域，在磁尺长度方向上，其逻辑位置信息不连续，由在磁尺的长度方向上，可间断性地读取位置信息，由此还可判断应用本实施例的位置测算方法的设备是否位于特殊区域内，使用灵活，拓宽本申请的应用范围，由此可见本发明还有应用潜力大的优点。

在本申请的一些实施例中，位置测算方法还包括如下步骤，参照图5：

S210、测算出用于表示主读取部201b和副读取部201a相对位置的安装差值。

S230、当主读取部201b不能读取位置编码信息时，则输出根据安装差值对副读取部201a的位置信息做补偿运算后得到的修正信息。

具体地，测算出安装差值用于对副读取部201a的位置进行补偿运算，从而对磁头的位置进行校正。

对副读取部的逻辑位置信息做补偿运算后，可算出主读取部201b的逻辑位置信息，当主读取部201b不能读取逻辑位置信息时，可做为磁头的位置信息输出；当主读取部201b和副读取部201a均能读取逻辑位置信息时，对副读取部201a的位置信息做补偿运算后，又可与主读取部201b的位置信息进行比对校验，以判断磁栅编码器是否开始老化，由此可见本申请还具有检测装置运行情况的功能，应用范围广，可挖掘潜力大。

进一步地，当满足相邻两个所述分段之间的距离小于沿磁尺长度方向上距离最大的两个所述读取部之间的距离，且每个所述分段的长度均大于沿磁尺长度方向上距离最小的两个所述读取部之间的距离条件时，在任意时刻都有至少一个读取部能获得位置信息。

由此可见通过本申请实施例的位置测算方法还具有可拓展潜力好，测量模式多，应用范围广的优点。

在本申请的一些实施例中，所述测算出用于表示主读取部和副读取部相对位置的安装差值，包括有如下步骤：

使其主读取部201b和副读取部201a都能读取到逻辑位置信息，计算主读取部和副读取部之间的位置差值，得出安装差值。

通过直接测算位置差的方式得出安装差值，简单便捷。

可以想到的，也可以通过直接测量的方式，直接测量得出拼接差值，如：使用尺子直接测量，使用激光测距仪直接测量等等。

本申请还提供一种磁尺，记录有用于表示真实位置的逻辑位置信息，包括沿磁尺长度方向排列设置的分段，所述逻辑位置信息通过磁尺标定方法写入。

具体地，分段设置的磁尺能够根据使用需求灵活安排其位置，并且其记录的逻辑位置信息还能够便于读取部读取。

本申请还提供一种磁栅编码器，包括：

磁尺，记录有用于表示真实位置的逻辑位置信息，包括，若干截沿磁尺长度方向排列设置的分段；

读取部，设置有多个，且可沿所述磁尺长度方向共同运动。

具体地，分段设置的磁尺，使得磁尺可适应多种使用情况，例如：可根据需要调整相邻两分段之间的距离，应用灵活；具有多个读取部，可按照需要采用不同的位置测算方法，可拓展性好，同时多读取部的设计，使得本申请实施例具有冗余度高的优点，提升系统的抗干扰性。

本申请实施例的磁栅编码器采用的位置测算方法中的一种，参考前述实施例中的位置测算方法，并且具有前述位置测算方法的所有有益技术效果；

本申请实施例的磁栅编码器采用的磁尺标定方法中的一种，参考前述实施例中的磁尺的标定方法，并且具有前述实施例中磁尺的标定方法的所有有益技术效果。

在本申请的一些实施例中，相邻两个所述分段之间的距离小于沿磁尺长度方向上距离最大的两个所述读取部之间的距离，且每个所述分段的长度均大于沿磁尺长度方向上距离最小的两个所述读取部之间的距离。

在一些情况中，本申请实施例的磁栅编码器需要在任意时刻都输出定位信息，因此通过调整分段之间的距离或者读取部之间的距离，满住在任意时刻均有读取部可获得信号。

根据本申请实施例，沿所述磁尺长度方向平行设置有两个所述磁尺，并且两个所述磁尺的分段之间交错设置。

具体地，交错设置的分段可进一步提高本申请实施例的次栅编码器的冗余度。

在一些使用情况下，交错设置的分段使得在磁尺长度方向上，具有不中断的逻辑位置信息。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.位置测算方法，其特征在于，应用于磁栅编码器，所述磁栅编码器包括，可共同运动的多个读取部，以及由沿磁尺长度方向排列设置的若干截分段构成的磁尺，所述磁尺记录有用于表示真实位置的逻辑位置信息，所述位置测算方法包括：

设定其中一个读取部为主读取部，其余读取部为副读取部；

判断主读取部是否能读取逻辑位置信息，能读取，则输出主读取部的位置信息。

2.根据权利要求1所述的位置测算方法，其特征在于，还包括如下步骤：

测算出用于表示主读取部和副读取部相对位置的安装差值。

当主读取部不能读取位置编码信息时，则输出根据安装差值对副读取部的位置信息做补偿运算后的修正信息。

3.根据权利要求3所述的一种磁栅编码器的位置测算方法，其特征在于，所述测算出用于表示主读取部和副读取部相对位置的安装差值，包括有如下步骤：

使其主读取部和副读取部都能读取到逻辑位置信息，计算主读取部和副读取部的位置差值，得出安装差值。

4.磁栅编码器，其特征在于，包括：

磁尺，记录有用于表示真实位置的逻辑位置信息，包括，若干截沿磁尺长度方向排列设置的分段；

读取部，设置有多个，且可沿所述磁尺长度方向运动。

5.根据权利要求4所述的磁栅编码器，其特征在于，相邻两个所述分段之间的距离小于沿磁尺长度方向上距离最大的两个所述读取部之间的距离，且每个所述分段的长度均大于沿磁尺长度方向上距离最小的两个所述读取部之间的距离。

6.根据权利要求4或5任一项所述的磁栅编码器，其特征在于，沿所述磁尺长度方向平行设置有两个所述磁尺，并且两个所述磁尺的分段之间交错设置。

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