CN115950469A - 单圈绝对值编码器断电校正方法与设备 - Google Patents

单圈绝对值编码器断电校正方法与设备 Download PDF

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CN115950469A
CN115950469A CN202211308522.9A CN202211308522A CN115950469A CN 115950469 A CN115950469 A CN 115950469A CN 202211308522 A CN202211308522 A CN 202211308522A CN 115950469 A CN115950469 A CN 115950469A
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邱平
周兴荣
居文宝
王英
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Abstract

本发明公开了单圈绝对值编码器断电校正方法与设备，属于编码器技术领域。本发明通过设置一个方向的位移分界线数，结合记录的编码器断电瞬间的第一圈数和第一位置点圈内编码读数，以及恢复供电瞬间的第二位置点圈内编码读数，利用位移分界线数确定可能的位移区间，以及计圈位置点/零点、记录位置点与位移区间之间的位置关系，或者利用位移分界线、计圈位置点编码读数/零点、记录位置点编码读数之间的数值关系，对恢复供电瞬间的第二圈数进行校正。本发明在不采用任何备用电源的情况下，能够保证编码器在断电后发生位移后重新上电时准确的位置数据，允许断电后最大位移达到编码器分辨率减一，极大的扩展了单圈绝对值编码器的使用场合。

Description

单圈绝对值编码器断电校正方法与设备
技术领域
本发明涉及一种单圈绝对值编码器断电校正方法与设备，属于编码器技术领域。
背景技术
旋转编码器是一种测量旋转轴位置或转速的装置，按编码形式可分为增量式和绝对值式，按计圈方式可分为单圈编码器和多圈编码器。在应用多圈编码器的场合可直接使用机械多圈编码器或电子计圈方式加单圈编码器。机械多圈编码器一般是由齿轮传动的多圈计数机构组成，其最大的优点是能提供绝对位置信息，断电后也能记录编码器的绝对位置，但其计量范围受限、结构复杂、体积大、成本高。电子多圈一般由单圈绝对值编码器加电子计圈组成，电子计圈的编码器一般都要带后备电源供电，以保证断电后发生多圈位移输出正常。电子计圈编码器计圈范围大、使用更灵活、结构简单、成本低、应用广泛。但缺点是断电后如果发生一定位移时则可能产生误差。比如，突然断电惯性作用使正在旋转的转动轴产生角位移；同样，振动或机械配合磨损间隙等因素，也会导致转动轴发生位移，重新上电后编码器位置指示可能发生位置误差。
对于上述问题，一般会要求重新校准编码器，或在设计时就选用机械计圈或带备用电源供电的电子计圈编码器解决问题。例如，中国发明专利申请CN202110167352.6公开了一种绝对编码器的圈数解码方法、装置、系统，其方法包括：当主电源为主编码组件和备编码组件正常供电时，采集主编码组件输出的主编码信号和备编码组件输出的备编码信号；对主编码信号进行解码运算，获得并输出包括第一圈数值和单圈位置的绝对位置；对备编码信号进行解码运算，获得并记录第二圈数值；当主电源断电，备电源为备编码组件供电时，采集备编码组件输出的备编码信号，并获得第二圈数值；当主电源断电后再次上电时，根据当前时刻的当前单圈位置和码道零点位置偏差确定圈数校正值，根据圈数校正值对当前第二圈数值校正并以校正后的当前第二圈数值作为当前圈数值输出。该方法避免了主电源意外断电导致绝对位置中的圈数值不准确的问题，提高了绝对式编码器的测量精度，但需要配置主、备编码组件，且配置备用电源为备编码组件供电。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术的不足，本发明目的在于提供一种单圈绝对值编码器断电校正方法与设备，对于单圈绝对值编码器的多圈应用场合，在不采用任何备用电源或电池的情况下，能够在编码器断电后重新上电时进行位置校正，保证编码器在断电后发生位移后重新上电时保证正确的位置数据。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明提供的一种单圈绝对值编码器断电校正方法，包括如下步骤：
获取记录的编码器电源断开瞬间的第一圈数N和第一位置点B的圈内编码读数U；
获取设置的编码器断电后相对于B的位移分界线数K，K∈[0，Q)，Q为编码器单圈总线数；根据U和K确定编码器断电后存在的位移区域，包括沿编码数值增加方向的第一位移区域和/或沿编码数值减小方向的第二位移区域；
获取记录的编码器恢复供电瞬间的第二位置点E的圈内编码读数V；
根据编码器计圈位置点Z和第二位置点E与第一位移区域和/或第二位移区域的位置关系，在第一圈数N的基础上对编码器恢复供电瞬间的第二圈数M进行校正。
进一步地，所述校正方法中，当Z和E同时位于第一位移区域，且E相对于Z在编码数值增加方向上时，M＝N+1；当Z和E同时位于第二位移区域，且E相对于Z在编码数值减小方向上时，M＝N-1；其余情况M＝N。
进一步地，所述校正方法中，当K的方向预设为与编码器读数减小方向相同时，编码器读数增加方向的位移分界线数为Q-1-K；当K的方向预设为与编码器读数增加方向相同时，编码器读数减小方向的位移分界线数为Q-1-K。
进一步地，所述校正方法中，当K∈(0，Q)时，根据U和K将编码器断电后存在的位移区域分为第一位移区域和第二位移区域；
当K的方向预设为与编码器读数减小方向相同时，第一位移区域的圈内编码读数范围为(U，Q-1]∪[0，U-K)，U≥K；或者(U，Q+U-K)，U＜K；第二位移区域的圈内编码读数范围为[U-K，U)，U≥K；或者[Q+U-K，Q-1]∪[0，U)，U＜K；
当K的方向预设为与编码器读数增加方向相同时，第一位移区域的圈内编码读数范围为(U，U+K]，U+K<Q；或者(U，Q-1]∪[0，U+K-Q]，U+K≥Q；第二位移区的圈内编码读数范围为(U+K，Q-1]∪[0，U)，U+K<Q；或者(U+K-Q，U)，U+K≥Q。
进一步地，所述校正方法中，当预设编码器读数减小方向的K＝0时，编码器断电后只存在第一位移区域，若E相对于Z在编码数值增加方向上，则M＝N+1，否则M＝N；当预设编码器读数增加方向的K＝0时，编码器断电后只存在第二位移区域，若E相对于Z在编码数值减小方向上，则M＝N-1，否则M＝N。
进一步地，所述校正方法中，当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数减小方向相同，且U＜K时，设G为Z的圈内编码读数；若G∈(U，Q+U-K)，V∈(U，Q+U-K)，且V≥G；则M＝N+1；若G∈[Q+U-K，Q-1]，V∈[Q+U-K，Q-1]，且V＜G；或者G∈[0，U)，V∈[0，U)，且V＜G；或者G∈[0，U)，V∈[Q+U-K，Q-1]；则M＝N-1；当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数减小方向相同，且U≥K时，若G∈(U，Q-1]，V∈(U，Q-1]，且V≥G；或者G∈[0，U-K)，V∈[0，U-K)，且V≥G；或者G∈(U，Q-1]，V∈[0，U-K)；则M＝N+1；若G∈[U-K，U)，V∈[U-K，U)，且V＜G，则M＝N-1；当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数增加方向相同，且U+K<Q时，若G∈(U，U+K]，V∈(U，U+K]，且V≥G；则M＝N+1；若G∈(U+K，Q-1]，V∈(U+K，Q-1]，且V＜G；或者G∈[0，U)，V∈[0，U)，且V＜G；或者G∈[0，U)，V∈(U+K，Q-1]；则M＝N-1；当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数增加方向相同，且U+K≥Q时，若G∈(U，Q-1]，V∈(U，Q-1]，且V≥G；或者G∈[0，U+K-Q]，V∈[0，U+K-Q]，且V≥G；或者G∈(U，Q-1]，V∈[0，U+K-Q]；则M＝N+1；若G∈(U+K-Q，U)，V∈(U+K-Q，U)，且V＜G，则M＝N-1。
本发明还提供的一种单圈绝对值编码器断电校正方法，包括如下步骤：
获取记录的编码器电源断开瞬间的第一圈数N和第一位置点B的圈内编码读数U；
获取设置的编码器断电后相对于B的位移分界线数K，K∈[0，Q)，Q为编码器单圈总线数；根据U和K确定编码器断电后存在的位移区域，包括沿编码数值增加方向的第一位移区域和/或沿编码数值减小方向的第二位移区域；
获取记录的编码器恢复供电瞬间的第二位置点E的圈内编码读数V；
根据编码器零点和第二位置点E与第一位移区域和/或第二位移区域的位置关系，在第一圈数N的基础上对编码器恢复供电瞬间的第二圈数M进行校正。
进一步地，所述校正方法中，当E和零点同时位于第一位移区域，且E位于零点沿编码数值增加方向上时，M＝N+1；当E和零点同时位于第二位移区域，且E位于零点沿编码数值减小方向上时，M＝N-1；其余情况M＝N。
进一步地，所述校正方法中，当K的方向预设为与编码器读数减小方向相同时，编码器读数增加方向的位移分界线数为Q-1-K；当K的方向预设为与编码器读数增加方向相同时，编码器读数减小方向的位移分界线数为Q-1-K。
进一步地，所述校正方法中，当K∈(0，Q)时，根据U和K将编码器断电后存在的位移区域分为第一位移区域和第二位移区；
当K的方向预设为与编码器读数减小方向相同时，第一位移区域的圈内编码读数范围为(U，Q-1]∪[0，U-K)，U≥K；或者(U，Q+U-K)，U＜K；第二位移区域的圈内编码读数范围为[U-K，U)，U≥K；或者[Q+U-K，Q-1]∪[0，U)，U＜K；
当K的方向预设为与编码器读数增加方向相同时，第一位移区域的圈内编码读数范围为(U，U+K]，U+K<Q；或者(U，Q-1]∪[0，U+K-Q]，U+K≥Q；第二位移区的圈内编码读数范围为(U+K，Q-1]∪[0，U)，U+K<Q；或者(U+K-Q，U)，U+K≥Q。
进一步地，所述校正方法中，当预设编码器读数减小方向的K＝0时，编码器断电后只存在第一位移区域，若E相对于零点在编码数值增加方向上，则M＝N+1，否则M＝N；
当预设编码器读数增加方向的K＝0时，编码器断电后只存在第二位移区域，若E相对于零点在编码数值减小方向上，则M＝N-1，否则M＝N。
进一步地，所述校正方法中，当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数减小方向相同时，若U≥K，且V＜U-K；则M＝N+1；若U＜K，且V≥Q+U-K，则M＝N-1；
当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数增加方向相同时，若U+K≥Q，且V≤U+K-Q；则M＝N+1；若U+K<Q，且V＞U+K，则M＝N-1。
本发明还提供的一种单圈绝对值编码器断电校正方法，包括如下步骤：
获取记录的编码器电源断开瞬间的第一圈数N和第一位置点圈内编码读数U；
获取设置的编码器断电后相对于第一位置点的位移分界线数K，K∈[0，Q)，Q为编码器单圈总线数；
获取记录的编码器恢复供电瞬间的第二位置点圈内编码读数V；
根据第一圈数N、第一位置点圈内编码读数U、位移分界线数K和第二位置点圈内编码读数V对编码器恢复供电瞬间的第二圈数M进行校正。
进一步地，所述校正方法中，当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数减小方向相同时，若U≥K，且V＜U-K；则M＝N+1；若U＜K，且V≥Q+U-K，则M＝N-1；其余情况M＝N；
当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数增加方向相同时，若U≥Q-K，且V≤U+K-Q；则M＝N+1；若U<Q-K，且V＞U+K，则M＝N-1；其余情况M＝N。
进一步地，所述校正方法中，当预设编码器读数减小方向的K＝0时，若V＜U；则M＝N+1；否则M＝N；当预设编码器读数增加方向的K＝0时，若V＞U，则M＝N-1；否则M＝N。
进一步地，所述校正方法中，若编码器计圈位置点不在零点，将U和V根据计圈位置点圈内编码读数G进行相对位置变换，利用变换后的U’和V’，以零点为计圈点对第二圈数M进行校正。
进一步地，上述所有校正方法中，可以根据校正后的第二圈数M计算出编码器恢复供电瞬间的准确位置为M×Q+V；或者根据校正后的第二圈数M对编码器记录的圈数进行验证。
进一步地，上述所有校正方法中，所述位移分界线数K预先设置，或者根据编码器电源断开瞬间的旋转方向和旋转速度动态设置。
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，所述计算机程序被加载至处理器时实现上述任一单圈绝对值编码器断电校正方法。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明提供的单圈绝对值编码器断电校正方法，通过设置一个方向的位移分界线数，结合记录的编码器断电瞬间的第一圈数和第一位置点圈内编码读数，以及恢复供电瞬间的第二位置点圈内编码读数，利用位移分界线数确定可能的位移区间，以及计圈位置点/零点、记录位置点与位移区间之间的位置关系，或者利用位移分界线、计圈位置点编码读数/零点、记录位置点编码读数之间的数值关系，对恢复供电瞬间的第二圈数进行校正，基于校正后的圈数即可以计算出编码器恢复供电瞬间的准确位置。此过程不需要对编码器的硬件结构做调整，不依赖与任何备用电源。此外，本发明还可以进一步根据断电前的旋转方向和速度预判断电后可能产生的位移方向，对位移分界线数进行动态设置，最大程度地消除了在断电后可能产生的位移，最大允许断电后位移范围可以达到编码器单圈总线数(即编码器分辨率)减一，极大的扩展了单圈绝对值编码器的应用范围，具有良好的经济和社会效益。
附图说明
图1是本发明实施例一的方法流程图。
图2、图3是K方向为编码器读数减小方向的校正方法示意图。
图4、图5是K方向为编码器读数增加方向的校正方法示意图。
图6、图7是K方向为编码器读数减小方向的校正方法示意图(示意位移区域编码读数范围)。
图8、图9是K方向为编码器读数增加方向的校正方法示意图(示意位移区域编码读数范围)。
图10是本发明实施例四的方法流程图。
图11是本发明实施例七的方法流程图。
图12、图13是K方向为编码器读数减小方向、计圈点为零点的校正方法示意图。
图14、图15是K方向为编码器读数增加方向、计圈点为零点的校正方法示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例一
本发明实施例提供的一种单圈绝对值编码器断电校正方法，包括如下步骤：获取记录的编码器电源断开瞬间的第一圈数N和第一位置点B的圈内编码读数U；获取设置的编码器断电后相对于B的位移分界线数K，根据U和K确定编码器断电后存在的位移区域，包括沿编码数值增加方向的第一位移区域和/或沿编码数值减小方向的第二位移区域；获取记录的编码器恢复供电瞬间的第二位置点E的圈内编码读数V；根据编码器计圈位置点Z和第二位置点E与第一位移区域和/或第二位移区域的位置关系，在第一圈数N的基础上对编码器恢复供电瞬间的第二圈数M进行校正。
本发明实施例中最大允许断电后位移范围可以达到编码器单圈总线数Q减一，设置的位移分界线数K的取值范围为[0,Q)，K是整数，取值范围也可以写成[0,Q-1]。位移分界线数K具有方向性，可以预设为沿编码数值减小方向(简称负向)，或者预设为沿编码数值增加方向(简称正向)。编码器断电后上电前期间的正向位移分界线和反向位移分界线的和为Q-1。当预设正向位移分界线数K为0时，即编码器断电后不存在向编码数值增加方向位移的情况，也即只存在第二位移区域；当预设反向位移分界线数K为0时，即编码器断电后不存在向编码数值减小方向位移的情况，也即只存在第一位移区域。
当位移分界线数K的取值范围在(0,Q)时，根据断电时位置点(即第一位置点B)和位移分界线数能够确定编码器断电后存在的上述的第一位移区域和第二位移区域，编码器恢复供电时，编码器计圈位置点Z和上电位置点(即第二位置点E)与两个位移区域的位置关系存在多种情形，一般情形下，断电至恢复供电的过程中，只要实际位移不过计圈位置点，上电后圈数(即第二圈数M)和断电时记录的圈数(即第一圈数)是相同的，即M＝N。只有在如图2至图5的几个情形需要对圈数进行调整。
图2、3示意的是位移分界线数K的方向预设为与编码器读数减小方向相同时的情形，即设置了反向位移分界线数K。当Z和E同时位于第一位移区域，且E相对于Z在编码数值增加方向上时，M＝N+1；当Z和E同时位于第二位移区域，且E相对于Z在编码数值减小方向上时，M＝N-1。
图4、5示意的是位移分界线数K的方向预设为与编码器读数增加方向相同时的情形，即设置了正向位移分界线数K。当Z和E同时位于第一位移区域，且E相对于Z在编码数值增加方向上时，M＝N+1；当Z和E同时位于第二位移区域，且E相对于Z在编码数值减小方向上时，M＝N-1。
综上，不论位移分界线数K方向如何设定，都可以根据如下规则对圈数进行校正：当Z和E同时位于第一位移区域，且E相对于Z在编码数值增加方向上时，M＝N+1；当Z和E同时位于第二位移区域，且E相对于Z在编码数值减小方向上时，M＝N-1；其余情况M＝N。
实施例二
本发明实施例在实施例一的基础上对两个位移区域的圈内编码读数范围进一步分情况做了细化表述。具体地，当位移分界线数K∈(0，Q)时，根据第一位置点B的圈内编码读数U和K将编码器断电后存在的位移区域分为第一位移区域和第二位移区。
当K的方向预设成与编码器读数减小方向相同，即设置了反向位移分界线数，如图6，U≥K时，第一位移区域的圈内编码读数范围为(U，Q-1]∪[0，U-K)；第二位移区域的圈内编码读数范围为[U-K，U)。如图7，U＜K时，第一位移区域的圈内编码读数范围为(U，Q+U-K)；第二位移区域的圈内编码读数范围为[Q+U-K，Q-1]∪[0，U)。∪表示范围的并集。
当K的方向预设成与编码器读数增加方向相同，即设置了正向位移分界线数，如图8，U+K<Q时，第一位移区域的圈内编码读数范围为(U，U+K]；第二位移区的圈内编码读数范围为(U+K，Q-1]∪[0，U)。如图9，U+K≥Q时，第一位移区域的圈内编码读数范围为(U，Q-1]∪[0，U+K-Q]；第二位移区的圈内编码读数范围为(U+K-Q，U)。
基于上述两个位移区域的编码读数范围，可以得到更为详细的校正圈数计算规则。设G为编码器计圈位置点Z的圈内编码读数。
当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数减小方向相同，且U＜K时，若G∈(U，Q+U-K)，V∈(U，Q+U-K)，且V≥G；则M＝N+1；若G∈[Q+U-K，Q-1]，V∈[Q+U-K，Q-1]，且V＜G；或者G∈[0，U)，V∈[0，U)，且V＜G；或者G∈[0，U)，V∈[Q+U-K，Q-1]；则M＝N-1；
当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数减小方向相同，且U≥K时，若G∈(U，Q-1]，V∈(U，Q-1]，且V≥G；或者G∈[0，U-K)，V∈[0，U-K)，且V≥G；或者G∈(U，Q-1]，V∈[0，U-K)；则M＝N+1；若G∈[U-K，U)，V∈[U-K，U)，且V＜G，则M＝N-1；
当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数增加方向相同，且U+K<Q时，若G∈(U，U+K]，V∈(U，U+K]，且V≥G；则M＝N+1；若G∈(U+K，Q-1]，V∈(U+K，Q-1]，且V＜G；或者G∈[0，U)，V∈[0，U)，且V＜G；或者G∈[0，U)，V∈(U+K，Q-1]；则M＝N-1；
当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数增加方向相同，且U+K≥Q时，若G∈(U，Q-1]，V∈(U，Q-1]，且V≥G；或者G∈[0，U+K-Q]，V∈[0，U+K-Q]，且V≥G；或者G∈(U，Q-1]，V∈[0，U+K-Q]；则M＝N+1；若G∈(U+K-Q，U)，V∈(U+K-Q，U)，且V＜G，则M＝N-1。
实施例三
本发明实施例是在实施例一的基础上，针对K＝0的情况的特别说明。当预设编码器读数减小方向的K＝0时，编码器断电后只存在第一位移区域，若E相对于Z在编码数值增加方向上，则M＝N+1，否则M＝N；
当预设编码器读数增加方向的K＝0时，编码器断电后只存在第二位移区域，若E相对于Z在编码数值减小方向上，则M＝N-1，否则M＝N。
实施例四
本发明实施例与实施例一相比，主要区别在于本发明实施例中编码器计圈位置点即为零点。如图10所示，本发明实施例提供的一种单圈绝对值编码器断电校正方法，包括如下步骤：获取记录的编码器电源断开瞬间的第一圈数N和第一位置点B的圈内编码读数U；获取设置的编码器断电后相对于B的位移分界线数K，根据U和K确定编码器断电后存在的位移区域，包括沿编码数值增加方向的第一位移区域和/或沿编码数值减小方向的第二位移区域；获取记录的编码器恢复供电瞬间的第二位置点E的圈内编码读数V；根据编码器零点和第二位置点E与第一位移区域和/或第二位移区域的位置关系，在第一圈数N的基础上对编码器恢复供电瞬间的第二圈数M进行校正。
同样地，当E和零点同时位于第一位移区域，且E位于零点沿编码数值增加方向上时，M＝N+1；当E和零点同时位于第二位移区域，且E位于零点沿编码数值减小方向上时，M＝N-1；其余情况M＝N。
实施例五
本发明实施例在实施例四的基础上，结合两个位移区域的编码读数范围，详细说明校正圈数计算规则。
当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数减小方向相同时，若U≥K，且V＜U-K；则M＝N+1；若U＜K，且V≥Q+U-K，则M＝N-1。
当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数增加方向相同时，若U+K≥Q，且V≤U+K-Q；则M＝N+1；若U+K<Q，且V＞U+K，则M＝N-1。
实施例六
本发明实施例是在实施例四的基础上，针对K＝0的情况的特别说明。
当预设编码器读数减小方向的K＝0时，编码器断电后只存在第一位移区域，若E相对于零点在编码数值增加方向上，则M＝N+1，否则M＝N；
当预设编码器读数增加方向的K＝0时，编码器断电后只存在第二位移区域，若E相对于零点在编码数值减小方向上，则M＝N-1，否则M＝N。
实施例七
对于编码器计圈位置点即为零点时，本发明实施例提供的一种更为简化的单圈绝对值编码器断电校正方法，如图11所示，包括：获取记录的编码器电源断开瞬间的第一圈数N和第一位置点圈内编码读数U；获取设置的编码器断电后相对于第一位置点的位移分界线数K；获取记录的编码器恢复供电瞬间的第二位置点圈内编码读数V；根据第一圈数N、第一位置点圈内编码读数U、位移分界线数K和第二位置点圈内编码读数V对编码器恢复供电瞬间的第二圈数M进行校正。
可以采用的具体计算规则如下：
当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数减小方向相同时：
若U≥K，且V＜U-K；则M＝N+1；
若U＜K，且V≥Q+U-K，则M＝N-1；
其余情况M＝N；
当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数增加方向相同时：
若U≥Q-K，且V≤U+K-Q；则M＝N+1；
若U<Q-K，且V＞U+K，则M＝N-1；其余情况M＝N。
此外，当预设编码器读数减小方向的K＝0时，若V＜U；则M＝N+1；否则M＝N；当预设编码器读数增加方向的K＝0时，若V＞U，则M＝N-1；否则M＝N。
实施例八
本发明实施例以360线的编码器，即编码器单圈总线数Q为360，对编码器断电校正方法进行示例性说明。同样，设置编码器断电后恢复供电前期间的任一方向位移分界线K。如图12、13，设置反向(编码读数减少方向)位移分界线数K，则正向(编码读数增加方向)位移分界线数为360-K-1。
断开编码器电源瞬间，记录编码器第一圈数N和第一位置点B的圈内编码读数U，则编码器断电时的位置为Sq＝N×360+U，其中运算单位是线。
恢复编码器供电瞬间，记录编码器的第二位置点E的圈内编码读数V。
可以直接根据编码器断电时的第一圈数N、圈内编码读数U、位移分界线数K及恢复供电时编码器的圈内编码读数V计算出校正后的编码器圈数M。
K的方向预设为与编码器读数减小方向，K∈(0，360)，则：
当U≥K且V＜U-K时：M＝N+1；
当U＜K和V≥360+U-K时：M＝N-1；
其余所有情况：M＝N；
编码器上电校正后的准确位置为Sx＝M×360+V。
实施例九
编码器单圈总线数通常称为编码器的分辨率，表示编码器圆周分割的线数,数值大则编码器的解析精度高，应用于高精度要求的场合，编码器常用二进制位表示分辨率精度，如10位编码器则分辨率是1024。本发明实施例以12位编码器为例，即编码器单圈总线数Q为4096，对编码器断电校正方法进行示例性说明。同样，设置编码器断电后恢复供电前期间的任一方向位移分界线K。如图14、15，设置正向(编码读数增加方向)位移分界线数K，则反向(编码读数减小方向)位移分界线数为4096-K-1。
断开编码器电源瞬间，记录编码器第一圈数N和第一位置点B的圈内编码读数U，则编码器断电时的位置为Sq＝N×4096+U，其中运算单位是线。
恢复编码器供电瞬间，记录编码器的第二位置点E的圈内编码读数V。
可以直接根据编码器断电时的第一圈数N、圈内编码读数U、位移分界线数K及恢复供电时编码器的圈内编码读数V计算出校正后的编码器圈数M。
K的方向预设为与编码器读数增加方向，K∈(0，4096)，则：
当U≥4096-K且V≤U+K-4096时：M＝N+1；
当U<4096-K且V＞U+K时：M＝N-1；
其余所有情况：M＝N；
编码器上电校正后的准确位置为Sx＝M×4096+V。
实施例十
绝大多数应用情况下编码器的计圈位置点是编码器的零点(即编码读数为0的点)。本发明实施例在实施例七的基础上，考虑在一些特别的情况下，设计编码器的计圈位置点不在零点时的圈数校正方法。本发明实施例采用一种简单的位置变换方法，在获取到圈内编码读数时，相对于计圈位置点圈内编码读数进行固定差值变换，再利用变换后的数值，以零点为计圈点进行圈数校正。
具体地，设计圈位置点圈内编码读数为G，任意一点的圈内编码读数X转换为对应的运算用圈内编码读数X’，相当于将计圈点变换为零点。具体转换方法如下：
当X≥G时，X’＝X-G；
当X＜G时，X’＝Q-G+X；
将U和V根据G进行相对位置变换，利用变换后的U’和V’，即可以以零点为计圈点对第二圈数M进行校正。
采用相对位置变换的方法后，编码器断电时的位置Sq＝N×Q+U，以及编码器上电校正后的位置Sx＝M×Q+V，中的U和V采用变换后的U’和V’计算。
实施例十一
在实际应用中考虑影响断电后各种位移因素，如转动轴机械磨损、振动等都会引起断电后转动轴产生位移，通常根据使用情况和经验设置一个方向位移分界线数K就可以满足位移校正要求。
在一些应用场合，旋转方向随时切换，同时在突然断电时可能速度也不同,这时可以根据旋转方向和旋转速度预先判定断电后可能的位移方向，同时根据速度大小动态调整位移分界线数K，这样可以动态补偿由于旋转方向和速度变化而产生的位移。
例如对于单圈总线数为4096的12位编码器，根据使用设备综合因素及经验设置编码读数增加方向的位移分界线数为3000，则编码读数减少方向的位移分界线数为4096-3000-1＝1095。
断开编码器电源瞬间，记录编码器当前圈数和当前位置编码读数，则当编码器断电后能保证正确位置的允许位移是沿编码器位置编码读数增加方向为3000，沿编码器位置编码读数减少方向为1095。
如果考虑旋转方向和速度，则对上述位移分界线数进行动态调整。断开编码器电源瞬间，记录编码器当前圈数和当前位置编码读数，同时记录旋转方向和旋转速度，根据旋转方向和旋转速度对位移分界线数进行动态调整。
如果旋转方向为正向(即编码读数增加方向)，预先判定断电后由于速度影响的位移方向为正向，根据速度大小适当调整位移分界线数。例如上述设置编码读数增加方向的位移分界线数为3000，调整到4000，则编码读数减少方向的位移分界线数为4096-4000-1＝95。
如果旋转方向为反向(即编码读数减小方向)，预先判定断电后由于速度影响的位移方向为反向，根据速度大小适当调整位移分界线数。例如如调整编码读数增加方向的位移分界线数由3000调整到2000，则编码读数减少方向的位移分界线数为4096-2000-1＝2095。
上述实例通过对编码器断电时旋转方向和旋转速度预估判断突然断电后可能的位移增量，动态调整位移分界线数正反向大小，最大程度的增加了断电后允许的位移范围。
实施例十二
本发明实施例提供的一种电子设备，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，该计算机程序被加载至处理器时实现前述的各实施例的单圈绝对值编码器断电校正方法的步骤。
上述实施例中校正后的第二圈数M一般用于计算编码器恢复供电瞬间的准确位置，也可以用于对多圈编码器的记录的圈数进行验证。比如实际应用中，用电池或备用电源供电采用电子计圈的单圈绝对值编码器或者机械计圈的多圈编码器计圈系统发生故障时，可用本发明方法对计圈进行断电后位移进行验证，当电池或备用电源或机械计圈系统发生故障时及时给出提示信息，增强系统的可靠性。
需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示存在先后顺序、相对重要性等实际关系。
上述实施例提供的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。
本说明书采用递进的方式描述的实施例，重点说明的是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

Claims (19)

1.单圈绝对值编码器断电校正方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取记录的编码器电源断开瞬间的第一圈数N和第一位置点B的圈内编码读数U；
获取设置的编码器断电后相对于B的位移分界线数K，K∈[0，Q)，Q为编码器单圈总线数；根据U和K确定编码器断电后存在的位移区域，包括沿编码数值增加方向的第一位移区域和/或沿编码数值减小方向的第二位移区域；
获取记录的编码器恢复供电瞬间的第二位置点E的圈内编码读数V；
根据编码器计圈位置点Z和第二位置点E与第一位移区域和/或第二位移区域的位置关系，在第一圈数N的基础上对编码器恢复供电瞬间的第二圈数M进行校正。
2. 根据权利要求1所述的单圈绝对值编码器断电校正方法，其特征在于：当Z和E同时位于第一位移区域，且E相对于Z在编码数值增加方向上时，M=N+1；当Z和E同时位于第二位移区域，且E相对于Z在编码数值减小方向上时，M= N-1；其余情况M=N。
3.根据权利要求1所述的单圈绝对值编码器断电校正方法，其特征在于：
当K的方向预设为与编码器读数减小方向相同时，编码器读数增加方向的位移分界线数为Q-1-K；当K的方向预设为与编码器读数增加方向相同时，编码器读数减小方向的位移分界线数为Q-1-K。
4.根据权利要求1所述的单圈绝对值编码器断电校正方法，其特征在于：当K∈(0，Q)时，根据U和K将编码器断电后存在的位移区域分为第一位移区域和第二位移区域；
当K的方向预设为与编码器读数减小方向相同时，第一位移区域的圈内编码读数范围为(U，Q-1]∪ [0，U-K)，U≥K；或者(U，Q+U-K)，U＜K；第二位移区域的圈内编码读数范围为[U-K，U)，U≥K；或者[Q+U-K，Q-1] ∪[0，U)，U＜K；
当K的方向预设为与编码器读数增加方向相同时，第一位移区域的圈内编码读数范围为(U，U+K]，U+K<Q；或者(U，Q-1] ∪[0，U+K-Q]，U+K≥Q；第二位移区的圈内编码读数范围为(U+K，Q-1] ∪[0，U) ，U+K<Q；或者(U+K-Q，U)，U+K≥Q。
5.根据权利要求1所述的单圈绝对值编码器断电校正方法，其特征在于：
当预设编码器读数减小方向的K=0时，编码器断电后只存在第一位移区域，若E相对于Z在编码数值增加方向上，则M=N+1，否则M=N；
当预设编码器读数增加方向的K=0时，编码器断电后只存在第二位移区域，若E相对于Z在编码数值减小方向上，则M= N-1，否则M=N。
6.根据权利要求1所述的单圈绝对值编码器断电校正方法，其特征在于：
当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数减小方向相同，且U＜K时，设G为Z的圈内编码读数；若G∈(U，Q+U-K)，V∈(U，Q+U-K)，且V≥G；则M= N+1；若G∈[Q+U-K，Q-1]，V∈[Q+U-K，Q-1]，且V＜G；或者G∈ [0，U)，V∈ [0，U)，且V＜G；或者G∈ [0，U)，V∈[Q+U-K，Q-1]；则M= N-1；
当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数减小方向相同，且U≥K时，若G∈(U，Q-1]，V∈(U，Q-1]，且V≥G；或者G∈[0，U-K)，V∈[0，U-K)，且V≥G；或者G∈(U，Q-1]，V∈ [0，U-K)；则M= N+1；若G∈[U-K，U)，V∈[U-K，U)，且V＜G，则M= N-1；
当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数增加方向相同，且U+K<Q时，若G∈(U，U+K]，V∈(U，U+K]，且V≥G；则M= N+1；若G∈(U+K，Q-1]，V∈(U+K，Q-1]，且V＜G；或者G∈ [0，U)，V∈ [0，U)，且V＜G；或者G∈ [0，U)，V∈(U+K，Q-1]；则M= N-1；
当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数增加方向相同，且U+K≥Q时，若G∈(U，Q-1]，V∈(U，Q-1]，且V≥G；或者G∈ [0，U+K-Q]，V∈ [0，U+K-Q]，且V≥G；或者G∈(U，Q-1]，V∈[0，U+K-Q]；则M= N+1；若G∈(U+K-Q，U)，V∈(U+K-Q，U)，且V＜G，则M= N-1。
7.单圈绝对值编码器断电校正方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取记录的编码器电源断开瞬间的第一圈数N和第一位置点B的圈内编码读数U；
获取设置的编码器断电后相对于B的位移分界线数K，K∈[0，Q)，Q为编码器单圈总线数；根据U和K确定编码器断电后存在的位移区域，包括沿编码数值增加方向的第一位移区域和/或沿编码数值减小方向的第二位移区域；
获取记录的编码器恢复供电瞬间的第二位置点E的圈内编码读数V；
根据编码器零点和第二位置点E与第一位移区域和/或第二位移区域的位置关系，在第一圈数N的基础上对编码器恢复供电瞬间的第二圈数M进行校正。
8.根据权利要求7所述的单圈绝对值编码器断电校正方法，其特征在于：
当E和零点同时位于第一位移区域，且E位于零点沿编码数值增加方向上时，M=N+1；当E和零点同时位于第二位移区域，且E位于零点沿编码数值减小方向上时，M= N-1；其余情况M=N。
9.根据权利要求7所述的单圈绝对值编码器断电校正方法，其特征在于：
当K的方向预设为与编码器读数减小方向相同时，编码器读数增加方向的位移分界线数为Q-1-K；当K的方向预设为与编码器读数增加方向相同时，编码器读数减小方向的位移分界线数为Q-1-K。
10.根据权利要求7所述的单圈绝对值编码器断电校正方法，其特征在于：当K∈(0，Q)时，根据U和K将编码器断电后存在的位移区域分为第一位移区域和第二位移区；
当K的方向预设为与编码器读数减小方向相同时，第一位移区域的圈内编码读数范围为(U，Q-1] ∪ [0，U-K)，U≥K；或者(U，Q+U-K)，U＜K；第二位移区域的圈内编码读数范围为[U-K，U)，U≥K；或者[Q+U-K，Q-1] ∪[0，U)，U＜K；
当K的方向预设为与编码器读数增加方向相同时，第一位移区域的圈内编码读数范围为(U，U+K]，U+K<Q；或者(U，Q-1] ∪[0，U+K-Q]，U+K≥Q；第二位移区的圈内编码读数范围为(U+K，Q-1] ∪[0，U) ，U+K<Q；或者(U+K-Q，U)，U+K≥Q。
11.根据权利要求7所述的单圈绝对值编码器断电校正方法，其特征在于：当预设编码器读数减小方向的K=0时，编码器断电后只存在第一位移区域，若E相对于零点在编码数值增加方向上，则M=N+1，否则M=N；
当预设编码器读数增加方向的K=0时，编码器断电后只存在第二位移区域，若E相对于零点在编码数值减小方向上，则M= N-1，否则M=N。
12.根据权利要求7所述的单圈绝对值编码器断电校正方法，其特征在于：
当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数减小方向相同时，若U≥K，且V＜U-K；则M= N+1；若U＜K，且V ≥Q+U-K，则M= N-1；
当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数增加方向相同时，若U+K≥Q，且V≤U+K-Q；则M= N+1；若U+K<Q，且V ＞U+K，则M= N-1。
13.单圈绝对值编码器断电校正方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取记录的编码器电源断开瞬间的第一圈数N和第一位置点圈内编码读数U；
获取设置的编码器断电后相对于第一位置点的位移分界线数K，K∈[0，Q)，Q为编码器单圈总线数；
获取记录的编码器恢复供电瞬间的第二位置点圈内编码读数V；
根据第一圈数N、第一位置点圈内编码读数U、位移分界线数K和第二位置点圈内编码读数V对编码器恢复供电瞬间的第二圈数M进行校正。
14. 根据权利要求13所述的单圈绝对值编码器断电校正方法，其特征在于：当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数减小方向相同时，若U≥K，且V＜U-K；则M= N+1；若U＜K，且V ≥Q+U-K，则M= N-1；其余情况M=N；
当K∈(0，Q)，K的方向预设为与编码器读数增加方向相同时，若U≥Q-K，且V≤U+K-Q；则M= N+1；若U <Q-K，且V ＞U+K，则M= N-1；其余情况M=N。
15. 根据权利要求13所述的单圈绝对值编码器断电校正方法，其特征在于：当预设编码器读数减小方向的K=0时，若V＜U；则M= N+1；否则M=N；
当预设编码器读数增加方向的K=0时，若V ＞U，则M= N-1；否则M=N。
16.根据权利要求13所述的单圈绝对值编码器断电校正方法，其特征在于：
若编码器计圈位置点不在零点，将U和V根据计圈位置点圈内编码读数G进行相对位置变换，利用变换后的U’和V’，以零点为计圈点对第二圈数M进行校正。
17.根据权利要求1-16任一项所述的单圈绝对值编码器断电校正方法，其特征在于：根据校正后的第二圈数M计算出编码器恢复供电瞬间的准确位置为M×Q+V；或者根据校正后的第二圈数M对编码器记录的圈数进行验证。
18.根据权利要求1-16任一项所述的单圈绝对值编码器断电校正方法，其特征在于：所述位移分界线数K预先设置，或者根据编码器电源断开瞬间的旋转方向和旋转速度动态设置。
19.一种电子设备，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，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1-18任一项所述的单圈绝对值编码器断电校正方法。
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