[發(fā)明專利]磁性編碼器設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380012921.3
• 申請(qǐng)日: 2013-03-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104160248B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彼得·科蓋伊;賈茲·奧格林;格雷戈?duì)枴ざ酄査_克;布萊茲·哈伊丁亞克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 瑞尼斯豪公司;RLS梅里那技術(shù)公司
• 主分類號(hào): G01D5/14
• 分類號(hào): G01D5/14;G01D5/244
• 代理公司: 北京金思港知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11349
• 代理人: 邵毓琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量讀取頭相對(duì)于磁性標(biāo)尺的位置的磁性編碼器設(shè)備。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的磁性編碼器設(shè)備，其中避免了匹配磁性標(biāo)尺的間距和讀取頭的磁性傳感器元件的間距的需要。

背景技術(shù)

磁性編碼器是已知的。US4595991描述了一種編碼器設(shè)備，其中掃描單元包括用于讀取測(cè)量標(biāo)尺的多個(gè)掃描元件。標(biāo)尺的每個(gè)周期所需的掃描元件的數(shù)量取決于掃描信號(hào)的帶寬特征。例如，一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式描述了標(biāo)尺的每個(gè)周期提供六個(gè)掃描元件。掃描信號(hào)經(jīng)受傅立葉分析，并且計(jì)算描述周期性模擬信號(hào)的基波波形分量的一對(duì)傅立葉系數(shù)。據(jù)說(shuō)這些傅立葉系數(shù)用來(lái)提供無(wú)諧波的周期性信號(hào)，根據(jù)該無(wú)諧波的周期性信號(hào)能夠確定增量位置測(cè)量。US4595991中描述的類型的編碼器具有的缺點(diǎn)在于，需要仔細(xì)地匹配磁性標(biāo)尺的間距和磁性傳感器元件的間距。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種磁性編碼器設(shè)備，該磁性編碼器設(shè)備包括：

多個(gè)磁性傳感器元件，所述多個(gè)磁性傳感器元件用于讀取包括周期性重復(fù)的磁性圖案的相關(guān)的磁性標(biāo)尺，所述多個(gè)磁性傳感器元件產(chǎn)生多個(gè)傳感器信號(hào)；和

分析儀，所述分析儀用來(lái)對(duì)所述多個(gè)傳感器信號(hào)進(jìn)行分析，以提供所述磁性傳感器元件相對(duì)于所述相關(guān)的磁性標(biāo)尺的位置的測(cè)量；

其中所述分析儀被布置成使用所述多個(gè)傳感器信號(hào)來(lái)評(píng)估由所述多個(gè)磁性傳感器元件感測(cè)的所述周期性重復(fù)的磁性圖案的周期。

因而，本發(fā)明提供了一種編碼器設(shè)備，該編碼器設(shè)備包括多個(gè)磁性傳感器元件(例如，霍爾傳感器的陣列)，所述多個(gè)磁性傳感器元件均輸出描述所述傳感器元件處存在的磁場(chǎng)強(qiáng)度的傳感器信號(hào)。所述多個(gè)磁性傳感器元件因而可以用來(lái)對(duì)包括周期性重復(fù)的磁性圖案(交替磁化方向的區(qū)域的陣列)的相關(guān)的磁性標(biāo)尺進(jìn)行讀取或成像。還設(shè)置了分析儀，所述分析儀用來(lái)對(duì)所述多個(gè)傳感器信號(hào)進(jìn)行分析，以提供所述磁性傳感器元件相對(duì)于所述相關(guān)的磁性標(biāo)尺的位置的測(cè)量。不是假定相關(guān)的磁性標(biāo)尺的每個(gè)周期具有一定(固定)數(shù)量的傳感器元件，本發(fā)明的設(shè)備的分析儀被布置成使用所述多個(gè)傳感器信號(hào)來(lái)評(píng)估由所述多個(gè)磁性傳感器元件感測(cè)的所述周期性重復(fù)的磁性圖案的周期。這種評(píng)估可以包括計(jì)算所述周期性重復(fù)的磁性圖案的周期和/或確定所感測(cè)的周期是否不同于預(yù)期的周期(例如，由于傳感器元件與標(biāo)尺未對(duì)準(zhǔn))。有利地，由所述多個(gè)磁性傳感器元件感測(cè)的所述周期性重復(fù)的磁性圖案的間距與磁性傳感器元件的間距不同。如下面更詳細(xì)地說(shuō)明的，所述分析儀可以使用基于離散傅立葉變換的方法來(lái)進(jìn)行這種分析。

與US4595991中描述類型的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)不同，本發(fā)明的設(shè)備不需要每個(gè)標(biāo)尺周期具有整數(shù)個(gè)磁性傳感器元件。換言之，所述磁性傳感器元件的間距不必與所述磁性標(biāo)尺的周期性重復(fù)的磁化圖案的間距匹配。應(yīng)該注意的是，如果每個(gè)標(biāo)尺周期設(shè)置了整數(shù)個(gè)磁性傳感器元件，本發(fā)明的設(shè)備也將操作，而且這不是一個(gè)要求。如下面說(shuō)明的，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的設(shè)備在旋轉(zhuǎn)式編碼器系統(tǒng)中使用時(shí)是特別有利的，在旋轉(zhuǎn)式編碼器系統(tǒng)中，所述磁性標(biāo)尺包括徑向延伸的磁性區(qū)段，因此產(chǎn)生有效間距隨著半徑增加的磁場(chǎng)。因而避免了以前為了確保磁場(chǎng)圖案的間距與多個(gè)磁性傳感器元件的間距匹配而要求的緊安裝公差。

有利地，所述分析儀通過(guò)確定由所述多個(gè)磁性傳感器元件感測(cè)的所述周期性重復(fù)的磁性圖案的周期的數(shù)量來(lái)評(píng)估所述周期性重復(fù)的磁性圖案的周期。換言之，在所述多個(gè)傳感器元件的空間范圍上發(fā)生的磁性圖案的周期的數(shù)量由所述分析儀從所述多個(gè)傳感器信號(hào)中發(fā)現(xiàn)。優(yōu)選地，周期的數(shù)量被發(fā)現(xiàn)為最近的整數(shù)值。例如，可以建立在傳感器元件的線性陣列上發(fā)生了N個(gè)周期的磁性圖案，其中N為整數(shù)。換言之，能夠發(fā)現(xiàn)重復(fù)磁性圖案的空間頻率。

所述分析儀可以使用任何合適的算術(shù)技術(shù)分析所述多個(gè)傳感器信號(hào)。所述分析儀可以包括用于實(shí)現(xiàn)所需技術(shù)的處理器。有利地，所述分析儀對(duì)所述多個(gè)傳感器信號(hào)進(jìn)行傅立葉分析。所述傅立葉分析優(yōu)選包括使用一個(gè)或多個(gè)離散傅立葉變換。所述傅立葉分析優(yōu)選評(píng)估由所述多個(gè)磁性傳感器元件感測(cè)的所述周期性重復(fù)的磁性圖案的周期。具體地說(shuō)，對(duì)所述多個(gè)傳感器信號(hào)進(jìn)行傅立葉分析優(yōu)選允許計(jì)算基波正弦分量的幅值和/或該正弦分量的一個(gè)或多個(gè)諧波。