RU2480707C1 - Method to measure angle and device for its realisation - Google Patents
Method to measure angle and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2480707C1 RU2480707C1 RU2011145197/28A RU2011145197A RU2480707C1 RU 2480707 C1 RU2480707 C1 RU 2480707C1 RU 2011145197/28 A RU2011145197/28 A RU 2011145197/28A RU 2011145197 A RU2011145197 A RU 2011145197A RU 2480707 C1 RU2480707 C1 RU 2480707C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- angle
- sensor
- shaft
- teeth
- input shaft
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано: в системах координатного позиционирования инструмента станков с числовым программным управлением (ЧПУ), в датчиках абсолютного положения перемещающихся или вращающихся объектов.The invention relates to the field of measurement technology and can be used: in coordinate systems for tool positioning of numerically controlled machines (CNC), in absolute position sensors of moving or rotating objects.
Известен способ механической редукции числа оборотов вала в преобразователях угловых величин [1]. Суть этого способа заключается в том, что с помощью зубчатой или фрикционной связи двух и более валов изменяется число оборотов и фаза угла ведомых валов по отношению к ведущему (механическая редукция). Это позволяет создавать преобразователи с системами грубого и точного отсчетов, что повышает точность преобразования. Однако точность их не велика, так как много подвижных и трущихся частей, много ступеней редукции, велика степень редукции (передаточное число) на диапазон преобразования, велика масса и габариты.A known method of mechanical reduction of the number of revolutions of the shaft in the converters of angular quantities [1]. The essence of this method is that with the help of a gear or friction connection of two or more shafts, the number of revolutions and the phase phase of the driven shafts with respect to the lead are changed (mechanical reduction). This allows you to create converters with coarse and accurate sampling systems, which increases the accuracy of the conversion. However, their accuracy is not great, since there are many moving and rubbing parts, many stages of reduction, the degree of reduction (gear ratio) to the transformation range is large, and the mass and dimensions are large.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ коррекции угловой погрешности датчика углового положения [2], который позволяет практически полностью компенсировать угловую погрешность датчика абсолютного углового положения за счет того, что датчик углового положения представляет собой датчик абсолютного углового положения, при этом сначала по меньшей мере за один полный оборот первого вала регистрируют соответствующее угловое положение второго вала и на основании полученных измеренных значений определяют соответствующее угловое положение первого вала, после чего соответствующее выходное значение датчика абсолютного углового положения сравнивают с соответствующим угловым положением первого вала, сохраняя значение полученного в результате этого сравнения рассогласования, и затем каждое из рассчитываемых соответствующих выходных значений датчика абсолютного углового положения корректируют на соответствующее сохраненное значение.Closest to the proposed method is a method of correcting the angular error of the sensor of the angular position [2], which allows you to almost completely compensate for the angular error of the sensor of the absolute angular position due to the fact that the sensor of the angular position is a sensor of the absolute angular position, with at least at least one full revolution of the first shaft, the corresponding angular position of the second shaft is recorded, and based on the measured values obtained, it is determined accordingly the angular position of the first shaft, then the corresponding output value of the sensor of absolute angular position is compared with the respective angular position of the first shaft, while maintaining the value obtained as a result of this comparison mismatch, and then each of the respective output calculated absolute angular position of the sensor values is corrected by the corresponding stored value.
Недостатком способа-прототипа является итерационный процесс компенсации погрешности взаимного углового положения валов, диапазон преобразования ограничен одним оборотом первичного вала.The disadvantage of the prototype method is the iterative process of compensating for errors in the mutual angular position of the shafts, the conversion range is limited to one revolution of the input shaft.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство измерения угла, содержащее первичный и вторичный валы, первое зубчатое колесо, соединенное с первичным валом, первый и второй датчики [3].Closest to the proposed device is a device for measuring the angle, containing the primary and secondary shafts, the first gear connected to the primary shaft, the first and second sensors [3].
Недостатком устройства-прототипа является то, что диапазон преобразования ограничен одним оборотом первичного вала.The disadvantage of the prototype device is that the conversion range is limited to one revolution of the input shaft.
Задача изобретения - повышение точности работы, упрощение конструкции.The objective of the invention is to improve the accuracy of work, simplifying the design.
Поставленная задача достигается тем, что в способе измерения угла, включающем операции регистрации с помощью первого датчика положения первичного вала, вращательное движение которого взаимосвязано с вращением вторичного вала, операции регистрации с помощью второго датчика соответствующего углового положения вторичного вала, производят расчеты в вычислительном устройстве, согласно изобретению выбирают количество зубьев первого зубчатого колеса, соединенного с первичным валом, z1, количество зубьев второго зубчатого колеса, соединенного со вторичным валом, z2, причем число зубьев второго колеса z2=z1+1, производят преобразование угла поворота первичного вала в пределах полного оборота, получая отставание вторичного вала на угол далее производят вычисление значения угла поворота первичного вала по формулеThe problem is achieved in that in the method of measuring the angle, including the registration operation using the first sensor of the position of the primary shaft, the rotational movement of which is interconnected with the rotation of the secondary shaft, the registration operation using the second sensor of the corresponding angular position of the secondary shaft, perform calculations in the computing device, according to invention is selected in the number of teeth of the first gear coupled to the input shaft, z 1, the number of teeth of the second gear is connected Nogo with the secondary shaft, z 2, and the number of second gear teeth z 2 = z 1 + 1, produce the transformation angle of rotation of primary shaft within a full turn to give the lag angle on the secondary shaft then calculate the value of the angle of rotation of the input shaft according to the formula
где Where
φ∑ - полный угол поворота первичного вала,φ∑ is the total angle of rotation of the input shaft,
φ1 - отсчетный угол первого датчика угла,φ 1 - reference angle of the first angle sensor,
φ2 - отсчетный угол второго датчика угла.φ 2 - reference angle of the second angle sensor.
Поставленная задача достигается также тем, что в устройство измерения угла, содержащее первичный вал, соединенный с первым зубчатым колесом с числом зубьев z1 и первым датчиком, вторичный вал со вторым датчиком, согласно изобретению дополнительно введено второе зубчатое колесо с числом зубьев z2, соединенное со вторичным валом, вычислительное устройство, к которому подключены выходы первого и второго датчиков, причем число зубьев второго колеса z2=z1+1, разрешающая способность по углу определяется разрешающей способностью первого датчика, а диапазон измеряемых углов определяется соотношениемThe task is also achieved by the fact that in the angle measuring device containing a primary shaft connected to the first gear with the number of teeth z 1 and the first sensor, the secondary shaft with the second sensor, according to the invention, a second gear with the number of teeth z 2 connected further with the secondary shaft, the computing device to which are connected outputs of the first and second sensors and the number of teeth of the second wheel z 2 = z 1 + 1, the resolution is determined by the angle resolution of the first transducer a, a measured range of angles determined by the relationship
где m - число полных оборотов первичного вала на весь диапазон преобразования.where m is the number of full revolutions of the input shaft over the entire conversion range.
Достигаемым техническим результатом предлагаемого решения является возможность вычисления полного угла поворота первичного вала по значениям отсчитанных значений углов поворота двух датчиков, связанных зубчатой передачей с малым передаточным соотношением, что упрощает конструкцию устройства и повышает его надежность.Achievable technical result of the proposed solution is the ability to calculate the total angle of rotation of the input shaft from the values of the measured values of the rotation angles of the two sensors connected by a gear transmission with a small gear ratio, which simplifies the design of the device and increases its reliability.
На фигуре приведена схема предлагаемого устройства для осуществления способа измерения угла. Устройство для измерения угла содержит первичный вал 1, соединенный с первым зубчатым колесом 2 и первым датчиком преобразования угла в цифровой код 5. Зубчатое колесо 4 соединено вторичным валом 3 со вторым датчиком преобразования угла в цифровой код 6. Выходы датчиков преобразования угла в код соединены со входами вычислительного устройства 7.The figure shows a diagram of the proposed device for implementing the method of measuring the angle. The device for measuring the angle contains a primary shaft 1 connected to the first gear 2 and the first sensor converting the angle to digital code 5. The gear 4 is connected by the secondary shaft 3 to the second sensor converting the angle to digital code 6. The outputs of the angle converting sensors to the code are connected to the inputs of the computing device 7.
Устройство для осуществления способа включает первичный вал 1, соединенный с первым зубчатым колесом 2 с числом зубьев z1 и первым датчиком угла 5, вторичный вал 3, соединенный со вторым зубчатым колесом 4 с числом зубьев z2 и вторым датчиком угла 6, а выходы датчиков угла подключены к вычислительному устройству 7, пересчитывающему показания датчиков в значение абсолютного угла.A device for implementing the method includes a primary shaft 1 connected to the first gear 2 with the number of teeth z 1 and the first angle sensor 5, a secondary shaft 3 connected to the second gear 4 with the number of teeth z 2 and the second angle sensor 6, and the outputs of the sensors angle connected to the computing device 7, recalculating the readings of the sensors in the value of the absolute angle.
За счет того, что используется малое замедление редуктора, которое определяется величиной где z2=z1+1, достигается упрощение конструкции редуктора и уменьшение погрешности преобразования. При этом разрешающая способность по углу определяется разрешающей способностью первого датчика угла, а диапазон измеряемых углов определяется соотношением где m - число полных оборотов первичного вала на весь диапазон преобразования.Due to the fact that a small deceleration of the gearbox is used, which is determined by the value where z 2 = z 1 +1, simplification of the design of the gearbox and reduction of the conversion error are achieved. In this case, the angle resolution is determined by the resolution of the first angle sensor, and the range of measured angles is determined by the ratio where m is the number of full revolutions of the input shaft over the entire conversion range.
Измерение абсолютного значения угла поворота первичного вала осуществляется следующим образом. Первый датчик угла 5 преобразует угол поворота первичного вала 1 в пределах полного оборота. При этом вторичный вал 3 поворачивается с отставанием на угол За m оборотов первичного вала отставание вторичного вала составит 360°, оставаясь однозначно связанным с углом поворота первичного вала. Тогда вычисленное значение угла поворота первичного вала будет определяться соотношениемThe measurement of the absolute value of the angle of rotation of the input shaft is as follows. The first angle sensor 5 converts the angle of rotation of the input shaft 1 within a full revolution. In this case, the secondary shaft 3 rotates with a lag angle For m revolutions of the primary shaft, the lag of the secondary shaft will be 360 °, remaining uniquely associated with the angle of rotation of the primary shaft. Then the calculated value of the angle of rotation of the input shaft will be determined by the ratio
где Where
φ∑ - полный угол поворота первичного вала 1;φ∑ is the total angle of rotation of the input shaft 1;
φ1 - отсчетный угол первого датчика угла 5;φ 1 - reference angle of the first angle sensor 5;
φ2 - отсчетный угол второго датчика угла 6.φ 2 - reference angle of the second angle sensor 6.
Источники информацииInformation sources
1. Справочник конструктора РЭА, под редакцией Варламова Р.Г. "Радио и связь", М.: 1985.1. Reference designer REA, edited by Varlamov R.G. "Radio and Communications", Moscow: 1985.
2. Патент РФ №2246020, F02D 41/00, опубл. 10.02.2005 г.2. RF patent No. 2246020, F02D 41/00, publ. 02/10/2005
3. Патент JP 5203442, F02P 15/00, опубл. 10.08.1993 г.3. Patent JP 5203442, F02P 15/00, publ. 08/10/1993
Claims (2)
где φ∑ - полный угол поворота первичного вала,
φ1 - отсчетный угол первого датчика,
φ2 - отсчетный угол второго датчика.1. The method of measuring the angle, including the registration operation using the first sensor of the position of the input shaft, the rotational movement of which is interconnected with the rotation of the secondary shaft, the registration operation using the second sensor of the corresponding angular position of the secondary shaft, the calculation in the computing device, characterized in that the number is selected teeth of the first toothed wheel connected to the input shaft, z 1, the number of teeth of the second gear wheel connected with the secondary shaft, z 2, where Nu a second wheel teeth z 2 = z 1 + 1, produce the transformation angle of rotation of primary shaft within a full turn to give the lag angle on the secondary shaft calculate the value of the angle of rotation of the input shaft according to the formula
where φ∑ is the total angle of rotation of the input shaft,
φ 1 - reference angle of the first sensor,
φ 2 - reference angle of the second sensor.
где m - число полных оборотов первичного вала на весь диапазон преобразования. 2. An angle measuring device comprising a input shaft connected to a first gear with a number of teeth z 1 and a first sensor, a secondary shaft with a second sensor, characterized in that a second gear with a number of teeth z 2 is further connected to the secondary shaft, a computing device to which are connected outputs of the first and second sensors and the number of teeth of the second wheel z 2 = z 1 + 1, the resolution is determined by the angle resolution of the first sensor, and the measurement range of angles defined with elations
where m is the number of full revolutions of the input shaft over the entire conversion range.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011145197/28A RU2480707C1 (en) | 2011-11-07 | 2011-11-07 | Method to measure angle and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011145197/28A RU2480707C1 (en) | 2011-11-07 | 2011-11-07 | Method to measure angle and device for its realisation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2480707C1 true RU2480707C1 (en) | 2013-04-27 |
Family
ID=49153214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011145197/28A RU2480707C1 (en) | 2011-11-07 | 2011-11-07 | Method to measure angle and device for its realisation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2480707C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0188433A1 (en) * | 1984-06-27 | 1986-07-30 | Bosch Gmbh Robert | Device for detecting the angular position of a rotary member. |
US4899281A (en) * | 1987-07-24 | 1990-02-06 | Bendix Electronics S.A. | Device for triggering an event in phase with an angular position of a rotary component and application thereof |
RU2024836C1 (en) * | 1991-01-16 | 1994-12-15 | Войсковая Часть 25840 | Device for checking angular position of engine crankshaft in case when access to shaft is limited |
RU2082088C1 (en) * | 1994-07-25 | 1997-06-20 | Акционерное общество "АвтоВАЗ" | Method of measurement of angular position of shaft |
RU2246020C2 (en) * | 1999-06-15 | 2005-02-10 | Роберт Бош Гмбх | Method of correction of angular error of absolute angular position sensor |
-
2011
- 2011-11-07 RU RU2011145197/28A patent/RU2480707C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0188433A1 (en) * | 1984-06-27 | 1986-07-30 | Bosch Gmbh Robert | Device for detecting the angular position of a rotary member. |
US4899281A (en) * | 1987-07-24 | 1990-02-06 | Bendix Electronics S.A. | Device for triggering an event in phase with an angular position of a rotary component and application thereof |
RU2024836C1 (en) * | 1991-01-16 | 1994-12-15 | Войсковая Часть 25840 | Device for checking angular position of engine crankshaft in case when access to shaft is limited |
RU2082088C1 (en) * | 1994-07-25 | 1997-06-20 | Акционерное общество "АвтоВАЗ" | Method of measurement of angular position of shaft |
RU2246020C2 (en) * | 1999-06-15 | 2005-02-10 | Роберт Бош Гмбх | Method of correction of angular error of absolute angular position sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101502259B1 (en) | Device for detecting multi-turn absolute rotation angle, and method for detecting rotation angle thereof | |
KR101942130B1 (en) | Multi-turn absolute rotation angle detection device and method for detecting absolute rotation angle | |
US8723511B2 (en) | Absolute encoder | |
CN103837169B (en) | For self-correcting apparatus and method and the magnetism encoder of magnetism encoder | |
JPH0373808B2 (en) | ||
TW200839194A (en) | Position detector | |
JP2015194462A (en) | Angle detection method, angle detector and robot device | |
JP2005283165A (en) | Variable reluctance resolver and rotation angle sensor using it | |
Łuczak | Dual-axis test rig for MEMS tilt sensors | |
KR101766032B1 (en) | System and method for measuring output torque of driving module compring harmonic drive | |
CN102829714A (en) | Method for realizing absolute angle measurement based on round inductosyn | |
WO2015141615A1 (en) | Gear teeth phase calculation device, gear teeth phase calculation method, and gear teeth machining device | |
JP2011247747A (en) | Encoder calibration device | |
CN113405575B (en) | Mechanical multi-turn absolute time grating encoder | |
US9841947B2 (en) | Device and method for calculating absolute amount of displacement, and method for same | |
RU2480707C1 (en) | Method to measure angle and device for its realisation | |
KR100528645B1 (en) | Method for measuring the absolute steering angle of steering shaft for vehicle | |
TWI714072B (en) | Angle detector | |
Lee et al. | Measurement and compensation of errors in absolute encoder using dual absolute encoder system | |
Lee et al. | Analysis of accuracy and measuring range of dual absolute encoder system | |
CN104641200B (en) | pseudo-absolute position sensing algorithm | |
Tong et al. | Harmonic gear reducer transmission error analysis and detection | |
TWI425187B (en) | Resolver unit | |
JP5473953B2 (en) | Multi-rotation absolute rotation angle detector | |
RU121676U1 (en) | RADAR ANTENNA ANGLE ANGLE TRANSFORMATION SYSTEM |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20200831 |