[發明專利]基于游標碼道的絕對式磁編碼器的角度校準方法

在審

• 申請號: 202010885893.8
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111964707A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 倪風雷;林鵬飛;劉宏;蔣再男;金明河
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00;G01D5/14
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

1.基于游標碼道的絕對式磁編碼器的角度校準方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一：獲得敏感芯片的主碼道和游標碼道的原始數據；

步驟二：對步驟一獲得的原始數據進行截取，獲得一個完整圓周內的數據；

步驟三：根據所獲得的完整圓周內的數據，計算出各個用于解算絕對位置的中間變量的偏差值；

步驟四：利用步驟三計算出的偏差值，分別獲得校準各個中間變量的校準值；

步驟五：利用步驟四獲得的校準值分別對各中間變量進行校準，獲得校準后的中間變量；根據校準后的中間變量獲得絕對位置數據；

所述步驟一的具體過程為：

關節單方向旋轉時，按照預定的采樣周期采集原始數據p_j，j＝0,1,2,…,k-1，p_j代表采集的第j個原始數據，k代表采集的絕對式磁編碼器的原始數據個數；

根據采集的原始數據，計算得到主尺原始數據m_j和游標尺原始數據n_j；

所述步驟二的具體過程為：

主尺原始數據m_j和游標尺原始數據n_j組成原始數據序列(m_j,n_j)，j＝0,1,2,…,k-1，對原始數據序列作游標解算，獲得未校準位置序列pos_raw_j，j＝0,1,2,…,k-1；

從未校準位置序列中截取角度值在0度到360度范圍內的子序列pos_j′，j′＝j₀,j₀+1,…,j₁，j₀為所截取的圓周內第一個位置值為0度的下標，j₁為最后一個位置為360度的下標，則截取出的子序列pos_j′對應的原始數據子序列為(m_j′,n_j′)，將截取出的子序列的下標重新記為j′＝0,1,2,…,k₁-1，k₁＝j₁–j₀+1，k₁為子序列中元素個數；

原始數據子序列中的全部數據即為一個完整圓周內的數據；

所述步驟三的具體過程為：

tol_j′＝m_j′-n_j′*N/(N-1)

其中，tol_j′代表用于解算絕對位置的第j′個中間變量，N為主尺磁極對數；

檢測m_j′的數據突變獲得m_j′所在的極對序數b_j′，則第j′個中間變量tol_j′的理論值tol_c_j′為：tol_c_j′＝b_j′*D，D為定值，D＝360°/(N-1)，第j′個中間變量的偏差值ε_j′為：ε_j′＝tol_j′-tol_c_j′；

所述步驟四的具體過程為：

在步驟二的完整圓周上取16個點x_i，i＝0,1,2…15，將一個完整圓周的數據劃分為16個區間，分別對每個區間中包含的中間變量的偏差值做線性擬合，得到16條擬合線段L_i，i＝0,1,2…15；

x_i點對應的校準值C_i＝(L_i(x_i)+L_i-1(x_i))/2，L_i(x_i)為擬合線段L_i在端點x_i處的值，L_i-1(x_i)為擬合線段L_i-1在端點x_i處的值，(x₀,C₀)、(x₁,C₁)、…、(x₁₅,C₁₅)順次連接獲得一條補償折線；

各個中間變量的校準值的計算方法為：根據中間變量所在區間的上個端點校準值和下個端點校準值，利用線性插補的方法獲得；

所述步驟五的具體過程為：

將中間變量與其對應的校準值做差，得到校準后的中間變量；對校準前的中間變量進行游標解算獲得未校準前的位置數據pos_ref，對校準后的中間變量進行游標解算獲得校準后的位置數據；

利用pos_ref與獲得的校準后位置數據計算補償值δ；其具體過程為：

對于當前第j′個中間變量tol_j′，補償值δ_j′為：

其中，x為中間變量tol_j′的未校準前的位置，x₀為中間變量tol_j′的未校準前位置所在區間上個端點位置，x₁為中間變量tol_j′的未校準前位置所在區間下個端點位置，tol₀為中間變量tol_j′的校準后位置所在區間上個端點的校準值，tol₁為中間變量tol_j′的校準后位置所在區間下個端點的校準值；

則當前第j′個中間變量所在極對序數b_j′′為：

b_j′′＝mod(tol_j′-δ_j′,D)

解算出的當前絕對位置數據pos_j′為：

pos_j′＝m_j′+b_j′′*W

其中，W為磁極寬度。

2.根據權利要求1所述的基于游標碼道的絕對式磁編碼器的角度校準方法，其特征在于，所述絕對式磁編碼器的碼盤旋轉方向分為如下兩種情況：

一)若原始數據m_j在每個磁極對區間內增大，則校準值從前往后處理；

二)若原始數據m_j在每個磁極對區間內減小，則校準值從后往前處理。