CN115824032A - 磁编码器的校正方法、装置及磁编码器 - Google Patents

磁编码器的校正方法、装置及磁编码器 Download PDF

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CN115824032A CN202211542902.9A CN202211542902A CN115824032A CN 115824032 A CN115824032 A CN 115824032A CN 202211542902 A CN202211542902 A CN 202211542902A CN 115824032 A CN115824032 A CN 115824032A
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徐凯敏
王�华
潘德方
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Abstract

本发明提供一种磁编码器的校正方法、装置及磁编码器，该方法包括：在确定目标磁编码器处于工作状态的情况下，获取系统工作温度；根据目标关系库匹配到与所述系统工作温度对应的第一映射关系；基于第一映射关系，对目标磁编码器的第一旋转角度进行温度补偿，以确定第二旋转角度。本发明提供的磁编码器的校正方法、装置及磁编码器，基于系统工作温度决策直接进行校正时，利用与系统工作温度对应的第一映射关系对目标磁编码器进行测量所得到的第一旋转角度进行校正，以将校正后的第二旋转角度输出。能够通过映射关系削弱不同工作温度下旋转角度的实际值和测量值之间的差异，能避免温度在整个测量过程中所引起的误差，提高角度测量的精细性和准确性。

Description

磁编码器的校正方法、装置及磁编码器
技术领域
本发明涉及工业控制技术领域，尤其涉及一种磁编码器的校正方法、装置及磁编码器。
背景技术
磁编码器通过检测磁场变化得出旋转位置信息，可提供精确的角度测量，在非接触式旋转位置感应、旋转开关、无刷直流电动机位置控制等领域都有广泛应用。与光学编码器相比，磁编码器具有环境耐受性强、小型轻量、可靠性高的优点，适用于灰尘多、油多、水多等严苛环境下的应用场景。
磁编码器主要由霍尔传感器、磁码盘、信号处理电路和主体结构等部分组成，其中霍尔传感器输出电压与磁场成正比，且与其输出电压随温度变化较大，这必将严重影响磁编码器在温度环境下的检测精度，限制其使用范围。目前，一般使用恒流源供电的手段对霍尔传感器在对应温度环境下施加补偿措施，但这种方式对霍尔传感器的温度系数和一致性要求较高，且对测量系统中的磁铁没有补偿。若不对其进行补偿，必然无法获取到较为精准的旋转位置信息，致使角度测量精度较差。
发明内容
本发明提供一种磁编码器的校正方法、装置及磁编码器，用以解决现有技术中磁编码器受温度影响导致角度测量精度较差的缺陷。
本发明提供一种磁编码器的校正方法，包括：
在确定目标磁编码器处于工作状态的情况下，获取系统工作温度；
根据目标关系库匹配到与所述系统工作温度对应的第一映射关系；
基于所述第一映射关系，对所述目标磁编码器的第一旋转角度进行温度补偿，以确定第二旋转角度；
其中，所述目标关系库与所述目标磁编码器对应；所述第一映射关系包括系统工作温度范围内的旋转角度实际值和旋转角度测量值之间的对应关系；所述第一旋转角度为所述目标磁编码器在所述系统工作温度下所采集的旋转角度；所述第二旋转角度为所述目标磁编码器在所述系统工作温度下所输出的旋转角度。
根据本发明提供的一种磁编码器的校正方法，在确定目标磁编码器处于工作状态的情况下，获取所述系统工作温度之后，还包括：
在确定所述系统工作温度与目标关系库匹配失败的情况下，在所述系统工作温度范围内设置N个温度点，得到N+1个温度区间；
在确定所述系统工作温度处于目标温度区间的情况下，确定与所述目标温度区间对应的第二映射关系；
其中，所述目标温度区间为所述温度区间中的一个；所述N为正整数，且所述N取值越大，所述目标磁编码器输出的霍尔电势越接近线性。
根据本发明提供的一种磁编码器的校正方法，在确定所述系统工作温度处于目标温度区间的情况下，确定与所述目标温度区间对应的第二映射关系，包括：
将所述目标温度区间对应的旋转角度范围内设置M个角度点，得到M+1个旋转角度区间；
基于目标旋转角度测量值和目标旋转角度实际值，确定与各所述旋转角度区间对应的所述第二映射关系；
其中，所述目标旋转角度测量值包括所述旋转角度区间中的起始角度点和终止角度点分别对应的旋转角度测量值；所述目标旋转角度实际值包括所述旋转角度区间中的起始角度点和终止角度点分别对应的旋转角度实际值；所述M为正整数，且所述M取值越大，所述目标磁编码器的系统工作温度变化越接近线性。
根据本发明提供的一种磁编码器的校正方法，所述基于所述第一映射关系，对所述目标磁编码器的第一旋转角度进行温度补偿，以确定第二旋转角度，包括：
基于所述第一映射关系和所述第一旋转角度，确定角度补偿量；
基于所述第一旋转角度和所述角度补偿量，确定所述第二旋转角度。
根据本发明提供的一种磁编码器的校正方法，所述基于所述第一映射关系和所述第一旋转角度，确定角度补偿量，包括：
在确定所述第一旋转角度处于目标旋转角度区间的情况下，从所述第一映射关系中筛选出与所述目标旋转角度区间对应的目标映射关系；
基于所述第一旋转角度和所述目标映射关系，确定所述角度补偿量。
根据本发明提供的一种磁编码器的校正方法，所述第一映射关系包括所述第二映射关系。
根据本发明提供的一种磁编码器的校正方法，所述第二映射关系通过公式(1)获得：
Figure BDA0003978534060000031
其中，θ为处于所述旋转角度区间[θa，θ(a+1)]的旋转角度测量值。Δθ为θ处需要进行温度补偿的角度补偿量。θ(a)和θ(a+1)分别为旋转角度区间[θa，θ(a+1)]对应的目标旋转角度实际值。Δθa为θ(a)处对应的目标旋转角度测量值与目标旋转角度实际值之间的差值。Δθ(a+1)为θ(a+1)处对应的目标旋转角度测量值与目标旋转角度实际值之间的差值。
本发明还提供一种磁编码器的校正装置，包括：
温度获取模块，用于在确定目标磁编码器处于工作状态的情况下，获取系统工作温度；
温度关联模块，与所述温度获取模块连接，用于根据目标关系库匹配到与所述系统工作温度对应的第一映射关系；
校正模块，与所述温度关联模块连接，用于根据所述第一映射关系，对所述目标磁编码器的第一旋转角度进行温度补偿，以确定第二旋转角度；
其中，所述目标关系库与所述目标磁编码器对应；所述第一映射关系包括系统工作温度范围内的旋转角度实际值和旋转角度测量值之间的对应关系；所述第一旋转角度为所述目标磁编码器在所述系统工作温度下所采集的旋转角度；所述第二旋转角度为所述目标磁编码器在所述系统工作温度下所输出的旋转角度。
本发明还提供一种磁编码器，包括同处于一条中心轴线且由下至上层叠布设的霍尔传感器和磁码盘，以及用于信号处理的信号处理电路，所述信号处理电路用于执行如上任一项所述磁编码器的校正方法。
根据本发明提供的一种磁编码器，所述霍尔传感器为开关型霍尔传感器。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述磁编码器的校正方法。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述磁编码器的校正方法。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述磁编码器的校正方法。
本发明提供的磁编码器的校正方法、装置及磁编码器，基于系统工作温度决策直接进行校正时，利用与系统工作温度对应的第一映射关系对目标磁编码器进行测量所得到的第一旋转角度进行校正，以将校正后的第二旋转角度作为角度测量结果输出。能够通过映射关系削弱不同工作温度下旋转角度的实际值和测量值之间的差异，能避免温度在整个测量过程中所引起的误差，提高角度测量的精细性和准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的磁编码器的校正方法的流程示意图；
图2是本发明提供的磁编码器的校正方法的第一种部分流程示意图；
图3是本发明提供的磁编码器的校正方法的第二种部分流程示意图；
图4是本发明提供的磁编码器的校正方法的第三种部分流程示意图；
图5是本发明提供的磁编码器的校正方法的第三种部分流程示意图；
图6是本发明提供的磁编码器的校正方法的原理示意图；
图7是本发明提供的磁编码器的校正装置的结构示意图；
图8是本发明提供的磁编码器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
图1是本发明提供的磁编码器的校正方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例提供的磁编码器的校正方法，包括：步骤101、在确定目标磁编码器处于工作状态的情况下，获取系统工作温度。
需要说明的是，本发明实施例提供的磁编码器的校正方法的执行主体是设置在磁编码器中的磁编码器的校正装置。
本申请实施例提供的磁编码器的校正方法的应用场景为，在磁编码器的测量系统启动工作后，根据磁编码器和磁场共同的温度变化进行角度位置的补偿，以使得磁编码器输出精准的旋转角度。
具体地，在步骤101中，磁编码器的校正装置在确定目标磁编码器处于工作状态的情况下，可以接收目标磁编码器内置的温度传感器在磁编码器工作过程中所实时采集的整个编码器内部的系统工作温度。
步骤102、根据目标关系库匹配到与所述系统工作温度对应的第一映射关系。
其中，所述目标关系库与所述目标磁编码器对应。所述第一映射关系包括系统工作温度范围内的旋转角度实际值和旋转角度测量值之间的对应关系。
需要说明的是，关系库是一个包括经由磁编码器的校正装置完成温度补偿的磁编码器对不同工作温度进行校正时所对应的映射关系。各磁编码器对应的关系库由对应磁编码器的标识信息作为唯一标识信息进行区分。
所以，在步骤102之前，还可以利用目标磁编码器的标识信息进行查询，从关系库中筛选出与目标磁编码器对应的目标关系库。
具体地，在步骤102中，磁编码器的校正装置利用在步骤101所获取到的系统工作温度作为检索信息，在目标关系库中进行查询匹配，其结果分为两种：匹配成功和匹配失败。
匹配成功，是当前的系统工作温度与本地存储的目标关系库中存储的信息能够匹配情况，说明磁编码器的校正装置曾执行过器件类型与目标磁编码器一样，且进行温度补偿的工作温度也相同的校正任务，并在对应的历史校正任务中，该工作温度下的旋转角度测量值根据对应第一映射关系进行校正，输出与旋转角度实际值接近的角度数据，故可从目标关系库抽取出与历史校正任务对应的第一映射关系。
匹配失败，是当前的系统工作温度在本地存储的目标关系库中匹配不到任何信息的情况，说明磁编码器的校正装置还没有对类似的温度进行补偿校正，需要先对其进行校正程序以获得对应的第一映射关系，再根据所得到映射关系开展温度补偿工作。
步骤103、基于所述第一映射关系，对所述目标磁编码器的第一旋转角度进行温度补偿，以确定第二旋转角度。
其中，所述第一旋转角度为所述目标磁编码器在所述系统工作温度下所采集的旋转角度。所述第二旋转角度为所述目标磁编码器在所述系统工作温度下所输出的旋转角度。
具体地，在步骤103中，磁编码器的校正装置利用步骤102所匹配到的映射关系对当前的系统工作温度所测量得到的第一旋转角度进行校正处理，将其校正至与旋转角度实际值相近或者相等的第二旋转角度后，由目标磁编码器输出。
本发明实施例基于系统工作温度决策直接进行校正时，利用与系统工作温度对应的第一映射关系对目标磁编码器进行测量所得到的第一旋转角度进行校正，以将校正后的第二旋转角度作为角度测量结果输出。能够通过映射关系削弱不同工作温度下旋转角度的实际值和测量值之间的差异，能避免温度在整个测量过程中所引起的误差，提高角度测量的精细性和准确性。
图2是本发明提供的磁编码器的校正方法的第一种部分流程示意图。如图2所示，在上述任一实施例的基础上，在确定目标磁编码器处于工作状态的情况下，获取所述系统工作温度之后，还包括：步骤201、在确定所述系统工作温度与目标关系库匹配失败的情况下，在所述系统工作温度范围内设置N个温度点，得到N+1个温度区间。
其中，所述N为正整数，且所述N取值越大，所述目标磁编码器输出的霍尔电势越接近线性。
具体地，在步骤101之后，磁编码器的校正装置利用在步骤101所获取到的目标磁编码器的系统工作温度作为检索信息，在该目标关系库中进行查询匹配，在确定查询结果为匹配失败时，进入步骤201的校正程序，利用N个温度点将目标磁编码器的系统工作温度范围分成N+1个温度区间。
其中，N为大于或者等于0的正整数。本发明实施例对温度点的设置数量N不作具体限定。
优选地，N取值越大，对目标磁编码器的系统工作温度范围划分的越细，在尽可能多的覆盖到所有工作温度的同时，还能对目标磁编码器输出端的霍尔电势的变化趋势趋近线性变化，目标磁编码器输出端的霍尔电势和系统工作温度之间的关系表达式为：
EH＝K(0)Iβ(1-βHT)
其中，EH为目标磁编码器输出的霍尔电势，K(0)(1-βHT)为霍尔灵敏度，I为目标磁编码器的恒定电流，T为目标磁编码器的系统工作温度。
可以见得，由于相邻系统工作温度之间的温度变化很小，相应会使得目标磁编码器中输出端的霍尔电势在温度变化比较小时更加接近线性。
步骤202、在确定所述系统工作温度处于目标温度区间的情况下，确定与所述目标温度区间对应的第二映射关系。
其中，所述目标温度区间为所述温度区间中的一个。
具体地，在步骤202中，磁编码器的校正装置利用目标磁编码器的系统工作温度对照划分好的温度区间进行查询，将当前的系统工作温度所处的温度区间作为目标温度区间，并将目标温度区间对应的旋转角度范围内的旋转角度实际值和旋转角度测量值之间的对应关系作为对应的第二映射关系输出。
本发明实施例基于系统工作温度决策不直接进行校正时，通过设置的多个温度点将系统工作温度范围划分出多个温度区间，在目标磁编码器对应的系统工作温度匹配到目标温度区间时，建立该目标温度区间所对应的第二映射关系。进而，利用第二映射关系对目标磁编码器进行测量所得到的第一旋转角度进行校正，以将校正后的旋转角度作为角度测量结果输出。能够通过对温度范围进行细化保证测量误差相对稳定，以对角度误差进行分段校正，实现温度补偿的稳定性。
图3是本发明提供的磁编码器的校正方法的第二种部分流程示意图。如图3所示，在上述任一实施例的基础上，步骤202所对应的部分流程，即在确定所述系统工作温度处于目标温度区间的情况下，确定与所述目标温度区间对应的第二映射关系，包括：步骤301、将所述目标温度区间对应的旋转角度范围内设置M个角度点，得到M+1个旋转角度区间。
其中，所述M为正整数，且所述M取值越大，所述目标磁编码器的系统工作温度变化越接近线性。
需要说明的是，每一温度区间所对应的旋转角度范围为0°到360°之间。
具体地，在步骤301中，磁编码器的校正装置利用M个角度点将目标磁编码器的系统工作温度所处的目标温度区间对应的旋转角度范围分成M+1个旋转角度区间。
其中，M为大于或者等于0的正整数。本发明实施例对角度点的设置数量M不作具体限定。
优选地，M取值越大，对目标磁编码器的任一温度区间所对应的旋转角度范围划分的越细，在尽可能多的覆盖到所有旋转角度的同时，还由于角度变化越小使得温度补偿结果越接近线性。
步骤302、基于目标旋转角度测量值和目标旋转角度实际值，确定与各所述旋转角度区间对应的所述第一映射关系。
其中，所述目标旋转角度测量值包括所述旋转角度区间中的起始角度点和终止角度点分别对应的旋转角度测量值；所述目标旋转角度实际值包括所述旋转角度区间中的起始角度点和终止角度点分别对应的旋转角度实际值。
需要说明的是，目标旋转角度测量值包括任一旋转角度区间[θa，θ(a+1)]中的起始角度点θ(a)对应的旋转角度测量值，以及终止角度点θ(a+1)对应的旋转角度测量值。
目标旋转角度实际值包括任一旋转角度区间[θa，θ(a+1)]中的起始角度点的旋转角度实际值θ(a)，以及终止角度点的旋转角度实际值θ(a+1)。
具体地，在步骤302中，磁编码器的校正装置利用任一旋转角度区间所对应的目标旋转角度测量值和目标旋转角度实际值，建立起该旋转角度区间对应的第二映射关系。
本发明实施例在目标磁编码器对应的系统工作温度匹配到目标温度区间时，通过设置的多个角度点将目标温度区间所对应的旋转角度范围划分出多个旋转角度区间，利用每一段旋转角度区间对应的目标旋转角度测量值和目标旋转角度实际值建立起第二映射关系。进而，映射关系对目标磁编码器进行测量所得到的第一旋转角度进行校正，以将校正后的第二旋转角度作为角度测量结果输出。能够通过对旋转角度范围进行细化保证测量误差相对稳定，以对角度误差进行分段校正，实现温度补偿的稳定性。
图4是本发明提供的磁编码器的校正方法的第三种部分流程示意图。如图4所示，在上述任一实施例的基础上，步骤103所对应的部分流程，即基于所述第一映射关系，对所述目标磁编码器的第一旋转角度进行温度补偿，以确定第二旋转角度，包括：基于所述第一映射关系和所述第一旋转角度，确定角度补偿量。
具体地，在步骤401中，磁编码器的校正装置将当前的系统工作温度下测量得到的第一旋转角度，代入至所得出的映射关系中，换算出与当前的系统工作温度对应的角度补偿量。
步骤402、基于所述第一旋转角度和所述角度补偿量，确定所述第二旋转角度。
具体地，在步骤402中，磁编码器的校正装置在第一旋转角度的基础上，减去换算出的角度补偿量，计算得到与旋转角度实际值接近或者相同的第二旋转角度。
本发明实施例在对目标磁编码器进行测量所得到的第一旋转角度的基础上，利用与系统工作温度对应的角度补偿量进行运算，得到温度补偿后的第二旋转角度并输出。实现对磁编码器和磁场的温度变化影响下的旋转角度进行相应补偿，提高角度测量的精细性和准确性。
图5是本发明提供的磁编码器的校正方法的第三种部分流程示意图。如图5所示，在上述任一实施例的基础上，步骤401所对应的部分流程，即所述基于所述第一映射关系和所述第一旋转角度，确定角度补偿量，包括：步骤501、在确定所述第一旋转角度处于目标旋转角度区间的情况下，从所述第一映射关系中筛选出与所述目标旋转角度区间对应的目标映射关系。
具体地，在步骤501中，磁编码器的校正装置利用第一旋转角度对照划分好的旋转角度区间进行查询，将当前测量得到的第一旋转角度所处的旋转角度区间作为目标旋转角度区间，并从集成多段旋转角度区间的多组映射关系中筛选出与目标旋转角度区间对应的一组目标映射关系。
步骤502、基于所述第一旋转角度和所述目标映射关系，确定所述角度补偿量。
具体地，在步骤502中，磁编码器的校正装置将第一旋转角度代入至所得出的目标映射关系中，换算出与当前的系统工作温度下对实测旋转角度进行温度补偿所对应的角度补偿量。
本发明实施例在对第一旋转角度匹配到目标旋转角度区间时，从多端区间对应的第一映射关系中筛选出与目标旋转角度区间所对应的目标映射关系。进而，利用目标映射关系对目标磁编码器进行测量所得到的第一旋转角度进行校正，以将校正后的第二旋转角度作为角度测量结果输出。能够通过对温度范围进行细化保证测量误差相对稳定，以对角度误差进行分段校正，实现温度补偿的稳定性。
在上述任一实施例的基础上，所述第一映射关系包括所述第二映射关系。
具体地，磁编码器的校正装置在目标关系库中所实时维护的第一映射关系也可以通过构建第二映射关系的方式获得的。
本发明实施例可以直接通过设置的多个温度点将系统工作温度范围划分出多个温度区间，在目标磁编码器对应的系统工作温度匹配到目标温度区间时，建立该目标温度区间所对应的映射关系作为第一映射关系的获取方式，并对其所存储的目标关系库进行更新。进而，利用映射关系对目标磁编码器进行测量所得到的第一旋转角度进行校正，以将校正后的旋转角度作为角度测量结果输出。能够通过对温度范围进行细化保证测量误差相对稳定，以对角度误差进行分段校正，实现温度补偿的稳定性。
在上述任一实施例的基础上，所述第二映射关系通过公式(1)获得：
Figure BDA0003978534060000131
其中，θ为处于所述旋转角度区间[θa，θ(a+1)]的旋转角度测量值。Δθ为θ处需要进行温度补偿的角度补偿量。θ(a)和θ(a+1)分别为旋转角度区间[θa，θ(a+1)]对应的目标旋转角度实际值。Δθa为θ(a)处对应的目标旋转角度测量值与目标旋转角度实际值之间的差值。Δθ(a+1)为θ(a+1)处对应的目标旋转角度测量值与目标旋转角度实际值之间的差值。
具体地，磁编码器的校正装置在确定第一旋转角度θ后，可以通过θ所处的旋转角度区间[θa，θ(a+1)]对应的第二映射关系进行如下计算：
Figure BDA0003978534060000141
其中，θ为处于旋转角度区间[θa，θ(a+1)]的旋转角度测量值。Δθ为θ处需要进行温度补偿的角度补偿量。θ(a)和θ(a+1)分别为旋转角度区间[θa，θ(a+1)]对应的目标旋转角度实际值。Δθa为θ(a)处对应的目标旋转角度测量值与目标旋转角度实际值之间的差值。Δθ(a+1)为θ(a+1)处对应的目标旋转角度测量值与目标旋转角度实际值之间的差值。
图6是本发明提供的磁编码器的校正方法的原理示意图。如图2所示，以各角度点在X轴对应的旋转角度范围(0°-360°)内划分出多个旋转角度区间，且由Y轴的角度信息指示第一旋转角度和第二旋转角度作为示例，通过角度补偿量进行温度补偿的具体实施过程如下：
在确定实线线条上的第一旋转角度θ处于[θ0，θ1]时，根据上述公式计算出角度补偿量Δθ：
Figure BDA0003978534060000142
在第一旋转角度θ的基础上减掉角度补偿量Δθ，得到第二旋转角度θ′，其计算公式如下所示：
θ′＝θ-Δθ
其中，第二旋转角度θ′处于虚线线条中，呈Y＝X的线性关系，以使得输出的第二旋转角度与旋转角度测量值相等。
本发明实施例通过构建第二映射关系，使得每一旋转角度测量值再对应区间内的校正过程均与上一区间进行关联，实现对多个旋转角度区间进行不同程度的分段校正，实现温度补偿的准确性和稳定性。
图7是本发明提供的磁编码器的校正装置的结构示意图。在上述任一实施例的基础上，如图7所示，该装置包括：温度获取模块710、温度关联模块720和校正模块730，其中：
温度获取模块710，用于在确定目标磁编码器处于工作状态的情况下，获取系统工作温度。
温度关联模块720，与所述温度获取模块710连接，用于根据目标关系库匹配到与所述系统工作温度对应的第一映射关系。
校正模块730，与所述温度关联模块720连接，用于根据所述第一映射关系，对所述目标磁编码器的第一旋转角度进行温度补偿，以确定第二旋转角度。
其中，所述目标关系库与所述目标磁编码器对应。所述第一映射关系包括系统工作温度范围内的旋转角度实际值和旋转角度测量值之间的对应关系。所述第一旋转角度为所述目标磁编码器在所述系统工作温度下所采集的旋转角度。所述第二旋转角度为所述目标磁编码器在所述系统工作温度下所输出的旋转角度。
具体地，温度获取模块710、温度关联模块720和校正模块730顺次电连接。
温度获取模块710在确定目标磁编码器处于工作状态的情况下，可以接收目标磁编码器内置的温度传感器在磁编码器工作过程中所实时采集的整个编码器内部的系统工作温度。
温度关联模块720利用在温度获取模块710中所获取到的系统工作温度作为检索信息，在目标关系库中进行查询匹配，其结果分为两种：匹配成功和匹配失败。
匹配成功，是当前的系统工作温度与本地存储的目标关系库中存储的信息能够匹配情况，说明磁编码器的校正装置曾执行过器件类型与目标磁编码器一样，且进行温度补偿的工作温度也相同的校正任务，并在对应的历史校正任务中，该工作温度下的旋转角度测量值根据对应第一映射关系进行校正，输出与旋转角度实际值接近的角度数据，故可从目标关系库抽取出与历史校正任务对应的第一映射关系。
校正模块730利用温度关联模块720所匹配到的映射关系对当前的系统工作温度所测量得到的第一旋转角度进行校正处理，将其校正至与旋转角度实际值相近或者相等的第二旋转角度后，由目标磁编码器输出。
可选地，该装置还包括温度划分模块和映射关系建立模块，其中：
温度划分模块，用于在确定所述系统工作温度与目标关系库匹配失败的情况下，在所述系统工作温度范围内设置N个温度点，得到N+1个温度区间。
映射关系建立模块，用于在确定所述系统工作温度处于目标温度区间的情况下，确定与所述目标温度区间对应的第二映射关系。
其中，所述目标温度区间为所述温度区间中的一个。所述N为正整数，且所述N取值越大，所述目标磁编码器输出的霍尔电势越接近线性。
可选地，映射关系建立模块包括角度划分单元和映射关系建立单元，其中：
角度划分单元，用于将所述目标温度区间对应的旋转角度范围内设置M个角度点，得到M+1个旋转角度区间。
映射关系建立单元，用于基于目标旋转角度测量值和目标旋转角度实际值，确定与各所述旋转角度区间对应的所述第二映射关系。
其中，所述目标旋转角度测量值包括所述旋转角度区间中的起始角度点和终止角度点分别对应的旋转角度测量值。所述目标旋转角度实际值包括所述旋转角度区间中的起始角度点和终止角度点分别对应的旋转角度实际值。所述M为正整数，且所述M取值越大，所述目标磁编码器的系统工作温度变化越接近线性。
可选地，校正模块730包括补偿确定单元和校正单元，其中：
补偿确定单元，用于基于所述第一映射关系和所述第一旋转角度，确定角度补偿量。
校正单元，用于基于所述第一旋转角度和所述角度补偿量，确定所述第二旋转角度。
可选地，补偿确定单元包括映射关系筛选子单元和补偿确定子单元，其中：
映射关系筛选子单元，用于在确定所述第一旋转角度处于目标旋转角度区间的情况下，从所述第一映射关系中筛选出与所述目标旋转角度区间对应的目标映射关系。
补偿确定子单元，用于基于所述第一旋转角度和所述目标映射关系，确定所述角度补偿量。
可选地，所述第一映射关系包括所述第二映射关系。
可选地，所述第二映射关系通过公式(1)获得：
Figure BDA0003978534060000171
其中，θ为处于所述旋转角度区间[θa，θ(a+1)]的旋转角度测量值。Δθ为θ处需要进行温度补偿的角度补偿量。θ(a)和θ(a+1)分别为旋转角度区间[θa，θ(a+1)]对应的目标旋转角度实际值。Δθa为θ(a)处对应的目标旋转角度测量值与目标旋转角度实际值之间的差值。Δθ(a+1)为θ(a+1)处对应的目标旋转角度测量值与目标旋转角度实际值之间的差值。
本发明实施例提供的磁编码器的校正装置，用于执行本发明上述磁编码器的校正方法，其实施方式与本发明提供的磁编码器的校正方法的实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。
本发明实施例基于系统工作温度决策直接进行校正时，利用与系统工作温度对应的第一映射关系对目标磁编码器进行测量所得到的第一旋转角度进行校正，以将校正后的第二旋转角度作为角度测量结果输出。能够通过映射关系削弱不同工作温度下旋转角度的实际值和测量值之间的差异，能避免温度在整个测量过程中所引起的误差，提高角度测量的精细性和准确性。
图8是本发明提供的磁编码器的结构示意图。在上述任一实施例的基础上，如图8所示，磁编码器包括同处于一条中心轴线且由下至上层叠布设的霍尔传感器810和磁码盘820，以及用于信号处理的信号处理电路830810820830，信号处理电路830用于执行如上任一项所述磁编码器的校正方法。
具体地，磁编码器由霍尔传感器810、磁码盘820和信号处理电路830构成。磁编码器能够对被测转轴的旋转角度进行检测，根据该旋转角度能够计算出与转轴(例如电机的转轴)连接的物体的位置以及速度等数据，在对旋转角度进行测量时，霍尔传感器810随着磁码盘820的旋转可以输出两路相位相差90°的正弦电压信号，并将相位超前90°的正弦信号为sin信号，相位滞后90°的正弦信号为cos信号，以根据这两路电压信号进行模数转换得到数字信号，再根据两路数字信号解码出编码器的磁码盘820(即被测转轴)的角度值，并对该角度值进行校正。其中：
霍尔传感器810用于将变化的磁场转化为输出电压的变化。
磁码盘820是指测量角位移的数字编码器，磁码盘820可以接收信号处理电路830输出的第二旋转角度，进行测量角度的前端显示。
信号处理电路830为一个包含有磁编码器的校正装置的集成电路，可以根据磁编码器内的霍尔传感器810以及其他磁感应元件所处运行环境的温度作为整个测量系统的系统工作温度，并对所产生的系统工作温度进行温度补偿，从该温度作用下测量得到的第一旋转角度校正至第二旋转角度。可以对整个测量系统的温度补偿，而不是仅对于霍尔元件本身的补偿。
本发明实施例基于系统工作温度决策直接进行校正时，利用与系统工作温度对应的第一映射关系对目标磁编码器进行测量所得到的第一旋转角度进行校正，以将校正后的第二旋转角度作为角度测量结果输出。能够通过映射关系削弱不同工作温度下旋转角度的实际值和测量值之间的差异，能避免温度在整个测量过程中所引起的误差，提高角度测量的精细性和准确性。
在上述任一实施例的基础上，所述霍尔传感器810为开关型霍尔传感器。
具体地，霍尔传感器810可以为由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成的开关型霍尔传感器，该类型传感器可以输出数字量。以使得针对磁编码器和磁场的温度进行补偿，完全基于数字电路，与模拟电路无关。
本发明实施例基于开关型霍尔传感器所采集的数字量，进行后续的算术运算和逻辑运算。能够适用于磁编码器的设计和分析的各个阶段，即使采用简单的设计技术和低成本，数字电路也可以提供良好的准确度和精度，提高角度测量的精细性和准确性。
另一方面，本发明还提供一种电子设备，该电子设备可以包括：处理器(processor)、通信接口(Communications Interface)、存储器(memory)和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行磁编码器的校正方法，该方法包括：在确定目标磁编码器处于工作状态的情况下，获取系统工作温度；根据目标关系库匹配到与所述系统工作温度对应的第一映射关系；基于所述第一映射关系，对所述目标磁编码器的第一旋转角度进行温度补偿，以确定第二旋转角度；其中，所述目标关系库与所述目标磁编码器对应；所述第一映射关系包括系统工作温度范围内的旋转角度实际值和旋转角度测量值之间的对应关系；所述第一旋转角度为所述目标磁编码器在所述系统工作温度下所采集的旋转角度；所述第二旋转角度为所述目标磁编码器在所述系统工作温度下所输出的旋转角度。
此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的磁编码器的校正方法，该方法包括：在确定目标磁编码器处于工作状态的情况下，获取系统工作温度；根据目标关系库匹配到与所述系统工作温度对应的第一映射关系；基于所述第一映射关系，对所述目标磁编码器的第一旋转角度进行温度补偿，以确定第二旋转角度；其中，所述目标关系库与所述目标磁编码器对应；所述第一映射关系包括系统工作温度范围内的旋转角度实际值和旋转角度测量值之间的对应关系；所述第一旋转角度为所述目标磁编码器在所述系统工作温度下所采集的旋转角度；所述第二旋转角度为所述目标磁编码器在所述系统工作温度下所输出的旋转角度。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的磁编码器的校正方法，该方法包括：在确定目标磁编码器处于工作状态的情况下，获取系统工作温度；根据目标关系库匹配到与所述系统工作温度对应的第一映射关系；基于所述第一映射关系，对所述目标磁编码器的第一旋转角度进行温度补偿，以确定第二旋转角度；其中，所述目标关系库与所述目标磁编码器对应；所述第一映射关系包括系统工作温度范围内的旋转角度实际值和旋转角度测量值之间的对应关系；所述第一旋转角度为所述目标磁编码器在所述系统工作温度下所采集的旋转角度；所述第二旋转角度为所述目标磁编码器在所述系统工作温度下所输出的旋转角度。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种磁编码器的校正方法，其特征在于，包括：
在确定目标磁编码器处于工作状态的情况下，获取系统工作温度；
根据目标关系库匹配到与所述系统工作温度对应的第一映射关系；
基于所述第一映射关系，对所述目标磁编码器的第一旋转角度进行温度补偿，以确定第二旋转角度；
其中，所述目标关系库与所述目标磁编码器对应；所述第一映射关系包括系统工作温度范围内的旋转角度实际值和旋转角度测量值之间的对应关系；所述第一旋转角度为所述目标磁编码器在所述系统工作温度下所采集的旋转角度；所述第二旋转角度为所述目标磁编码器在所述系统工作温度下所输出的旋转角度。
2.根据权利要求1所述的磁编码器的校正方法，其特征在于，在确定目标磁编码器处于工作状态的情况下，获取所述系统工作温度之后，还包括：
在确定所述系统工作温度与目标关系库匹配失败的情况下，在所述系统工作温度范围内设置N个温度点，得到N+1个温度区间；
在确定所述系统工作温度处于目标温度区间的情况下，确定与所述目标温度区间对应的第二映射关系；
其中，所述目标温度区间为所述温度区间中的一个；所述N为正整数，且所述N取值越大，所述目标磁编码器输出的霍尔电势越接近线性。
3.根据权利要求2所述的磁编码器的校正方法，其特征在于，在确定所述系统工作温度处于目标温度区间的情况下，确定与所述目标温度区间对应的第二映射关系，包括：
将所述目标温度区间对应的旋转角度范围内设置M个角度点，得到M+1个旋转角度区间；
基于目标旋转角度测量值和目标旋转角度实际值，确定与各所述旋转角度区间对应的所述第二映射关系；
其中，所述目标旋转角度测量值包括所述旋转角度区间中的起始角度点和终止角度点分别对应的旋转角度测量值；所述目标旋转角度实际值包括所述旋转角度区间中的起始角度点和终止角度点分别对应的旋转角度实际值；所述M为正整数，且所述M取值越大，所述目标磁编码器的系统工作温度变化越接近线性。
4.根据权利要求1任一所述的磁编码器的校正方法，其特征在于，所述基于所述第一映射关系，对所述目标磁编码器的第一旋转角度进行温度补偿，以确定第二旋转角度，包括：
基于所述第一映射关系和所述第一旋转角度，确定角度补偿量；
基于所述第一旋转角度和所述角度补偿量，确定所述第二旋转角度。
5.根据权利要求4所述的磁编码器的校正方法，其特征在于，所述基于所述第一映射关系和所述第一旋转角度，确定角度补偿量，包括：
在确定所述第一旋转角度处于目标旋转角度区间的情况下，从所述第一映射关系中筛选出与所述目标旋转角度区间对应的目标映射关系；
基于所述第一旋转角度和所述目标映射关系，确定所述角度补偿量。
6.根据权利要求4或5所述的磁编码器的校正方法，其特征在于，所述第一映射关系包括所述第二映射关系。
7.根据权利要求6所述的磁编码器的校正方法，其特征在于，所述第二映射关系通过公式(1)获得：
Figure FDA0003978534050000021
其中，θ为处于所述旋转角度区间[θa，θ(a+1)]的旋转角度测量值。Δθ为θ处需要进行温度补偿的角度补偿量。θ(a)和θ(a+1)分别为旋转角度区间[θa，θ(a+1)]对应的目标旋转角度实际值。Δθa为θ(a)处对应的目标旋转角度测量值与目标旋转角度实际值之间的差值。Δθ(a+1)为θ(a+1)处对应的目标旋转角度测量值与目标旋转角度实际值之间的差值。
8.一种磁编码器的校正装置，其特征在于，包括：
温度获取模块，用于在确定目标磁编码器处于工作状态的情况下，获取系统工作温度；
温度关联模块，与所述温度获取模块连接，用于根据目标关系库匹配到与所述系统工作温度对应的第一映射关系；
校正模块，与所述温度关联模块连接，用于根据所述第一映射关系，对所述目标磁编码器的第一旋转角度进行温度补偿，以确定第二旋转角度；
其中，所述目标关系库与所述目标磁编码器对应；所述第一映射关系包括系统工作温度范围内的旋转角度实际值和旋转角度测量值之间的对应关系；所述第一旋转角度为所述目标磁编码器在所述系统工作温度下所采集的旋转角度；所述第二旋转角度为所述目标磁编码器在所述系统工作温度下所输出的旋转角度。
9.一种磁编码器，包括同处于一条中心轴线且由下至上层叠布设的霍尔传感器和磁码盘，以及用于信号处理的信号处理电路，其特征在于，所述信号处理电路用于执行如权利要求1至7任一项所述磁编码器的校正方法。
10.根据权利要求9所述的磁编码器，其特征在于，所述霍尔传感器为开关型霍尔传感器。
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