[發明專利]分度誤差估計裝置、分度誤差校準裝置和分度誤差估計方法

有效

• 申請號: 201210387462.4
• 申請日: 2012-07-23
• 公開（公告）號: CN102954815A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 奈良正之
• 申請（專利權）人: 株式會社三豐
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 郭定輝

技術領域

本發明涉及分度誤差估計裝置、分度誤差校準裝置和分度誤差估計方法。?

背景技術

旋轉編碼器是分度誤差校準裝置，其檢測旋轉機械的旋轉角。旋轉編碼器包括圓光柵盤和檢測器作為其的基本結構，例如，光柵盤蝕刻有包括在外圍部分輻射方向上的幾百到幾十萬個分度線的分度圖形，檢測器布置在光柵盤上并計數光柵盤轉動時經過的分度線。提供這樣的旋轉編碼器從而光柵盤參與到被測對象的旋轉部分。與被測對象的旋轉相關的通過檢測器的分度線的數量被計數以檢測被測對象的旋轉角度(即，光柵盤的旋轉角度)。?

通常，上面描述的光柵盤具有人工標記的分度線。因此，分度線并不是以均勻的角度距離標記的，并且因此偏離了理想分度線位置(具有均勻的角度距離)。因此，由檢測器基于上面描述的分度線檢測的檢測值包含誤差(此處稱為分度誤差)。為校準這樣的分度誤差，傳統地會使用等分平均(equaldivision?averaging)方法(參見，例如，WATANABE等人的“Automatic?HighPrecision?Calibration?System?for?Rotary?Encoder(First?Issue)，”Journal?of?theJapan?Society?for?Precision?Engineering，Vol.67No.7(2001)，1091-1095)。?

圖4示出了校正分度誤差的傳統方法。如圖4所示，傳統分度誤差校正裝置100采用同軸旋轉軸220上提供的、用于校正的光柵盤200A；并采用用于參考的光柵盤200B。用于校正的光柵盤200A的外圍提供有與光柵盤200A的分度圖形210相對的第一檢測器300A。用于參考的光柵盤200B的外圍提供有多個(圖4示出的示例中有6個)第二檢測器300B，該第二檢測器300B與光柵盤200B的分度圖形210相對，每個檢測器具有沿著光柵盤200B的圓周方向的均勻角度距離。配置分度誤差校正裝置100的計算裝置(圖中未示出)計算第一檢測器300A的檢測值和第二檢測器300B的每個檢測值之間的差值；通過平均所計算的差值獲得分度誤差；并用該分度誤?差校正第一檢測器300A的檢測值。?

附帶地，等分平均法通常具有當傅里葉分量是檢測器數量的倍數時不可能識別分度誤差的傅里葉分量的缺點。因此，為了估計高準確度的分度誤差(該高精確分度誤差不缺少包括更高階分量的分量)，需要增加以均勻角度距離布置的檢測器(第二檢測器300B)的數量。然而，由于光柵盤的尺寸限制，可以布置的檢測器的數量同樣受到限制，從而使得在實際應用中難以識別更高階分量。?

發明內容

本發明提供一種分度誤差估計裝置、分度誤差校正裝置和分度誤差估計方法，其可以在將檢測器數量保持在最小的同時估計高準確度的分度誤差。?

根據本發明的一個方面的分度誤差估計裝置被用于分度誤差校準裝置，該分度誤差校準裝置具有由旋轉軸支撐的光柵盤和布置在光柵盤上的至少四個檢測器。該分度誤差估計裝置包括檢測值合成器，其通過將從至少四個檢測器的每個獲得的每個檢測值乘以預定的系數計算線性和；和傅里葉分量識別器，其使用線性和的傅里葉分量并識別分度誤差的傅里葉分量。?

根據本發明的分度誤差估計裝置包括上述檢測值合成器和傅里葉分量識別器。因此，分度誤差估計裝置可以比較分度誤差的傅里葉分量和線性和的傅里葉分量，該線性通過從至少四個檢測器的每個中獲得的每個檢測值乘以預定的系數計算。該分度誤差估計裝置可以隨后識別該分度誤差的傅里葉分量。因此，在最小化檢測器數量的同時，可以估計高準確度的分度誤差，該高準確度的分度誤差不缺少包括更高階分量的任何分量。?

使用根據本發明的方面的分度誤差估計裝置，優選地定義所述預定的系數從而移除包含在線性和中的旋轉角和運動誤差(kinematic?error)。附帶地，檢測器的檢測值除了分度誤差以外還包括當旋轉光柵盤時與光柵盤的旋轉角相關的光柵盤的偏差(此處稱為運動誤差)。也就是說，用與光柵盤的旋轉角相關的項、與分度誤差相關的項和與運動誤差相關的項配置由檢測值合成器計算的線性和。?

因此，當簡單地比較線性和的傅里葉分量和分度誤差的傅里葉分量時，分度誤差的傅里葉分量無法識別，因為線性和包含與光柵盤的旋轉角相關的項和與運動誤差相關的項。然而，根據本發明的方面，如上所述地定義系數。?所以，可以從線性和中移除與光柵盤的旋轉角和運動誤差相關的項，并通過比較線性和的傅里葉分量和分度誤差的傅里葉分量，可以識別分度誤差的傅里葉分量。?