CN1216822A - 用于行程传感缸的绝对位置检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于行程传感缸的绝对位置检测方法,它可以在一个磁标尺被检测以及信号被处理之后,使用一个包含以预定形成周期所形成的一个磁标尺的缸杆,按照预定的算法检测与一次行程有关的一个固定状态的方向和绝对位置。该方法包括一个磁标尺检测步骤;一个波形生成步骤;一个第一绝对位置值检测和行程方向判断步骤;以及一个第二绝对位置值计算和存储步骤。

Description

用于行程传感缸的绝对位置检测方法
本发明涉及一种用于行程传感缸的绝对位置检测方法，尤其涉及一种改进的、用于行程传感缸的绝对位置检测方法，该方法可以通过传感在某种重型建筑机械，如挖掘机和轮式装载机的自动操作中所使用的、液压和气动缸(以下简称缸)的行程来检测某个方向和绝对位置。
一般而言，在象挖掘机这样的建筑机械(没备)中装有一个缸，以驱动如起重杆、起重臂和铲斗这样的设备。当某种作业油注入该缸并排放至贮存罐中时，该缸便进行一次行程作业，从而使设备运行。
在上述重型建筑机械中，人们越来越多地需要该设备以进行预定的作业，而不再依赖于操作人员的技巧，因为电气-液压随动系统技术已经高度发达。
因此，对于如挖掘机这样的作业设备的自动操作而言，非常有必要检测为某个控制系统所需的、有关该作业设备的位置的信息，即，该起重杆，起重臂和铲斗的相对位置及其绝对位置。
作为用于检测有关该作业设备的位置信息的一个部件，将一个位置检测电路用于检测如附图1和2所示的缸行程。
附图1显示了一种常规的液压和气动缸，包括一个具有磁标尺的缸杆。
如图所示，在该常规的液压和气动缸中，有一个活塞120安装在缸110内，并在其中上下和左右方向往复运动。一个用以支持该活塞120运动的杆130与该活塞120在其一边集成在一起。
此外，在该杆130的一边以凹凸形构成的一个磁标尺140，在该活塞120的上死点和下死点之间形成。在该杆130中还提供了一个与该磁标尺140所构成的部分相隔一定距离的磁传感器150，用于检测基于该凹凸形部分和电处理信号而变化的磁通量。该磁传感器150由一对传感器A和传感器B，如空室效应传感器等等所组成。
该缸杆130由一种钢(Fe)制成，形成该磁标尺的部分以铬涂层。当由该磁传感器151生成的磁通量通过该凹凸形部分时，来自该磁传感器150的输出信号也随之变化。实际上，该输出信号呈正弦波形。
此外，一对磁传感器之间的距离要长于该磁标尺140的一个周期。
在如此构造的常规缸110中，当活塞120在该缸110的上死点和下死点之间往复运动时，与该活塞120紧密结合在一起的杆130也随之运动，并且在该杆130上形成的该磁标尺140的运动状态通过该磁传感器150进行检测，从而识别该缸110的行程状态。
也就是说，当活塞120停止时，当活塞120远离由磁传感器150的磁传感器151检测的该磁标尺140的位置而运动时，由该磁传感器151检测的该磁标尺140被测量，从而通过基于该磁标尺140的度量，计算该运动距离，测量出该缸110的行程变化。
附图2是一张方块图，显示了一个与使用1/N分度计数器和微处理器的液压和气动缸的行程有关的位置检测电路。
如图所示，根据一个缸驱动信号驱动的该缸驱动器220，驱动其中形成有一个磁标尺的该缸220，与该缸220相连的该磁传感器230检测该磁标尺的一个磁变量，并将一个输出信号提供给一个第一微处理器240。
该微处理器240与一个存储设备150和一个1/N分度计数器260进行通信，从而控制包括信号处理在内的，与该缸行程有关的该位置检测开关的全部操作。
缸驱动器210根据操作人员输人的缸驱动信号，驱动该缸220。安装在该磁传感器230中的一对磁传感器231，如空室传感器，检测与在该缸220的杆中形成的磁标尺(参看附图1的数标140)有关的磁通量变量，如此检测的信号被提供给该信号处理器232。
该信号处理器232放大并过滤来自磁传感器231的该检测信号(正弦波形)，即，将该检测信号转换成可以由微计算机240识别的信号，并将如此转换的信号输入到该微计算机240。
该微计算机240使用模拟/数字转换器将来自信号处理器232的模拟信号转换成数字信号，并将该正弦波形信号根据预定的算法转换成方波形信号。
该1/N分度计数器260从微计算机240接收该方波形信号，并分割成1/N，将如此分割的信号输出到该微计算机240，该微计算机240使用该分割信号计算该缸的行程。
此时，该检测的脉冲数据被分割，是因为检测的精确度呈N倍增加。值N根据所需的精确度来确定。该微计算机240算出N倍于在该缸杆130上形成的该磁标尺的脉冲数目，计算该缸的变化量，并将如此计算的变量存储到存储到存储设备250。
存储在该存储设备中的值将在一个预定的显示器上显示。
该缸的运动方向通过比较一对方波形相位来确定。如果磁传感器230中的磁传感器B的相位提前于其它相位，附图1所示的缸杆就朝释放方向运动(以下称为“正常方向”)，如果磁传感器A的相位提前于其它相位，则该缸杆朝压缩方向运动(以下称为“反转方向”)。
附图3显示当基于附图2的电路检测一个变量时，一个信号处理1/N计数器的波形图。当该缸朝反转方向运动时，基于下面的方程式1(以后会描述)将有四个脉冲生成，而当缸朝正常方向运动时，基于下面的方程式2(以后会描述)也将有四个脉冲生成。
在方程式1和2中，A和B表示相应于由该磁传感器230中的磁传感器A和B检测的正弦波而转换的方波，/A和/B表示A和B的反转信号，)A和)B表示由一个带有1/4分度计数器的跟踪电路生成的波形，)/A和)/B表示)A和)B的反转信号。
方程式1
(Ax)B)+(/Bx)A)+(Bx)/A)+(/Ax)/B)
方程式2
(Ax)/B)+(/Bx)/A)+(Bx)A)+(/Ax)B)
在上述用于一个缸行程的常规位置检测设备中，因为该脉冲是由以凹凸形状形成的该磁标尺来检测，所以只有相对位置被检测。此外，在作业期间从该缸的初始位置不可能检测该变量的绝对位置。
此外，当使用该磁传感器检测变量时，该方向和变量是使用以90E的相位差放置的两个传感器进行检测的。在这种情况下，因为装配方面的错误，很难精确地固定该传感器以具有90E的相位差。
再者，由于外部输入的差异和诸如因振动或影响造成的波形被分割及被累计的现象，该传感器的正弦波形的输出信号不可能保持同一类型，从而很难就该波形得到90E的相位差。
因此，可能会发生变量错误。当这类变量错误积累起来，该相对位置的检测精确度便会下降，更严重的是，该缸行程的方向会被改变。
因此，本发明的一个目的就是提供一种用于行程传感缸的绝对位置检测方法，它解决了前述现有技术中所遇到的问题。
本发明的另一个目的在于提供一种用于行程传感缸的绝对位置检测方法，该方法可以在一个磁标尺被检测，并且使用包含有以预定形成周期形成的一个磁标尺对信号进行处理之后，根据预定的算法，就一个行程，检测一个绝对位置和一个固定条件下的方向。
为达到上述目的，提供了一种改进的用于行程传感缸的绝对位置检测方法，包括一个磁标尺检测步骤，用于通过一个磁传感器，根据该缸的一次驱动作业，获得一组具有不同相位的正弦波形电压；一个波形生成步骤，用于把在该磁标尺检测步骤中获得的正弦波形电压转换成一个方波形，并生成与如此转换的方波形具有相同周期的一个三角波形；一个第一绝对位置值检测和行程方向判断步骤，用于通过在该波形生成步骤中所生成的一对方波和三角波形，判断一个第一绝对位置值和就该行程而言的该缸的运动方向；以及一个第二绝对位置值计算和存储步骤，用于基于在该第一绝对位置值检测和行程方向判断步骤中所判断的该第一绝对位置值，计算并存储一个具有预定值的第二绝对位置值；其中还有通过一组与在一个规则的凹凸形部分中至少包括一个不同的磁标尺处理周期的该缸杆有关的磁传感器，检测某个磁标尺的磁通量变化；通过一个微计算机进行信号处理；通过一个1/N分度计数器计算如此处理的信号波形；以及判断与某个缸的行程有关的一个绝对位置和方向的方法。
本发明的附加优点、目的和其他特点，一部分将在随后的描述中述及，一部分对于现有技术领域里的普通技术人员而言，经过以下的审查将变得十分明显，或者可以从本发明的实践中导出。如在权利要求书所特别指出的，本发明的目的和优点可以被认识和实现。
通过以下的详细描述和所给附图的示例，可以更加充分地理解本发明，这些附图并不是对本发明的限制，其中：
附图1显示了一个现有的液压和气动缸，该缸带有一个包含规则形状的磁标尺的缸杆；
附图2是一张方块图，显示了一个与某个现有的液压和气动缸的一次行程有关的位置检测电路；
附图3是一张波形图，显示当使用附图2的1/N分度计数器进行1/4分割时的信号；
附图4A和4B显示根据本发明用于某个行程传感缸的绝对位置检测方法的，在缸杆中形成的一个凹凸部分；
附图5A和5B详细展示了根据本发明的另一个实施例用于某个行程传感缸的绝对位置检测方法的，在缸杆中形成的一个凹凸部分；
附图6A和6B详细展示了根据本发明的另一个实施例用于某个行程传感缸的绝对位置检测方法的，在缸杆中形成的一个凹凸部分；
附图7是一张方块图，显示了根据本发明用于某个行程传感缸的绝对位置检测方法的，与某个缸行程有关的一个绝对位置检测线路；
附图8是一张流程图，显示根据本发明用于某个行程传感缸的绝对位置检测方法；
附图9是一张流程图，显示当采用附图4的缸时，根据本发明用于某个行程传感缸的绝对位置检测方法；
附图10是一张波形图，显示在附图9所示的操作期间，当缸朝正方向运动时所转换的一个方波形和一个三角波形；
附图11是一张波形图，显示在附图9所示的操作期间，当缸朝反方向运动时所转换的一个方波形和一个三角波形；
附图12是一张波形图，显示在附图9所示的操作期间，一个方波形和一个三角波形的恢复；
附图13是一张波形图，显示根据本发明与某个缸行程有关的用于计算一个第二绝对位置值的方法；
附图14是一张流程图，显示当采用附图5的缸时，根据本发明用于某个行程传感缸的绝对位置检测方法；
附图15是一张波形图，显示在附图14所示的操作期间，当缸朝正方向运动时所转换的一个方波形和一个三角波形；
附图16是一张波形图，显示在附图14所示的操作期间，当缸朝反方向运动时所转换的一个方波形和一个三角波形；
附图17是一张流程图，显示当采用附图6的缸时，根据本发明用于某个行程传感缸的绝对位置检测方法；
附图18是一张波形图，显示在附图17所示的操作期间，当缸朝正方向运动时所转换的一个方波形和一个三角波形；
附图19是一张波形图，显示在附图17所示的操作期间，当缸朝反方向运动时所转换的一个方波形和一个三角波形；和
附图20是一张波形图，显示在附图17所示的操作期间，一个方波形和一个三角波形的恢复。
以下结合附图4至20详细描述根据本发明用于某个行程传感缸的绝对位置检测方法。
首先，附图4至6详细展示了根据本发明用于某个行程传感缸的绝对位置检测方法的实施例的，在某个缸杆中形成的凹凸部分。
如附图4A和4B所示，用于根据本发明的实施例的，在某个缸杆中形成的凹凸部分被设定为磁标尺，每一个都具有(410和420)不同的度量信息周期，它由与其中在一个预定槽中，一个铬涂层部分内形成有一个磁标尺的，一个缸杆400的该凹凸部分的两端相隔的一段预定距离所决定。
如附图5A和5B所示，在本发明的实施例中采用的，根据本发明的另一个实施例的该缸杆的凹凸部分包括在通过凸出处理该缸杆400的铬涂层而形成的部分中，由此形成一个磁标尺，该凹凸部分包括(440)一个凹陷部分，其中该磁标尺没有在预定的形成周期内形成。一个预定的位置值将分别提供给如此凹陷的部分。
此处，在一个预定的形成周期处形成的该凹凸部分是以这样的方式形成的，即，n个凸出部分是从该凹凸部分的末端形成的，然后，一个半周期的磁标尺凹陷；n+1个凸出部分形成，然后，一个半周期的磁标尺凹陷。
例如，在两个凸出部分形成后，所形成的该凹陷部分的长度是一个凸出部分的距离的三倍；在该凸出部分形成后，所形成的该凹陷部分的长度是一个凸出部分的三倍。
因此，在两个凹陷部分之间凸出形成的，其长度是一个凸出部分的三倍的该磁标尺的数目是不同的。
如附图6A和6B所示，根据本发明的另一个实施例，该凹凸部分在缸杆中形成。该凹凸部分通过凸出和有规则地在该缸杆400的铬涂层部分中构成一个磁标尺而形成，该凹凸部分包括一个在预定的变形周期内形成的凸出部分(450)。
此处，在预定的变形周期内形成的凸出部分是通过在n个凹陷部分从该磁标尺的一端形成以后，凸出构成一个半部分的该磁标尺而形成。
例如，在两个凹陷部分形成后，一个其长度是一个凹陷部分的部分三倍的凸出部分形成；在该凸出部分形成后，其长度是一个凹陷部分的三倍的凸出部分在三个凹陷部分形成之后形成。
因此，在两个凸出部分之间形成的，其长度是一个凹陷部分的三倍的该磁标尺的数目是不同的。
如附图4至6所示，如此构造的缸和磁传感器与附图1所示的现有缸构造相同。
附图7是一张方块图，显示了根据本发明用于某个行程传感缸的绝对位置检测方法的，与某个缸行程有关的一个绝对位置检测线路。如图所示，该线路的构造与附图2所示的现有线路的构造一致，只是该缸的磁标尺构成类型，微计算机的信号处理流和控制方法有所区别。
也就是说，附图7是一张显示了根据本发明用于某个行程传感缸的绝对位置检测方法的，与某个缸行程有关的一个绝对位置检测电路的方块图。
如图所示，根据所输入的缸驱动信号被驱动的该缸驱动器210驱动一个第二缸280，该缸带有一个其中形成有一个磁标尺的缸杆，如附图4B,5B和6B所示，放置在该缸280中的该磁传感器230检测该磁标尺的磁通量的变化，并将输出信号输出到该第二微计算机270。
该第二微计算机270接收并传输信息到安装在该电路中或单独提供的存储设备250，并与该1/N分度计数器260通信，从而控制与该缸行程有关的该绝对位置检测电路的整个操作。
以下结合附图8至20描述附图7所示的与该缸行程有关的该绝对位置检测电路的操作。
附图8是一张显示根据本发明用于某个行程传感缸的绝对位置检测方法的流程图。
如图所示，在该缸杆中，其中一个以上的磁标尺是在不同的形成周期内，在该磁标尺规则和凸出形成的部分中形成，使用一组磁传感器对该磁标尺的磁通量变化进行检测，使用微计算机和1/N分度计数器进行信号处理，以及执行与该信号处理波形有关的计算。由此判断与该缸行程有关的绝对位置和方向。在如此构造的方法中，提供了以下步骤：一个磁标尺检测步骤(S200)，用于从根据该缸的驱动操作(S100)的该磁传感器获得一组具有预定相位的、不同的正弦波形电压；一个波形生成步骤(S300)，用于生成与该转换的方波形具有相同周期的一个三角波形；一个第一绝对位置值检测和行程方向判断步骤(S400)，用于通过在该波形生成步骤(S300)中生成的成对的方波形和三角波形，判断与该行程有关的一个缸的第一绝对位置值和运动方向；一个第二绝对位置值计算和存储步骤(S500)，用于基于在该第一绝对位置值检测和行程方向判断步骤中所判断的该第一绝对位置值，计算并存储具有预定值的一个第二绝对位置值。
附图9是一张显示当采用附图4的缸时，根据本发明用于某个行程传感缸的绝对位置检测方法的流程图。
如图所示，当采用附图4的缸时，根据本发明用于某个行程传感缸的绝对位置检测方法，其中由该第二微计算机270执行系列控制步骤，包括以下步骤：一个磁标尺检测步骤S200，用于从根据该缸的驱动操作S100的该磁传感器获得一组具有不同相位的正弦波形电压；一个波形生成步骤S300，用于将在该磁标尺检测步骤S200中获得的该正弦波形电压转换成方波形，并生成与该转换的方波形具有相同周期的一个三角波形；和一个第一绝对位置值检测和行程方向判断步骤S400，用于通过在该波形生成步骤S300中生成的一对方波形和三角波形，判断与该行程有关的一个缸的第一绝对位置值和转移方向。该第一绝对位置值检测和行程方向判断步骤S400包括一个第一步骤S411，用于通过比较在该波形生成步骤S300中生成的一对三角波形的相位，识别和判断一个绝对位置点；一个第二步骤S413，用于当作为该第一步骤S411的判断结果，存在一个绝对位置点时，用一个第一绝对位置值改变存储在该存储设备中的位置值；一个第三步骤S415，用于在该第二步骤S413之后，将该波形生成步骤中生成的该三角波形恢复成(S415a)一个与该规则的凹凸部分具有相同周期的正常波形，以及基于该恢复的三角波形恢复同一周期的方波形；和一个第四步骤，用于比较在该第三步骤S415恢复的该方波形的相位，并判断与该缸行程有关的方向。
以下描述根据本发明的，具有上述控制步骤的，用于行程传感缸的绝对位置检测方法。
该缸驱动器210根据操作人员的缸驱动信号，驱动(S100)该第二缸280。此时，放置在该磁传感器单元230中的磁传感器(传感器A和传感器B)，如一对具有不同相位的霍尔效应传感器，检测在该第二缸280的杆中形成的该磁标尺(如附图4B所示)的磁通量变化，并将输出电压提供给该信号处理器232。
该信号处理器232将该信号转换成该第二微计算机270能够检测的信号，并输出如此转换的信号到该第二微计算机270。此时，该第二微计算机270放大并过滤来自该磁传感器230的，具有正弦波形(S200)的该检测信号。
该第二微计算机270使用模拟/数字转换器，将来自该信号处理器232的该模拟信号转换为一个数字信号，并使用脉冲转换算法(S310)将该正弦波形信号转换成一对方波形，如此转换的方波形通过三角波形生成算法S320)被转换成具有同一周期的三角波形。
附图10是一张显示在附图9所示的操作期间，当缸朝正方向运动时所转换的一个方波形和一个三角波形的波形图。此处，上述三角波形根据以下原理生成。
如图所示，该对方波形具有属于该第二微计算机270的驱动电压级的+5伏和0伏两个值，并因两个磁传感器的排列而具有90E的相位差。在该磁标尺具有不同周期的部分中，该周期被延长两倍。此外，由于该磁传感器之间的距离要比该磁标尺的尺寸长出数倍，在该磁标尺具有不同周期而形成的部分中，两个方波形的类型将变得不同。
在根据与具有不同周期的磁标尺相应的该正弦波形而生成的三角波形中，其大小固定在0，它是一个在该方波形升起边缘处的预定的参考电势，即，当该方波形的范围是0伏到+5伏，值在每个采样时间累计，而该方波形保持+5伏。此外，在该方波形的下降边缘处，即，该方波形从+5伏变到0伏，其大小固定在0，而该方波形保持0伏，值在每个采样时间根据预定的值累计。
此时，该采样时间可以根据该绝对位置值的精细度而定得更短。在本发明的实施例中，该三角波形的参考电势固定在+2.5伏。
附图11是一张显示在附图9所示的操作期间，当缸朝反方向运动时所转换的一个方波形和一个三角波形的波形图。如图所示，该波形是按照与附图10的实施例所述的原理相同的方式而生成的，只是两个波形的相位顺序有所改变。
也就是说，当该缸朝正方向运动时或该缸朝反方向运动时，基于该磁传感器231的位置，该相位差是90E，从而一个波形要比另一个形成的早。
此外，按照上述原理生成的该三角波形，与提供有不同周期的该磁标尺的部分中，具有正常峰值该三角波形的峰值相比，增大了三倍。
当该第二微计算机270生成该三角波形后(S320)，使用如此生成的三角波形来判断该绝对位置点。如果该三角波形的成对峰值之一与一个周期的峰值相比，超出了预定的时间，而另一个相位的峰值是0，则该点被识别为一个绝对位置点(S411)，存储在该存储设备250中的位置值被有关该当前位置(S413)的该第一绝对位置值所替换。
如附图4B,10和11所示，在本发明的实施例中，具有不同周期的，与其中凸出形成有该磁标尺的部分的两端相分离的该磁标尺的中间位置被确定为一个绝对位置点。
在使用附图4所示的缸的本发明的实施例中，该绝对位置点存在于两个点中。与每个绝对位置点相应的该第一绝对位置值被存储在该存储设备250中。
附图12是一张显示在附图9所示的操作期间，恢复一个方波形和一个三角波形的波形图。
为计算属于最终缸杆的变量的该第二绝对位置值，在步骤S320中生成的该三角波形被恢复为(S415a)与规则形成的该磁标尺的凹凸部分相应的三角波形，基于该如此恢复的三角波形，同一周期的方波形也被恢复(S415b)，如此恢复的波形被输入到该1/N分度计数器260。
该三角波形是以这样的方式恢复的，即，该三角波形的峰值从0下降，以便在相应于该正常磁标尺的，属于预定倍数的该三角波形峰值的一个值中，即在1.1倍到2倍的时间段中，形成该三角波形，同样在2.1倍到3倍之间，该三角波形的峰值从0增加，从而恢复了该三角波形。
该方波形是从如此恢复的三角波形中恢复的(S415b)，比较如此恢复的方波形的相位，便可判断该缸杆的运动方向(S417)。如附图10所示，如果相位B提前于其它相位，则判断该方向是正方向，相当于该缸杆被释放，以及如附图11所示，如果相位A提前于其它相位，则判断该方向是反方向，相当于该缸杆被压缩。
当判断该缸的运动方向后，计算与属于该缸杆运动时的绝对变量的当前缸杆有关的第二绝对位置值(S500)。
附图13是一张显示根据本发明，与某个缸行程有关的，用于计算一个第二绝对位置值的方法的波形图。
如图所示，与该缸行程有关的该第二绝对位置值是这样计算的，即，由该1/N分度和数出恢复的方波形计算出的粗略的距离，与按一个周期前的三角波形的峰值通过分割当前的三角波形而获得的最终距离值相加。上述操作将基于用于本发明的实施例的该1/4分度计数器而详细描述。
如附图3所示，该1/N分度计数器执行方程式1和2所示的算法，从该第二微计算机270接收恢复的方波形，并分割成相等的1/4。
此时，为增加按N倍检测的精确度而分割所检测的脉冲信号。根据所需的精确度确定N的值。
该第二微计算机270算出该1/4分割的方波形的脉冲数目，计算与按4倍精确于该磁标尺的该缸杆有关的粗略距离值，并存储该值到存储设备250。
计算该粗略距离值之后，使用恢复的三角波形，该位置值比1/4分割方法更精确。此时，按一个周期前的该三角波形的峰值，通过分割当前的三角波形值，获得精细的距离值。如此获得的值被存储到该存储设备250中。
如果该精细距离值大于该1/4周期的位置值，为了让该1/N分度计数器260计算该1/4周期的位置值，应当减去与该1/4周期的位置值相当的值。
例如，一个周期的磁标尺是2mm，则使用该1/4分度计数器计算1.5mm的粗略距离值，再执行精细距离计算，它比使用该精细距离计算法计算的粗略距离值更精确。
此时，如果该精确距离值大于0.5mm，则要减去0.5mm的值，因为要由该1/4分度计数器计算。
结果，通过将存储在该存储设备250中的该粗略距离值与精细距离值相加而获得该第二绝对位置值，即最终位置值。这个值作为与该缸行程有关的该缸杆的当前绝对位置值，存储到该存储设备250中，该值可以输出到一个预定的显示器(未画出)。
附图14是一张显示当采用附图5的缸时，根据本发明用于某个行程传感缸的绝对位置检测方法的流程图。如图所示，现在描述第一绝对位置值检测和行程方向判断步骤S400，但忽略与上述本发明的实施例相同的构造。
在该具有凹陷部分的缸杆中，其中该磁标尺并没有在规则形成的磁标尺和一个预定的位置值中的预定间隔处形成，该第一绝对位置值检测和行程方向判断步骤S400包括一个第一步骤S421，用于比较在该波形生成步骤S300中生成的一对方波形相位以及判断与该缸行程有关的方向；一个第二步骤S423，用于比较在该波形生成步骤S300中生成的一对三角波形相位以及基于该凹陷部分按变形周期判断该绝对位置点是否是连续2个；一个第三步骤S425，用于当绝对位置点的数目是作为该第二步骤S423的结果的连续2个时，计算两个绝对位置点之间的方波形数目；一个第四步骤S427，用于以与该当前位置有关的第一绝对位置值改变该位置值，该位置值是作为与在第一步骤S421和第三步骤S425中所判断的缸行程有关的方波形数目和方向相应的一个值，被存储在该存储设备中；以及一个第五步骤S429，用于将由该波形生成步骤S300生成的三角波形恢复成与该凹凸周期(S429a)的周期相同的正常波形，和基于如此恢复的三角波形恢复具有同一周期的正弦波形。
以下结合附图描述根据本发明的具有上述控制步骤的用于行程传感缸的绝对位置检测方法。
首先，该缸驱动器210根据操作人员的缸驱动信号驱动该第二缸280(S100)。此时，放置在该磁传感器230中的具有不同相位的磁传感器(传感器A和传感器B)，如一对霍尔效应传感器，检测在第二缸280的杆中形成的该磁标尺的磁通量变化(参看附图5B中的数标440)并将该输出电压提供给该信号处理器232。
该信号处理器232将信号转换成能被该第二微计算机270检测的信号，并将如此转换的信号输出到该第二微计算机270，此时该第二微计算机270放大并过滤来自具有正弦波形(S200)的该磁传感器231的检测信号。
该第二微计算机270使用模拟/数字转换器将来自该信号处理器232的模拟信号转换成一个数字信号，并将该正弦波形信号根据脉冲转换算法(S310)转换成一对方波形，如此转换的方波形根据该三角波形生成算法(S320)被转换成具有同一周期的三角波形。
附图15是一张波形图，显示在附图14所示的操作期间，当缸朝正方向运动时所转换的一个方波形和一个三角波形；附图16是一张波形图，显示在附图14所示的操作期间，当缸朝反方向运动时所转换的一个方波形和一个三角波形。如图所示，该三角波形是以附图10和11的实施例所述的相同的原理被生成的。
当该方波形和三角波形由该第二微计算机270(S300)生成后，对如此生成的方波形的相位进行比较，从而可以判断该缸杆的运动方向(S421)。如附图15所示，如果相位B提前于其它相位，则该缸杆朝正方向运动，如果相位A提前与其它相位，则该缸杆朝反方向运动。
此外，通过由第二微计算机270所生成的该三角波形基于该凹陷部分可以判断该绝对位置点是否是连续2个(S423)。在该绝对位置点中，使用该三角波形的峰值将该峰值与正常凸出部分的峰值相比较。也就是说，在本发明中，一个预定倍数是指3倍，如附图15和16所示。
此处在使用附图5所示的缸的本发明中，根据该缸杆的运动方向存在一组绝对位置点。与每个绝对位置点相应的第一绝对位置值被存储到存储设备250中。
在附图5B中圆圈中的数字表示该活塞杆朝正方向运动时的绝对位置点，方框中的数字表示该活塞杆朝反方向运动时的绝对位置点。
作为判断结果，如果该绝对位置点是连续2个，则算出两个绝对位置点之间的方波形的数目(S425)，如此计算的值和与该缸杆的运动方向相应的所存储的位置值将被该第一绝对位置值替换(S427)。
此后，该第二微计算机270将该三角波形恢复成与该凹凸间隔相同的波形(S429a)，该三角波形是在步骤S320中生成的，从而为了使用1/N分度计数器260算出该变量，该三角波形在该绝对位置点具有正常的峰值。执行步骤S429以恢复该方波形，上述操作如附图12所示。
附图17是一张流程图，显示当采用附图6的缸时，根据本发明用于某个行程传感缸的绝对位置检测方法。
如图所示，根据本发明的用于行程传感缸的绝对位置检测方法是在一个预定的形成周期内，该磁标尺中的一个凸出部分所实施的。该第一绝对位置值检测和行程判断步骤S400包括一个第一步骤S431，用于比较在该波形生成步骤S300中生成的一对方波形，并判断有关该缸行程的方向；一个第二步骤S433，用于比较在该波形生成步骤S300中生成的一对三角波形的相位，并判断基于该构成周期的凸出部分的该绝对位置点是否是连续2个；一个第三步骤S435，用于当作为该第二步骤S433的判断结果，该绝对位置点是连续2个时，计算两个绝对位置点之间的方波形数目；一个第四步骤S437，用于以该第一绝对位置值替换该位置值，该位置值是作为与在第一步骤S431和第三步骤S435中所判断的该缸行程有关的方波形和方向的数目相应的值存储到存储设备中；以及一个第五步骤S439，用于当第四步骤S437之后，将在该波形生成设备S300中生成的三角波形恢复为与该凸出间隔的周期相同的正常波形，并将该三角波形恢复为具有同一周期的方波形。
根据本发明用于行程传感缸的绝对位置检测方法的实施与附图14的实施例相同，只是该凸出并规则形成的磁标尺有所区别。
附图18是一张波形图，显示在附图17所示的操作期间，当缸朝正常方向运动时所转换的一个方波形和一个三角波形；附图19是一张波形图，显示在附图17所示的操作期间，当缸朝反转方向运动时所转换的一个方波形和一个三角波形。其操作与附图15和16的实施例相同。
在按照上述原理生成的三角波形中，与在凸出部分处的正常三角波形的峰值相比，该峰值的大小增加了3倍。
该第二微计算机270生成该方波形和三角波形(S300)，并比较该方波形的相位，从而判断该缸杆的运动方向(S431)。如如图18所示，如果相位B提前于其它相位，则该缸杆朝正方向运动，如附图19所示，如果相位A提前与其它相位，则该缸杆朝反方向运动。
此外，通过由该第二微计算机270所生成的三角波形可以判断基于该凸出部分的该绝对位置点是否属于系列2(S433)，在该绝对位置点中，通过该三角波形的峰值，将该峰值的大小与正常凸出部分的峰值相比较作为比较结果。其差是-3倍，如附图18和19所示。
在本发明中，按照该缸杆的运动方向存在一组绝对位置点与该绝对位置点相应的第一绝对位置值被存储到存储设备250中。
在附图6b中，圆圈中的数字表示当活塞杆朝正方向运动时的该绝对位置点，方框中的数字表示当该缸杆朝反方向运动时的该绝对位置点。
作为判断结果，如果该绝对位置点的数目属于系列2，则在步骤S435中算出两个绝对位置点之间的方波形的数目，与该缸杆的运动方向相应的所存储的位置值和如此算出的值被步骤S437中的第一绝对位置值替换。
此后，该第二微计算机270将步骤S320中生成的三角波形转换成与该凹凸间隔相同的波形，从而使该三角波形在该绝对位置点处具有正常的峰值，以便使用1/N分度计数器260计算变量，并执行步骤S439b以恢复该方波形。上述操作如附图20所示。
附图20是一张波形图，显示在附图17所示的操作期间，一个方波形和一个三角波形的恢复。
由步骤S320所生成的三角波形被恢复为与原始和规则凹陷间隔相应的三角波形，以便计算最终缸杆的变量，从所恢复的三角波形中恢复同一周期的方波形，然后输出到1/N分度计数器260中。
在该三角波形的恢复操作中，以预定的积分倍数而不是以正常三角波形的峰值来确定该三角波形的峰值，例如为了在-1.1倍和-2倍之间生成三角波形，该峰值在0被增加。同理，在-2.1倍和-3倍之间，该峰值在0被降低，从而恢复该三角波形。
与该当前缸杆有关的第二绝对位置值，该值与基于所恢复的方波形以及当缸杆运动时的三角波形的绝对值相对应，在步骤S500中进行计算。
如上所述，在根据本发明的用于行程传感缸的绝对位置检测方法中，当检测该缸的绝对位置和行程方向时，可以应用某个能够减少由于外部影响和错误产生的效果的行程传感缸。根据本发明的缸可以用于内部作业环境下的重型建筑设备的自动作业。根据本发明的用于行程传感缸的绝对位置检测方法可以用于某个液压和气动模拟系统，比如使用该液压和气动设备的自动作业系统。
虽然为了说明的目的，仅对本发明的优选实施例进行了描述，但是现有技术领域中的普通技术人员应当理解可以在不脱离权利要求书所限定的本发明的范围和精神的前提下，作出各种修改、增加和减少。

Claims (13)

1．一种使用一组与在一个有规则的凹凸部分中包括至少一个不同的磁标尺处理周期的缸杆有关的磁传感器，检测一个磁标尺的磁通量变化；使用一个微计算机和一个1/N分度计数器进行信号处理并计算经信号处理过的波形数；以及判断与缸行程有关的绝对位置和方向的方法，该改进方法包括以下步骤：
磁标尺检测步骤，用于根据该缸的驱动操作，使用一个磁传感器获得一组具有不同相位的正弦波形电压；
波形生成步骤，用于把在该磁标尺检测步骤中获得的正弦波形电压转换成方波形，并生成与如此转换的方波形具有相同周期的三角波形；
第一绝对位置值检测和行程方向判断步骤，用于通过在该波形生成步骤中所生成的一对方波和三角波形，判断一个第一绝对位置值和就该行程而言的该缸的运动方向；和
第二绝对位置值计算和存储步骤，用于基于在该第一绝对位置值检测和行程方向判断步骤中所判断的该第一绝对位置值，计算并存储一个具有预定值的第二绝对位置值。
2．根据权利要求1的用于行程传感缸的绝对位置检测方法，其特征在于，该第一绝对位置值检测和行程方向判断步骤包括：
第一步骤，用于比较在该波形生成步骤中生成的一对三角波形相位并识别一个绝对位置点；
第二步骤，用于当作为该第一步骤的判断结果，存在一个绝对位置点时，用与当前位置相关的第一绝对位置值改变存储在该存储器中的位置值；
第三步骤，用于在该第二步骤之后，将该波形生成步骤中生成的该三角波形恢复成一个与该规则的凹凸部分具有相同周期的正常波形，以及基于该恢复的三角波形恢复同一周期的方波形；
第四步骤，用于比较在该第三步骤恢复的该方波形的相位，并判断与该缸行程有关的方向。
3．根据权利要求2的用于行程传感缸的绝对位置检测方法，其特征在于，该第一步骤用于将该三角波形的一个相位的峰值与一个周期的峰值进行比较，并当该峰值是预定的整数时间以及另一个相位的峰值等于0时，将其识别为一个绝对位置点。
4．根据权利要求2的用于行程传感缸的绝对位置检测方法，其特征在于，该第三步骤用于当与在该波形生成步骤中具有不同周期的另一个磁标尺所生成的一个正常的磁标尺相应的，该三角波形的峰值是1.1倍到2倍时，将该峰值从0降低，并且在2.1倍到3倍之间，将该峰值从0降低，以恢复该三角波形。
5．根据权利要求1的用于行程传感缸的绝对位置检测方法，其特征在于，该第二绝对位置值计算和存储步骤用于将一个通过1/N分度和计算在权利要求2中恢复的方波形数所计算出的粗略距离值和按一个周期前该三角波形的峰值由当前三角波形值所计算出的精细距离值相加，从而计算一个第二绝对位置值。
6．根据权利要求1的用于行程传感缸的绝对位置检测方法，其特征在于，该第一绝对位置值检测和行程方向判断步骤包括：
第一步骤，用于比较在该波形生成步骤中生成的一对方波形相位，并判断与该缸行程有关的方向；
第二步骤，用于比较在该波形生成步骤中生成的一对三角波形，并判断基于该变形周期的凹陷部分的绝对位置点的数目是否是连续2个；
第三步骤，用于当该绝对位置点的数目按照第二步骤的判断结果是连续2个时，计算两个绝对位置点之间的方波形数目；
第四步骤，用于基于相应于与在第一和第三步骤中所判断的缸行程有关的方向和方波形的数目，以与该当前位置有关的一个第一绝对位置值替换存储在该存储器中的位置值；和
第五步骤，用于将在该波形生成步骤中所生成的三角波形恢复为与规则的凸出间隔的周期相同的正常波形，并基于所恢复的三角波形恢复具有相同周期的方波形。
7．根据权利要求6的用于行程传感缸的绝对位置检测方法，其特征在于，该绝对位置判断的第二步骤用于将在该波形生成步骤中所生成的三角波形的峰值与正常凸出部分的峰值进行比较，并将一个预定的整数时间识别为一个绝对位置点。
8．根据权利要求7的用于行程传感缸的绝对位置检测方法，其特征在于，在该绝对位置点，该波形生成步骤中所生成的三角波形的峰值是与正常凹凸部分相应的峰值的3倍。
9．根据权利要求6的用于行程传感缸的绝对位置检测方法，其特征在于，该第五步骤，该峰值被从0降低以便形成一个三角波形，其中与相应于一个正常磁标尺的三角波形的峰值相比，该相应于一个其中磁标尺没有以一预定的形成周期形成的一个凹陷部分的该三角波形的峰值是在1.1倍和2倍之间，同样，在2.1倍和3倍之间，该峰值也从0降低。
10．根据权利要求1的用于行程传感缸的绝对位置检测方法，其特征在于，该第一绝对位置值检测和行程方向判断步骤包括：
第一步骤，用于比较在该波形生成步骤中生成的一对方波形相位，并判断与该缸行程有关的方向；
第二步骤，用于比较在该波形生成步骤中生成的一对三角波形相位，并判断基于该变形周期的凹陷部分的绝对位置点的数目是否是连续2个；
第三步骤，用于当该绝对位置点的数目按照第二步骤的判断结果是连续2个时，计算两个绝对位置点之间的方波形数目；
第四步骤，用于基于相应于与在第一和第三步骤中所判断的缸行程有关的方向和方波形的数目，以与该当前位置有关的一个第一绝对位置值替换存储在该存储器中的位置值；和
第五步骤，用于在第四步骤后，将在该波形生成步骤中所生成的三角波形恢复为与规则的凸出间隔的周期相同的正常波形，并基于所恢复的三角波形恢复具有相同周期的方波形。
11．根据权利要求10的用于行程传感缸的绝对位置检测方法，其特征在于，在第二步骤中的该绝对位置点判断步骤，用于将在该波形生成步骤中所生成的三角波形的峰值与一个正常凹凸部分的峰值进行比较，并将峰值属于(-)倍时的点识别为一个绝对位置点。
12．根据权利要求11的用于行程传感缸的绝对位置检测方法，其特征在于，在该绝对位置点，该波形生成步骤中所生成的三角波形的峰值是相应于一个正常凹凸部分的峰值的-3倍。
13．根据权利要求10的用于行程传感缸的绝对位置检测方法，其特征在于，在该第五步骤中，该峰值被从0降低以便形成一个三角波形，其中与相应于一个正常磁标尺的三角波形的峰值相比，该相应于一个其中磁标尺没有以预定的形成周期形成的一个凸出部分的该三角波形的峰值是在-1.1倍和-2倍之间，同样，在-2.1倍和-3倍之间，该峰值也从0降低。
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Applicant after: Volvo Construction Equipment (Korea) Co., Ltd.

Applicant before: Samsung Heavy Industries Co., Ltd.

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: SAMSUNG HEAVY INDUSTRIES CO., LTD. TO: VOLVO CONSTRUCTION EQUIPMENT(COREA)LTD.

C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: VOLVO CONSTRUCTION EQUIPMENT HOLDINGS(SWEDEN)LTD.

Free format text: FORMER OWNER: VOLVO CONSTRUCTION EQUIPMENT(COREA)LTD.

Effective date: 20020306

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20020306

Address after: Swedish Eskil steynor

Applicant after: Volvo Building Equipment Holding (Sweden) AG

Address before: Changwon, Korea

Applicant before: Volvo Construction Equipment (Korea) Co., Ltd.

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication