SE532326C2 - Rotationskodare som kan utföra självkalibrering - Google Patents

Rotationskodare som kan utföra självkalibrering

Info

Publication number
SE532326C2
SE532326C2 SE0800894A SE0800894A SE532326C2 SE 532326 C2 SE532326 C2 SE 532326C2 SE 0800894 A SE0800894 A SE 0800894A SE 0800894 A SE0800894 A SE 0800894A SE 532326 C2 SE532326 C2 SE 532326C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
angle
read
self
rotating disk
calibration
Prior art date
Application number
SE0800894A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0800894L (sv
Inventor
Yutaka Nakamura
Satoshi Yanobe
Original Assignee
Sokkia Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sokkia Co Ltd filed Critical Sokkia Co Ltd
Publication of SE0800894L publication Critical patent/SE0800894L/sv
Publication of SE532326C2 publication Critical patent/SE532326C2/sv

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471Error correction
    • G01D5/24495Error correction using previous values
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D18/00Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00
    • G01D18/001Calibrating encoders
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D1/00Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application
    • G01D1/02Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application giving mean values, e.g. root means square values
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471Error correction
    • G01D5/2448Correction of gain, threshold, offset or phase control
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/3473Circular or rotary encoders

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Description

30 35 532 328 2 merade medan mätningsanordningen roteras en lämplig vinkel, och ett skal- eller vinkelkodsfel mäts.
Patentdokument 1: Japansk publicerad ej granskad patentansökan nummer 2002-13949.
Beskrivning av uppfinningen Problem att lösa med uppfinninqen Vid den ovanbeskrivna självkalibreringen med ett par mätningar, krävs emellertid inte enbart kollimering för hand, utan även en timmes tid behövs, så det har varit problem med en stor belastning på en arbetare. Dessutom kan en oerfaren arbetare öka kollimeringsfelet, så det har även varit ett problem med brist på noggrannhet hos självkalibrering. Dessutom har det också varit ett problem att utrustning som kräver flera kollimatorer är dyr.
Vidare har det även varit ett problem att det är svårt att utföra självkalibrering för en vertikal kodare.
Föreliggande uppfinning har gjorts med hänsyn till de förutnämnda problemen, och ett syfte med den är att åstadkomma en rotationskodare som kan utföra självkalibrering för en horisontell kodare såväl som en vertikal kodare utan att kräva specialutrustning, och enkelt och billigt med en hög grad av noggrannhet, medan belastningen på en arbetare minskas.
Medel för att lösa problemen För att lösa de förutnämnda problemen, innefattar i enlighet med krav 1 enligt uppfinningen en rotationskodare: en roterande skiva med en vinkel- kod ; en ljuskälla som belyser vinkelkoden; en detektor som läser vinkelkoden; och en processorenhet som förvärvar ett läsvärde f(9) baserat på vinkelkoden som lästs av detektorn, varvid varje gång den roterande skivan roteras med en förutbestämd vinkel, där en rotationsvinkel hos den roterande skivan är anordnad som 6 och en godtycklig vinkel från rotationsvinkeln 9 inom ett läsområde hos detektorn är anordnad som d), förvärvar processorenheten läsvärden f(6+ läsvärdet f(9) baserat på en förändring i en differens g(9, (D) mellan läs- värdena f(6+) och f(6) när den roterande skivan roteras ett varv. l enlighet med krav 2 enligt uppfinningen, är vid krav 1 enligt uppfinningen, den roterande skivans rotationsläge där läsvärdena f(6+) och f(9) förvärvas anordnat som ett läge där 360" är ungefär jämt delat och ett läge där läsområdet på detektorn är överlappande vid ett närliggande 10 15 20 25 30 35 532 326 3 rotationsläge, ett medelvärde gm() av differenserna g(9, fb) mellan läs- värdena f(6+) och f(9) när ett varv genomgås och awikelserna h(9, CD) mellan skillnaderna g(6, ) och medelvärdet gm() vid respektive rotations- läge tas, och genom att anordna medan man överlappar h(6, CD) i delar där läsområdena är överlappande mellan närliggande rotationsvinkellägen, utförs självkalibrering av läsvärdet f(6) från 0 till 360°.
I enlighet med krav 3 enligt uppfinningen, är vid krav 1 enligt uppfinningen, den roterande skivans rotationsläge där läsvärdena f(6+) och f(6) förvärvas anordnat som ett läge där 360° är ungefär jämt delat, baserat på en förändring i differensen g(6, CD) mellan läsvärdena f(9+) och f(6), varvid differensen g(6, dä) är bestämd som en Fourieserie, och självkalibrering av läsvärdet f(6) från 0 till 360° utförs baserat på resultatet. l enlighet med krav 4 enligt uppfinningen, bestäms vid krav 3 enligt uppfinningen, en eller flera godtyckliga högre övertoner i Fourieserien. l enlighet med krav 5 enligt uppfinningen, används vid krav 1, 2, 3 eller 4, ett eller flera godtyckliga lägen för den godtyckliga vinkeln G2. l enlighet med krav 6 enligt uppfinningen, förvärvas vid krav 1, 2, 3, 4 eller 5, läsvärdena f(6+) och f(6) genom att bilda medelvärden ett stort antal gånger av läsvärden.
Upgfinningens effekter Enligt krav 1 enligt föreliggande uppfinning kan, varje gång den roterande skivan roteras med en förutbestämd vinkel, där en rotationsvinkel hos den roterande skivan är anordnad som 6 och en godtycklig vinkel från rotationsvinkeln 6 inom ett läsområde hos detektorn är anordnad som (D, läsvärden f(9+) och f(6) inom detektorns läsområde förvärvas, och läsvärdet f(6) självkalibreras baserat på en förändring i en differens g(9, CD) mellan läsvärdena f(6+) och f(6) när den roterande skivan roteras ett varv, och därför kan självkalibrering av en horisontell kodare och en vertikal kodare utföras utan att kräva specialutrustning, och enkelt och billigt med en hög grad av noggrannhet, medan belastningen på en arbetare minskas, och ett mycket noggrant mätvärde kan förvärvas.
Vidare är, enligt krav 2 enligt föreliggande uppfinning, den roterande skivans rotationsläge där läsvärdena f(6+) och f(9) förvärvas, anordnat som ett läge där 360° är ungefär jämt delat och ett läge där Iäsområdet på detektorn är överlappande vid ett närliggande rotationsläge, ett medelvärde gm() av differenserna g(6, ) mellan läsvärdena f(9+) och f(6) när ett varv 10 15 20 25 30 35 532 326 4 genomgås och avvikelserna h(9, ) mellan differenserna g(6, (D) och medel- värdet gm(<1>) vid respektive rotationsläge tas, och genom att anordna medan man överlappar awikelserna h(9, (D) i delar där läsomrâdena är överlappande mellan närliggande rotationsvinkellägen, utförs självkalibrering av läsvärdet f(6) från O till 360°, och därför kan självkalibrering utföras snabbare.
Enligt krav 3 enligt föreliggande uppfinning, är den roterande skivans rotationsläge där läsvärdena f(6+) och f(6) förvärvas anordnat som ett läge där 360° är ungefär jämt delat, baserat på en förändring i differensen g(9, GJ) mellan läsvärdena f(6+) och f(6), varvid differensen g(6, w) är bestämd som en Fourieserie, och självkalibrering av Iäsvärdet f(6) från 0 till 360° utförs baserat på resultatet, och därför kan inte enbart ytterligare mycket noggrann självkalibrering utföras, utan även mycket noggranna vinkelvärden kan förvärvas.
Enligt krav 4 enligt föreliggande uppfinning, bestäms vidare i Fourie- serien en eller flera godtyckliga högre övertoner, och därför kan kalibrerings- noggrannheten förbättras utan att utöka tiden som behövs för kalibrering särskilt mycket.
Enligt krav 5 enligt föreliggande uppfinning, används det ett eller flera godtyckliga lägen för den godtyckliga vinkeln GJ, och därför kan kalibrerings- noggrannheten förbättras ytterligare.
Enligt krav 6 enligt föreliggande uppfinning. förvärvas läsvärdena f(9+) och f(6) genom att bilda medelvärden ett stort antal gånger av läs- värden, och därför kan inverkan av brus och liknande reduceras och själv- kalibrering kan utföras med en högre noggrannhetsgrad.
Bästa sätt att utföra uppfinningen på l det följande kommer föreliggande uppfinning att beskrivas i detalj baserat på ritningarna. Först kommer en första utföringsform att beskrivas baserat på fig 2 till fig 4. Fig 2 är en planvy som visar ett lägesförhållande mellan en roterande skiva och en linjär CCD-sensor hos en absolutkodare (härefter kallad en kodare) enligt föreliggande utföringsform. Fig 3 är vyer för att förklara en självkalibreringsmetod hos denna kodare. F ig 4 är ett flödes- schema som visar självkalibreringsförfaranden hos denna kodare. Denna kodare has samma konfiguration som den konventionella kodaren visad i fig 1, förutom att den har en självkalibreringsfunktion som kommer att beskrivas nedan. Av denna anledning, kommer beskrivning av denna kodares 10 15 20 25 30 532 328 5 konfiguration att utelämnas. Därför kommer denna kodares självkalibrerings- funktion att beskrivas i detalj.
I planvyn i fig 2 är en fot av en vertikal linje ritad från ett centrum O av en roterande skiva 1 till en linjär CCD-sensor 3 anordnad som A. Dessutom är en lämplig punkt på den linjära sensorns 3 anordnad som B. En CPU 6 kan läsa respektive vinkelkoder 11 anbringade på den roterande skivan 1 direkt under punkten A och punkten B medelst den linjära sensorn 3 för att bestämma vinkelläsvärden f(6) och f(9+) vid punkt A respektive punkt B.
Här är en sann vinkel hos punkten A bildad från en 0°-riktning M anordnad som 9, och en sann vinkel hos en vinkel AOB är anordnad som fb.
Läsvärdena f(6) och f(9+) är emellertid periodiska funktioner med en period på 360' och kan därför uttryckas med följande formler genom användning av Fourieserier. f(i9)=e+2^mf1n -sin(nø+an) (1) n=1 f(ø+q>)= (awsyfzM/öin -Sin{n(e+ø)+a,,} (2) Här betyder n ett naturligt tal (1 , 2, 3, M/2) som uttrycker en högre övertons ordning, An betyder amplituden hos den n:te högre övertonen un betyder en initial fas hos den n:te högre övertonen, och M är ett skaltal, vilket är ett jämt tal.
Genom en jämförelse av respektive läsvärden f(9) och f(6+) vid punkten A och punkten B, bestäms därför en differens g(9,) däremellan enligt följande formel. g(e, o)= f(e+)- f(e) (3) Denna differens g(6, fb) kan uttryckas såsom i den följande formeln, baserad på formlerna (1) och (2). 909, <1>)= f(9+)- f(9) = (øi-øyfzM/ZA" -sin{n(ø+ø)+a,,} n=1 -iswzMfz/rn -Sinoimap (4) |1=1 När beräkningen fortsätter ytterligare blir g(9,) slutligen som i den följande formeln. 9(9,) =ø+ZMf2An -sinrnø/z)-cosfiireJfqs/zyfanj =l =B0+ZM/2An-sin(n9+ßn) (5) rI=1 10 15 20 25 30 35 532 328 6 där, <1>=B0 (5) An=Bn/sin(n/2) (7) dn=ßn-n<1>/2+1T/2 (8) På detta sätt kan även g(9, <9) uttryckas med en Fourieserie med en period på 360°.
Som visas i fig 3(A), vid ett läge med en rotationsvinkel 6,- där den roterande skivan 1 roteras endast med en förutbestämd vinkel (till exempel 5°) erhållen genom att dela 360° i N lika delar, då läsvärdena vid punkt A och punkt B erhålls, bestäms g(G¿,) för varje förutbestämd vinkel 9,- visad i formel (3) som visas i fig 3(B). Här är j=0, 1, 2, 3 N-1. När väl g(9,-,) för varje förutbestämd vinkel 9,- är bestämd, kan respektive koefficienter BO, Bn och ßn hos Fourieserien iformel (1) beräknas medelst en känd metod. När väl Bo, Bn och ßn således är bestämda, kan genom vidare användning av formlerna (6), (7) och (8), kan också CD, An och an bestämmas. När väl An och dn således är funna kan den sanna vinkeln 9 bestämmas med den följande formeln, vilken är en formförändring av formel (1). e = fwyzM/ëi, -sin(nø+a,) = f(e)-E(ø) (9) n=l Här betyder E(t9) = ZM/ZA” -sin(n6+a,,) en felfunktion. I en Fourie- rl=l serie av felfunktionen E(9) är det här ej nödvändigt att bestämma alltför många högre övertoner av hög ordning, och hos en rotationskodare av mot- satt detektering, har ett excentricitetsfel eliminerats, och således är det ofta tillräckligt att bestämma den andra högre övertonen (n=2). Även då den tredje och högre övertoner bestäms, ökar detta bara beräkningsmängden och lagringskapaciteten och kalibreringsnoggrannheten ökar inte särskilt mycket i de flesta fall.
För att åstadkomma en högre kalibreringsnoggrannhet är det nöd- vändigt att eliminera inverkan från brus och liknande. Vid tidpunkten för vinkelmätnlng, genom att ta upp data från den linjära CCD-sensorn 3 ett stort antal gånger och ta medelvärdet, bestäms därför läsvärdena f(6) och f(9+<1>).
Som är uppenbart från den ovanstående beskrivningen, bestäms enligt föreliggande utföringsform, felfunktionen E(9) hos ett uppmätt vinkelvärde utan att speciellt behöva en erfaren ingenjör eller dyr utrustning, varvid en högre kalibreringsnoggrannhet kan åstadkommas.
Den ovannämnda självkalibreringen utförs av CPU:n 6. Förfaranden för denna självkalibrering visas i fig 4. 10 15 20 25 30 35 532 325 7 När ett självkalibreringsprogram startas, går förfarandet först till steget S1 för att erhålla läsvärden f(9,-) och f(9,-+), direkt under den linjära CCD- sensorns 3 båda punkter A och B. Efter det att denna läsning utförts ett förutbestämt antal gånger, fortsätter förfarandet till steget S2 för att beräkna ett medelvärde av läsvärdena f(9,-+<1>) och f(9,-). Vidare fortsätter förfarandet till steget S3 för att beräkna och lagra en differens g(9;, )= f(9,-+<1>)- f(9¿) mellan de båda läsvärdena f(9,~+) och f(9,-).
Härnäst fortsätter förfarandet till steget S4 för att kontrollera om all möjlig data har förvärvats, det vill säga, att kontrollera om g(9j,) för varje förutbestämd vinkel 9; har förvärvats. Till exempel kontrolleras det för 9 om g(9,-,) har förvärvats med intervall om 5° då 360° genomlöpts. Om all möjlig data inte har förvärvats, fortsätter förfarandet till steget S5, varvid den roterande skivan 1 roteras manuellt en förutbestämd vinkel (automation med en stegmotor eller likande är också möjligt), varvid förfarandet återgår till steget S1. Därefter upprepas stegen S1-S5 för att bestämma och lagra g(9,«,) för varje förutbestämd vinkel 91.
När det bedöms i steget S4 att det förutbestämda antalet gånger för dataförvärvande är färdigt, fortsätter förfarandet till steget S6 för att, baserat på g(9,»,) för varje förutbestämd vinkel 9,-, beräkna koefficienteri Fourieserien av g(9,d>) visad i formel (5), det vill säga BO, Bn och ßn. Vidare fortsätter förfarandet till steget S7 för att, baserat på dessa Bo, Bn och ßn, beräkna koefficienter i en Fourieserie av en felfunktion E(9) av läsvärdet f(9), det vill säga An och an. Vidare fortsätter förfarandet till steget S8 för att bestämma och lagra dessa An och an. Detta möjliggör noggrann bestämning av den sanna vinkeln 9 baserat på läsvärdet f(9) genom att använda formel (9) i den efterföljande mätningen.
Härnäst kommer en andra utföringsform av föreliggande uppfinning beskrivas baserat på fig 2, fig 5 och fig 6. Som visas i fig 2 kan vid läget med rotationsvinkeln 9 hos den roterande skivan 1, inom ett läsområde på den linjära sensorn 3, när värdet CD varieras medan 9 hålls fixt, en förändring hos läsvärdet f(9+ uttrycks läsvärdena f(9+<1>) och f(9) av följande formler. f(0) = (H2 ”An -sin(nl9+a,,) =9+E(6) n=1 f)=(ø+ø)+2°w1,-sin{n(ø+ø)+a,} =(9+<1>)+E(9+) Där E(6) är en felfunktion. (11) (12) 10 15 20 25 30 35 532 325 8 Här beräknas en differens g(6,) mellan de båda läsvärdena f(6+) och f(6) med följande formel. 9(9,<1>)=f(e+)-f(e) (1 s) När formlerna (11) och (12) substitueras till formel (13), uppnås följande formel. g(6,)= )- E(6) (14) Som visas i fig 5(A), vid ett läge med en rotationsvinkel 6,- där den roterande skivan 1 endast roteras med en förutbestämd vinkel (till exempel 5°) erhållen genom att dela 360" i N lika delar, samtidigt som punkten B förflyttas, det vill säga medan CD varieras, förvärvas ett läsvärde f(6,~+) vid punkten B inom ett läsområde på den linjära CCD-sensorn 3. Vid närliggande rotationslägen 91-1, 9; och 9,11 överlappar emellertid läsomràdena f(6j-1,'), f(9,-,) och f(9,»+1,"), därj=0, 1, 2, 3 N-1. Således bestäms g(6,-,<1>) visad i formel (13) för varje förutbestämd vinkel 6,-, och ett medelvärde gm() av detta g(6,-,) tas enligt följande formel. g,.<ø>={ Z ”"g<ø,a,ø> }/N ~ø (15) Därför beräknas vidare h(9j,) definierad av följande formel (16). h(9i~<1>)=9(911°>)-9m(<1>) (16) När formlerna (14) och (15) substitueras till formel (16), erhålls följande formel. h(Ûj,q))æ E(QI~+CD)- E(9i) När E(6,-) är anordnat som Cj- när E(6;) anses vara en konstant antagande att läget av 9,- är satt till en baspunkt, kan formel (17) utryckas som i den följande formeln.
NÛNP) e E(9i+q°)-Ci (13) Även om detta Cj- är okänd, eftersom läsomràdena överlappar vid de närliggande rotatlonslägena 6,--1 och Sj, måste h(6¿-1,<1>') och h(6j,) sammanfalla i det överlappande området. En förskjutningsjusteringsmängd AC,- däremellan uttrycks med följande formel. ÅCJ: Cj-CM I När h(6,-,), justeras genom användning av denna förskjutnings- justeringsmängd anordnas ACj, som h'(6j,<1>), varvid h'(9,~,) är som i den följande formeln. h'(e,«,)=h(e,-,)+Ac, (20) Därefter beräknas AC,- för varje vinkel 6,, och när formlerna (18) och (19) substitueras till formel (20), erhålls följande formel. h'(91»®)'-'E(9i+)+ C111 (17) (21) 10 15 20 25 30 35 532 325 9 Härefter erhålls följande formel för det godtyckliga 6. h'(9.0)=E(9;+4>)+ 01-1 (22) Även om detta h'(6,0) vanligtvis innefattar en förskjutningsmängd CM, kan CH vanligen ignoreras för att göra h'(9,0) ungefär lika med fet- funktionen E(6). När h'(6,0), justerad genom att lägga till förskjutnings- justeringsmängden AC,- till h(9,-,) bestämd genom formel (16), bestäms som felfunktionen, bestäms den sanna vinkeln 6 genom följande formel. 6=f(6)-h'(6,0) (23) Vidare visas förfaranden för denna självkalibrering ifig 6.
Först när ett självkalibreringsprogram startas, fortsätter förfarandet till steget S11 för att erhålla läsvärden f(9,~+) och f(9,-), direkt under ett stort antal punkter på den linjära CCD-sensorn 3 medan varieras. Efter det att denna läsning utförts ett förutbestämt antal gånger, fortsätter förfarandet till steget S12 för att beräkna ett medelvärde av läsvärdena f(6,-+ Vidare fortsätter förfarandet till steget S13 för att beräkna en differens g(6,-, )= f(9,-+)- f(9,-) mellan de båda läsvärdena.
Härnäst fortsätter förfarandet till steget S14 för att kontrollera om all möjlig data för varje förutbestämd vinkel har förvärvats, det vill säga, att kontrollera om g(6,-,Cl>) enligt 6,- för varje förutbestämd vinkel har förvärvats. Till exempel kontrolleras det för 6 om g(6j,d>) har förvärvats med intervall om 5" då 360° genomlöpts. Om all möjlig data inte har förvärvats, fortsätter för- farandet till steget S15, varvid den roterande skivan 1 roteras manuellt en förutbestämd vinkel (automatisering med en stegmotor eller liknande är också möjligt), varvid förfarandet återgår till steget S1. Därefter upprepas stegen S1- S5 för att bestämma och lagra g(6¿,) för varje förutbestämd vinkel 91.
När det bedöms i steget S14 att all möjlig data dataförvärvande är färdigt, fortsätter förfarandet till steget S16 för att beräkna ett medelvärde gm() av g(9j,) (se formel (15)).
Vidare fortsätter förfarandet till steget S17 för att beräkna h(6,-,<1>)=g(6,»,)-gm() (se formel (16)). Vidare fortsätter förfarandet till steget S18 för att beräkna förskjutningsjusteringsmängden AC,- mellan h(6,--1,') och h(6,-,) (se formel 19). Vidare fortsätter förfarandet till steget S19 för att lägga till förskjutningsjusteringsmängden AC,- till h(6¿,0) och bestämma och lagra felfunktionen h'(6,0).
Detta möjliggör noggrann bestämning av den sanna vinkeln 9 baserat på läsvärdet f(G) genom att använda formel (23) iden efterföljande h'(6,-,0) mätningen. I fallet med den föreliggande utföringsformen kan, eftersom 10 15 20 25 30 35 532 328 10 felfunktionen h'(9,-,0) kan bestämmas genom en ringa beräkningsmängd, tiden som krävs för självkalibrering minskas.
Det är emellertid möjligt att varierat modifiera de förutnämnda utföringsformerna. Till exempel är det inte alltid nödvändigt att bestämma läsvärdena f(6) och f(9+) direkt under foten A hos en vertikal linje dragen från den roterande skivans 1 centrum O till den linjära CCD-sensorn 3 och punkten B på den linjära CCD-sensorn 3, och läsvärden vid ett flertal lägen godtyckligt bestämda på den linjära CCD-sensorn 3 kan bestämmas. Dess- utom kan det vara möjligt att välja en tredje punkt på den linjära CCD-sensorn 3 i flg 2, upprätta formel (2') genom att anordna =3 i den förutnämnda formeln (2), och bestämma läsvärden enligt de förutnämnda forrnlerna (1) och (2) och de förutnämnda formlerna (1) respektive (2'), och separat bestämma felfunktioner E(9) baserat på dessa och ta ett medelvärde. Vidare kan det vara möjligt att upprätta formel (2”) genom att anordna n (n=1, 2, 3, __.) i den förutnämnda formeln (2), bestämma läsvärden enligt de förutnämnda formlerna (1) respektive (2"), bestämma en felfunktion E(9) baserat på dessa och ta ett medelvärde.
Kort beskrivning av ritninqarna Fig 1 är ett blockschema av rotationskodare enligt föreliggande uppfinning och konventionell typ.
Fig 2 är en planvy som visar ett lägesförhållande mellan en roterande skiva och en linjär CCD-sensor hos rotationskodaren enligt föreliggande uppfinning. .
Fig 3 är vyer för att förklara en självkalibreringsmetod hos en rotations- kodare enligt en första utföringsform av föreliggande uppfinning.
Fig 4 är ett flödesdiagram som visar självkalibreringsförfaranden hos den förutnämnda rotationskodaren.
F ig 5 är vyer för att förklara en självkalibreringsmetod hos en rotations- kodare enligt en andra utföringsform av föreliggande uppfinning.
Fig 6 är ett flödesdiagram som visar självkalibreringsförfaranden hos den förutnämnda rotationskodaren enligt den andra utföringsformen.
Beskrivninq av symboler 1 roterande skiva 2 ljuskälla 3 linjär CCD-sensor (detektor) 532 325 11 6 CPU (processorenhet) 11 vinkelkod 6, CD vinkel f(9), f(6+ 9(9.)- f(9) gm(<1>)= medelvärdet av g(6, h(9.<1>)=9(9.<1>)-9m(<1>)

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 532 326 12 PATENTKRAV
1. Rotatíonskodare innefattande: en roterande skiva med en vinkelkod; en ljuskälla som belyser vinkelkoden; en detektor som läser vinkelkoden; och en processorenhet som förvärvar ett läsvärde f(6) baserat på vinkelkoden som lästs av detektorn, varvid varje gång den roterande skivan roteras med en förutbestämd vinkel, där en rotationsvinkei hos den roterande skivan är anordnad som 6 och en godtycklig vinkel från rotationsvinkeln 6 inom ett läsområde hos detektorn är anordnad som (D, förvärvar processorenheten Iäsvärden f(6+) och f(6) inom detektorns Iäsområde, och självkaiibrerar läsvärdet f(6) baserat på en förändring i en differens g(6, <1>) mellan läsvärdena f(9+) och f(6) när den roterande skivan roteras ett varv.
2. Rotatíonskodare enligt kravet 1, varvid den roterande skivans rotationsläge där läsvärdena f(9+) och f(9) förvärvas är anordnat som ett läge där 360° är ungefärjämt delat och ett läge där läsområdet på detektorn är överlappande vid ett närliggande rotationsläge, ett medelvärde gm( differenserna g(6, CD) mellan läsvärdena f(6+<1>) och f(6) när ett varv genom- gås och avvikelserna h(6, CD) mellan differenserna g(6, ) och medelvärdet gm() vid respektive rotationsläge tas, och genom att anordna medan man överlappar avvikelserna h(6, CD) i delar där läsområdena är överlappande mellan närliggande rotationsvinkellägen, utförs självkalibrering av läsvärdet f(6) från 0 till 360”.
3. Rotatíonskodare enligt kravet 1, varvid den roterande skivans rotationsläge där läsvärdena f(9+) och f(9) förvärvas är anordnat som ett läge där 360” är ungefär jämt delat, baserat på en förändring i differensen g(6, (D) mellan läsvärdena f(6+) och f(9), varvid differensen g(6, CD) är bestämd som en Fourieserie, och självkalibrering av läsvärdet f(9) från 0 till 360° utförs baserat på resultatet.
4. Rotatíonskodare enligt kravet 3, varvid i Fourieserien, en eller flera godtyckliga högre övertoner bestäms.
5. Rotatíonskodare enligt krav 1, 2, 3 eller 4 varvid det används ett eller flera godtyckliga lägen för den godtyckliga vinkeln .
6. Rotatíonskodare enligt krav 1, 2, 3, 4 eller 5 varvid läsvärdena f(9+) och f(6) förvärvas genom att bilda medelvärden ett stort antal gånger av Iäsvärden.
SE0800894A 2006-01-27 2006-08-25 Rotationskodare som kan utföra självkalibrering SE532326C2 (sv)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006018709A JP4824415B2 (ja) 2006-01-27 2006-01-27 ロータリエンコーダ
PCT/JP2006/316690 WO2007086160A1 (ja) 2006-01-27 2006-08-25 ロータリエンコーダ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE0800894L SE0800894L (sv) 2008-04-18
SE532326C2 true SE532326C2 (sv) 2009-12-15

Family

ID=38308969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0800894A SE532326C2 (sv) 2006-01-27 2006-08-25 Rotationskodare som kan utföra självkalibrering

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7825367B2 (sv)
JP (1) JP4824415B2 (sv)
KR (1) KR101039474B1 (sv)
CN (1) CN101341378B (sv)
AU (1) AU2006336718B2 (sv)
DE (1) DE112006003663B4 (sv)
SE (1) SE532326C2 (sv)
WO (1) WO2007086160A1 (sv)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8336424B2 (en) 2007-09-07 2012-12-25 Lear Corporation Rotary control knob assembly
US8645097B2 (en) * 2008-08-26 2014-02-04 GM Global Technology Operations LLC Method for analyzing output from a rotary sensor
US8198994B2 (en) * 2009-04-13 2012-06-12 Applied Minds, Llc Customizable and reconfigurable virtual instrument panel
JP4984269B2 (ja) 2009-11-09 2012-07-25 独立行政法人産業技術総合研究所 複合自己校正機能付き角度検出器
JP4984268B2 (ja) * 2009-11-09 2012-07-25 独立行政法人産業技術総合研究所 軸ぶれ計測方法及び軸ぶれ計測機能を具備した自己校正機能付き角度検出器
WO2011064317A2 (de) 2009-11-26 2011-06-03 Leica Geosystems Ag Kalibrierverfahren und winkelmessverfahren für eine winkelmesseinrichtung sowie winkelmesseinrichtung
US9234773B2 (en) 2010-05-17 2016-01-12 Faro Technologies, Inc. Self-compensating angular encoder
GB2494811A (en) * 2010-05-17 2013-03-20 Faro Tech Inc Self-compensating angular encoder
DE112011104863B4 (de) * 2011-02-09 2019-06-13 Mitsubishi Electric Corporation Drehgeber
JP5836026B2 (ja) * 2011-09-08 2015-12-24 三菱重工業株式会社 誤差周波数成分取得装置、回転角度取得装置およびモータ制御装置
US9423281B2 (en) 2012-02-07 2016-08-23 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Self-calibrating single track absolute rotary encoder
EP2870433B1 (de) 2012-07-04 2016-09-07 Hexagon Technology Center GmbH Optischer positionsgeber mit analogem speicher
CN105229424B (zh) * 2013-05-21 2017-05-24 三菱电机株式会社 用于自校准旋转编码器的方法
CN104180829B (zh) * 2013-05-24 2016-12-28 北斗导航科技有限公司 码盘、旋转编码器、带有编码器的设备及编码器校准方法
US11886951B2 (en) * 2014-07-28 2024-01-30 Wire Pulse, Inc. Modular material tracking system and method
JP6595755B2 (ja) * 2014-12-02 2019-10-23 日本電産サンキョー株式会社 補正テーブル作成装置、エンコーダ、及び補正テーブル作成方法
JP6802794B2 (ja) * 2015-07-24 2020-12-23 オリンパス株式会社 補正情報生成装置及び回転する検査対象の画像補正のための補正情報生成方法
DE102016101965A1 (de) 2016-02-04 2017-08-10 Fraba B.V. Verfahren zum Kalibrieren eines Drehgebers und Drehgeber zur Bestimmung einer korrigierten Winkelposition
CN107747931B (zh) * 2017-08-21 2019-11-22 上海微泓自动化设备有限公司 用于角度编码器自校准的读数头优化布置方法
CN108253937A (zh) * 2017-12-05 2018-07-06 汪奕辰 视觉雷达系统
JP7107806B2 (ja) * 2018-09-28 2022-07-27 株式会社トプコン ロータリエンコーダ
CN109822238B (zh) * 2019-01-15 2021-05-11 武汉帝尔激光科技股份有限公司 一种加工转台精度校正方法、装置、系统和存储介质
JP7210021B2 (ja) * 2019-07-05 2023-01-23 国立研究開発法人産業技術総合研究所 電磁力を利用した回転式トルク変換器のトルク校正装置およびトルク校正方法
DE102019218702B3 (de) * 2019-12-02 2021-03-04 Infineon Technologies Ag Bestimmung einer positionsinformation über eine position eines magnetfeldgebers relativ zu einem positionssensor

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01118520A (ja) * 1987-10-30 1989-05-11 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 積層板用難燃性樹脂組成物の製造法
JPH08247739A (ja) * 1995-03-12 1996-09-27 Topcon Corp ロータリーエンコーダパターンの測定装置及び測定方法
JP3168451B2 (ja) * 1995-09-24 2001-05-21 株式会社トプコン ロータリーエンコーダ
JPH11118520A (ja) * 1997-10-17 1999-04-30 Tamagawa Seiki Co Ltd ディジタル角度変換方法
US6029363A (en) * 1998-04-03 2000-02-29 Mitutoyo Corporation Self-calibrating position transducer system and method
US6184518B1 (en) * 1998-06-03 2001-02-06 Micron Electronics, Inc. Rotary encoder with multiple calibration points
US6145368A (en) * 1998-06-03 2000-11-14 Micron Electronics, Inc. Method for calibrating rotary encoder with multiple calibration points
US6564168B1 (en) * 1999-09-14 2003-05-13 Immersion Corporation High-resolution optical encoder with phased-array photodetectors
JP2002013949A (ja) 2000-06-27 2002-01-18 Sokkia Co Ltd アブソリュート式エンコーダ
JP4090016B2 (ja) * 2002-03-11 2008-05-28 多摩川精機株式会社 自己校正型角度検出器
JP4142942B2 (ja) * 2002-12-09 2008-09-03 株式会社ソキア ロータリエンコーダ
JP3826207B2 (ja) * 2004-08-31 2006-09-27 独立行政法人産業技術総合研究所 自己校正機能付き角度検出器
KR20070054735A (ko) * 2004-10-20 2007-05-29 가부시키가이샤 야스카와덴키 인코더 신호 처리 장치 및 그 신호 처리 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007198942A (ja) 2007-08-09
CN101341378B (zh) 2010-10-13
JP4824415B2 (ja) 2011-11-30
CN101341378A (zh) 2009-01-07
AU2006336718A1 (en) 2007-08-02
US7825367B2 (en) 2010-11-02
US20100181468A1 (en) 2010-07-22
KR101039474B1 (ko) 2011-06-07
DE112006003663B4 (de) 2015-09-10
AU2006336718B2 (en) 2011-07-28
WO2007086160A1 (ja) 2007-08-02
KR20080090409A (ko) 2008-10-08
SE0800894L (sv) 2008-04-18
DE112006003663T5 (de) 2008-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE532326C2 (sv) Rotationskodare som kan utföra självkalibrering
CN110940371B (zh) 一种旋转磁电编码器的校准方法、装置及设备
KR102502508B1 (ko) 보정 테이블 작성 장치, 인코더 및 보정 테이블 작성 방법
Watanabe et al. Automatic high-precision calibration system for angle encoder (II)
US9423281B2 (en) Self-calibrating single track absolute rotary encoder
JP4984269B2 (ja) 複合自己校正機能付き角度検出器
JP2013526718A (ja) 自己補償する角度エンコーダ
WO2014188894A1 (en) Method for self-calibrating a rotary encoder
CN108474671B (zh) 机械角度检测方法、云台及机器可读存储介质
WO2021017075A1 (zh) 混合编码器的位置确定方法、装置、设备及可读存储介质
Just et al. Comparison of angle standards with the aid of a high-resolution angle encoder
CN111906590B (zh) 一种用于测量圆度误差和回转误差的自补偿三点法
JP2007064771A (ja) エンコーダの誤差補正装置
JP2005061943A (ja) バリアブルリラクタンス型レゾルバ
CN108827190A (zh) 基于双自准直仪的高精度测角误差检测装置及其检测方法
JPH05231879A (ja) 検出位置の補正方法
CN116892970A (zh) 基于时间戳寄存器评判磁编码器稳定性的方法及电机
CN108927533B (zh) 旋转轴的角度校正方法以及计算机可读存储介质
JP2009008536A (ja) レゾルバを用いて回転体の回転位置を検出するための装置
JP5553215B2 (ja) アンバランス量測定方法と装置
TWI615235B (zh) 自適應振動感測方法
CN114636387B (zh) 一种圆光栅编码器双读数头非对称安装偏心误差补偿方法
WO2020208783A1 (ja) 数値制御装置
Giniotis et al. Traceability enhancement in angle measurements
Axenenko Automatic Error Correcting in Angular Transducers