CN102435164B - 一种旋转体绝对转角的测量方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种旋转体绝对转角的测量方法和装置，被测旋转体与第一测量旋转体和第二测量旋转体配合作用，第一测量旋转体与第二测量旋转体的齿数分别为m与m+2；所述方法包括：选择所述第一测量旋转体或所述第二测量旋转体作为基准测量旋转体，测量得到所述基准测量旋转体的相对转角；获取所述基准测量旋转体的绝对转角所处的测量周期数；计算得到所述基准测量旋转体的绝对转角，所述绝对转角等于所述测量周期数乘以所述基准测量旋转体的测量周期得到的乘积加上所述基准测量旋转体的相对转角得到的和值；根据所述被测旋转体与所述基准测量旋转体的齿数比获取所述被测旋转体的绝对转角φ。本申请提供的方法实现简单，转角测量范围大、误差小。

Description

一种旋转体绝对转角的测量方法和装置

技术领域

本申请涉及测量技术领域，特别是涉及一种旋转体绝对转角的测量方法和装置。

背景技术

随着现代工业的发展，很多场合需要检测旋转体的绝对转角的度数，尤其是汽车工业领域。近年来随着汽车工业的发展，车辆电子稳定***、汽车倒车辅助***、电子助力转向***、弯道辅助***等电子***的应用越来越普遍，而这些***均需要依赖方向盘转角信号进行工作。方向盘转角即为旋转体的绝对转角。

现有技术中，存在一种转角传感器，可以用来检测旋转体的绝对转角。当绝对转角范围小于360度时，采用转角传感器可以达到很高的精度。然而当测量的转角范围超过360度时，就会遇到需要确定所转圈数的问题。

为了测量大于360度的转角区域，现有技术中存在一种转角测量装置，用于测量绝对角度。该转角测量装置可以借助一个行星式回转传动装置将旋转体的转角测量范围扩展至1440度的区域。这种装置要求控制轴和要扫描的发送器盘之间的转换比为4，在工作时，通过将一编码器置于发送器盘上和借助一个接收器进行扫描就可以在接通该装置后立即检测出该发送器盘的位置，进而获得方向盘的绝对转角。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：现有技术提供的转角测量装置，需要一个精确尺寸的行星回转传动装置并另外需要一个昂贵的绝对值发送***，而且转角的测量范围较为局限。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种旋转体的绝对转角的测量方法和装置，可以测量转动角度范围大于360度的旋转体的绝对转角，该方法实现简单，并且转角的测量范围更大、误差小。

技术方案如下：

一种旋转体绝对转角的测量方法，所述方法用于测量被测旋转体的绝对转角，所述被测旋转体的齿数为n，所述被测旋转体与第一测量旋转体和第二测量旋转体配合作用，所述第一测量旋转体的齿数为m，所述第二测量旋转体的齿数为m+2，其中m与m+2互质；所述方法包括：

选择所述第一测量旋转体或所述第二测量旋转体作为基准测量旋转体，测量得到所述基准测量旋转体的相对转角；

获取所述基准测量旋转体的绝对转角所处的测量周期数；

计算得到所述基准测量旋转体的绝对转角，其中所述绝对转角等于所述测量周期数乘以所述基准测量旋转体的测量周期得到的乘积再加上所述基准测量旋转体的相对转角得到的和值；其中所述基准测量旋转体的测量周期等于360度；

根据所述被测旋转体与所述基准测量旋转体的齿数比获取所述被测旋转体的绝对转角φ，其中φ等于所述基准测量旋转体的齿数除以所述被测旋转体的齿数得到的比值与所述基准测量旋转体的绝对转角的乘积。

优选的，当选择所述第一测量旋转体作为基准测量旋转体时，所述计算得到所述基准测量旋转体的绝对转角具体为：

计算得到所述第一测量旋转体的绝对转角β₁，β₁＝G₁*Ω+Ψ；其中，G₁为所述第一测量旋转体的绝对转角β₁所处的测量周期数；Ψ为测量得到的所述第一测量旋转体的相对转角；Ω为所述第一测量旋转体的测量周期，所述测量周期等于360度；

所述被测旋转体的绝对转角φ具体为：

φ＝β₁*m/n。

优选的，所述第一测量旋转体的绝对转角β₁所处的测量周期数通过以下步骤得到：

测量得到所述第二测量旋转体的相对转角θ；

根据以下公式获取所述第一测量旋转体的绝对转角β₁所处的测量周期数G₁：

G₁＝floor[((m+2)/(2*Ω))*Δφ_C]

其中，floor()为向下取整函数，Δφ_C为所述第一测量旋转体的相对转角Ψ和第二测量旋转体的相对转角θ的角度差的修正值。

优选的，当选择所述第二测量旋转体作为基准测量旋转体时，所述计算得到所述基准测量旋转体的绝对转角具体为：

计算得到所述第二测量旋转体的绝对转角β₂，β₂＝G₂*Ω+θ；其中，G₂为所述第二测量旋转体的绝对转角β₂所处的测量周期数；θ为测量得到的所述第二测量旋转体的相对转角；Ω为所述第二测量旋转体的测量周期，所述测量周期等于360度；

所述被测旋转体的绝对转角φ具体为：

φ＝β₂*(m+2)/n。

优选的，所述第二测量旋转体的绝对转角β₂所处的测量周期数通过以下步骤得到：

测量得到所述第一测量旋转体的相对转角Ψ；

根据以下公式获取所述第二测量旋转体的绝对转角β₂所处的测量周期数G₂：

G₂＝floor[(m/(2*Ω))*Δφ_C]

其中，floor()为向下取整函数，Δφ_C为所述第一测量旋转体的相对转角Ψ和第二测量旋转体的相对转角θ的角度差的修正值。

优选的，所述第一测量旋转体的相对转角Ψ和第二测量旋转体的相对转角θ的角度差的修正值Δφ_C通过以下步骤得到：

计算所述第一测量旋转体的相对转角Ψ和第二测量旋转体的相对转角θ的角度差ΔΦ，其中ΔΦ＝Ψ-θ；

对所述角度差ΔΦ进行调整，得到调整后的角度差值Δφ_C1：如果ΔΦ大于等于0，则Δφ_C1＝ΔΦ；如果ΔΦ小于0，则Δφ_C1＝ΔΦ+Ω；

将被测旋转体的转动范围划分为两个区间，判断所述Δφ_C1所属区间，根据所述Δφ_C1所属区间，计算得到角度差的修正值Δφ_C。

优选的，所述将被测旋转体的转动范围划分为两个区间具体为：

设定所述被测旋转体的转动范围为[0，2λ)，将所述被测旋转体的转动范围划分为两个区间，分别为[0，λ)和[λ，2λ)；

所述判断所述Δφ_C1所属区间具体为：

根据所述第一测量旋转体的相对转角Ψ和第二测量旋转体的相对转角θ求出K值：

$K=\left[\frac{(m+2)\mathrm{\θ}-\mathrm{m\ψ}}{\mathrm{\Ω}}\right]$

当所述K值为大于1的奇数、或者所述K值为不大于0的偶数、或者所述K值等于1且ΔΦ小于0时，所述Δφ_C1属于[0，λ)；

当所述K值为大于0的偶数、或者所述K值为小于0的奇数、或者所述K值为1且ΔΦ大于0、或者所述ΔΦ等于0时，所述Δφ_C1属于[λ，2λ)；

所述根据Δφ_C1所属区间，计算得到角度差的修正值Δφ_C具体为：

当所述Δφ_C1属于[0，λ)时，所述角度差的修正值Δφ_C等于Δφ_C1；

当所述Δφ_C1属于[λ，2λ)时，所述角度差的修正值Δφ_C等于：Δφ_C1+Ω。

本申请还提供了一种旋转体绝对转角的测量装置，所述装置包括第一测量旋转体和第二测量旋转体，用于检测被测旋转体的转角；所述被测旋转体的齿数为n，所述第一测量旋转体的齿数为m，所述第二测量旋转体的齿数为m+2，其中m与m+2互质；

所述装置还包括：

选择单元：用于选择所述第一测量旋转体或所述第二测量旋转体作为基准测量旋转体；

第一转角测量单元：用于测量得到所述基准测量旋转体的相对转角；

测量周期数获取单元，用于获取所述基准测量旋转体的绝对转角所处的测量周期数；

基准测量旋转体绝对转角获取单元，用于计算得到所述基准测量旋转体的绝对转角，其中所述绝对转角等于所述测量周期数乘以所述基准测量旋转体的测量周期得到的乘积再加上所述基准测量旋转体的相对转角得到的和值；其中所述基准测量旋转体的测量周期等于360度；

被测旋转体绝对转角值获取单元，用于根据所述被测旋转体与所述基准测量旋转体的齿数比获取所述被测旋转体的绝对转角φ，其中φ等于所述基准测量旋转体的齿数除以所述被测旋转体的齿数得到的比值与所述基准测量旋转体的绝对转角的乘积。

优选的，所述选择单元具体为：

第一选择单元，用于选择第一测量旋转体作为基准测量旋转体；

所述基准测量旋转体绝对转角获取单元具体为：

第一测量旋转体绝对转角获取单元，用于计算得到所述第一测量旋转体的绝对转角β₁，其中β₁＝G₁*Ω+Ψ；其中，G₁为所述第一测量旋转体的绝对转角β₁所处的测量周期数；Ψ为测量得到的所述第一测量旋转体的相对转角；Ω为所述第一测量旋转体的测量周期，所述测量周期等于360度；

所述被测旋转体绝对转角获取单元具体为：

第一被测旋转体绝对转角获取单元，用于根据所述被测旋转体与所述第一测量旋转体的齿数比获取所述被测旋转体的绝对转角φ，其中φ＝β₁*m/n。

优选的，所述选择单元具体为：

第二选择单元，用于选择第二测量旋转体作为基准测量旋转体；

所述基准测量旋转体绝对转角获取单元具体为：

第二测量旋转体绝对转角获取单元，用于计算得到所述第二测量旋转体的绝对转角β₂，β₂＝G₂*Ω+θ；其中，G₂为所述第二测量旋转体的绝对转角β₂所处的测量周期数；θ为测量得到的所述第二测量旋转体的相对转角；Ω为所述第二测量旋转体的测量周期，所述测量周期等于360度；

所述被测旋转体绝对转角获取单元具体为：

第二被测旋转体绝对转角获取单元，用于根据所述被测旋转体与所述第二测量旋转体的齿数比获取所述被测旋转体的绝对转角φ，其中φ＝β₂*(m+2)/n。

本申请的有益效果为：本申请提供了一种旋转体的绝对转角的测量方法和装置，通过为被测旋转体设置齿数分别为m与m+2的第一测量旋转体和第二测量旋转体使之配合作用，来测量被测旋转体的绝对转角。本申请提供的技术方案通过选择第一测量旋转体或第二测量旋转体作为基准测量旋转体，并通过获取基准测量旋转体的绝对转角所处的测量周期数，计算得到所述基准测量旋转体的绝对转角，并根据所述被测旋转体与所述基准测量旋转体的齿数比获取所述被测旋转体的绝对转角。这种技术方案可以用来精确的测量转动角度范围大于360度的旋转体的绝对转角。

本申请提供的技术方案实现简单，并且转角的测量范围更大，误差小，测量更准确。本申请实施例提供的方法，旋转体的转角测量范围至少可以为3000度，比现有技术中的方法测量范围更大，获取的测量结果更准确。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例被测旋转体与测量旋转***置示意图；

图2为本申请旋转体绝对转角测量方法第一实施例流程图；

图3为本申请旋转体绝对转角测量方法第二实施例流程图；

图4为本申请实施例被测旋转体转动范围内两个测量旋转体角度差ΔΦ的示意图；

图5为本申请实施例对图4所示角度差ΔΦ进行调整后得到Δφ_C1形成的两个区间示意图；

图6为本申请实施例对图5所示的Δφ_C1进行修正得到修正值Δφ_C的示意图；

图7为本申请旋转体绝对转角测量方法第三实施例流程图；

图8为本申请实施例旋转体绝对转角测量装置示意图。

1-被测旋转体  2-第一测量旋转体  3-第二测量旋转体

具体实施方式

本申请提供了一种旋转体的绝对转角的测量方法和装置，可以测量转动角度范围大于360度的旋转体的绝对转角，该方法实现简单，并且转角的测量范围更大、误差小。为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

首先对本申请一种旋转体绝对转角的测量方法进行说明。

参见图1，为本申请实施例被测旋转体与测量旋转***置示意图。

如图1所示，为被测旋转体1设置第一测量旋转体2和第二测量旋转体3，使之配合作用。具体的，被测旋转体1分别与第一测量旋转体2和第二测量旋转体3啮合。所述被测旋转体1具有n个齿，第一测量旋转体2的齿数为m，第二测量旋转体3的齿数为m+2，其中m与m+2互质。

参见图2，为本申请旋转体绝对角度测量方法第一实施例流程图。

本申请提供的旋转体绝对转角的测量方法包括以下步骤：

S201，选择所述第一测量旋转体或所述第二测量旋转体作为基准测量旋转体，测量得到所述基准测量旋转体的相对转角。

在第一测量旋转体和第二测量旋转体中选择其中一个作为基准测量旋转体，具体的，可以选择其中任意一个测量旋转体作为基准测量旋转体。基准测量旋转体的相对转角可以通过测量旋转体角度感应器得到。所述测量旋转体角度感应器可以采用接触式或非接触式感应器，如霍尔式、磁阻式、光电式、感应式等方式。

S202，获取所述基准测量旋转体的绝对转角所处的测量周期数。

在整个测量周期内，测量旋转体一般会转动多圈，所述测量周期数用来表示所述基准测量旋转体的绝对转角在当前测量时刻处于第几个测量周期。例如，测量周期数可以用来表示基准测量旋转体的绝对转角处于第1个测量周期、第2个测量周期、第3个测量周期......第6个测量周期等。

S203，计算得到所述基准测量旋转体的绝对转角，其中所述绝对转角等于所述测量周期数乘以所述基准测量旋转体的测量周期得到的乘积再加上所述基准测量旋转体的相对转角得到的和值；其中所述基准测量旋转体的测量周期等于360度。

S204，根据所述被测旋转体与所述基准测量旋转体的齿数比获取所述被测旋转体的绝对转角φ，其中φ等于所述基准测量旋转体的齿数除以所述被测旋转体的齿数得到的比值与所述基准测量旋转体的绝对转角的乘积。

本申请实施例提供的旋转体绝对转角的测量方法，通过为被测旋转体1设置第一测量旋转体2与第二测量旋转体3，使之配合作用，设置第一测量旋转体2与第二测量旋转体3的齿数分别为m与m+2，且m与m+2互质，并选择第一测量旋转体2或第二测量旋转体3作为基准测量旋转体，通过获取基准测量旋转体的绝对转角，并根据被测旋转体1与基准测量旋转体的齿数比来确定被测旋转体1的转角，可以精确的测量转动角度范围大于360度的旋转体的绝对转角。本申请实施例提供的方法，旋转体的转角测量范围至少可以为3000度。本申请提供的技术方案实现简单，并且转角的测量范围更大，误差小，测量更准确。

实施例二：

图3为本申请旋转体绝对角度测量方法第二实施例流程图，下面结合附图进行说明。

S301，选择第一测量旋转体作为基准测量旋转体，测量得到第一测量旋转体2的相对转角Ψ。

S302，测量得到第二测量旋转体3的相对转角θ，计算所述第一测量旋转体2的相对转角Ψ和第二测量旋转体3的相对转角θ的角度差ΔΦ：

ΔΦ＝Ψ-θ

参见图4，为本申请实施例被测旋转体转动范围内两个测量旋转体角度差ΔΦ的示意图。

假设被测旋转体1的转动范围为[0，1560)度，图4所示图形为在整个被测旋转体1的转动范围内，对应每一时刻的角度差ΔΦ形成的波形。横坐标代表的是被测旋转体1的在转动范围内每一时刻的绝对转角值，纵坐标代表的是两个测量旋转体的角度差ΔΦ。从图4可以看到，角度差ΔΦ的值在某些测量时刻为负值。

假设第一测量旋转体2和第二测量旋转体3的测量周期是360度。当第一测量旋转体2和第二测量旋转体3的实际转角小于360度时，由角度感应器测量得到的转角值Ψ和θ为测量旋转体的实际转角值。当第一测量旋转体2和第二测量旋转体3的实际转角大于360度时，由角度感应器测量得到的转角为相对转角值，即这时的转角值为对测量周期取模后的角度值。例如，假设第一测量旋转体2的实际转角为370度，由角度感应器测量得到的角度为10度。假设第二测量旋转体3的实际转角为270度，这时显示的转角值为270度。这时，ΔΦ＝10-270＝-260，ΔΦ为负值。

S303，对所述角度差ΔΦ进行调整，得到调整后的角度差值Δφ_C1。

前面提到，两个测量旋转体角度差ΔΦ有可能是负值，这时，需要对两个测量旋转体的旋转角度差进行调整，使之均为非负值。具体的：

如果ΔΦ＞＝0，则Δφ_C1＝ΔΦ；

如果ΔΦ＜0，则Δφ_C1＝ΔΦ+Ω。

Ω为第一测量旋转体2和第二测量旋转体3的测量周期，一般取360度。

参见图5，为图4所示角度差ΔΦ进行调整后形成的两个区间示意图。其中，横坐标代表的是被测旋转体1的在转动范围内每一时刻的转角值，纵坐标代表的是调整后的角度差值Δφ_C1。

如图5所示，对ΔΦ进行调整后，得到的Δφ_C1均为非负值，在整个被测旋转体1的转动范围内，由任意时刻的Δφ_C1形成了两个形状相同的锯齿波。

S304，将被测旋转体的转动范围划分为两个区间，判断所述Δφ_C1所属区间，根据所述Δφ_C1所属区间，计算得到角度差的修正值Δφ_C。

参见图6，为对图5所示的Δφ_C1进行修正得到修正值Δφ_C的示意图。

具体的，设定被测旋转体1的转动范围为[0，2λ)，将所述被测旋转体1的转动范围分为两个区间，分别为[0，λ)和[λ，2λ)，每个区间长度为λ，单位为度。

前面提到，两个测量旋转体的测量周期为Ω，Ω一般360度。在被测旋转体1转动范围内，根据传动比的关系，两个测量旋转体在设定的转动范围内会转动多圈即输出多个测量周期。当被测旋转体1转动到设定的转动范围值2λ时，由于设置两测量旋转体的齿数比为m∶m+2，两测量旋转体在被测旋转体1转动范围内的输出周期个数相差为2。这里，将两测量旋转体的输出周期个数差定义为两测量旋转体在被测旋转体1的转动范围内转动的圈数之差。举例进行说明，如设定的被测旋转体1转动范围为[0，1560)度，被测旋转体1的齿数为45，第一测量旋转体2的齿数为13，第二测量旋转体3的齿数为15，当被测旋转体1旋转到1560度时即0°时，第一测量旋转体2旋转15圈，第二测量旋转体3旋转13圈，二者转动的圈数差即输出周期个数相差为2。

如图5所示，当两测量旋转体在被测旋转体1转动范围内的输出周期个数相差为2时，对每一时刻的两测量旋转体的角度差值进行调整后，形成两个形状完全相同的锯齿波。假设被测旋转体1的转动范围为[0，2λ)，将所述被测旋转体1的转动范围分为两个区间，每个区间度为λ。如图5所示，假设被测旋转体1的转动范围为[0，1560)度，假设第一个锯齿波为第一区间[0，780)，第二个锯齿波为第二区间[780，1560)。参见图5，横坐标代表的是被测旋转体1的在转动范围内每一时刻的转角值，纵坐标代表的是调整后的角度差值Δφ_C1。举例进行说明，从图5可以看到，当φ_C1等于150度时，会对应两个转角值，一个处于第一区间[0，780)，另一个处于第二区间[780，1560)。为了确定最终的转角值，这时需要对Δφ_C1所处区间进行判断，进而根据Δφ_C1经过计算获取被测旋转体1的旋转角φ(绝对转角值)。

具体的，可以根据所述K值的正负、K值的奇偶性以及所述角度差ΔΦ，判断所述Δφ_C1所处的区间。

所述判断所述Δφ_C1所属区间具体为：

根据所述第一测量旋转体2的相对转角Ψ和第二测量旋转体3的相对转角θ求出K值：

$K=\left[\frac{(m+2)\mathrm{\θ}-\mathrm{m\ψ}}{\mathrm{\Ω}}\right]$

其中，K为根据上述公式计算得到的整数，对K值取整可以消除由Ψ、θ引λ的误差。

根据所述K值的正负、K值的奇偶性以及所述角度差ΔΦ，判断所述Δφ_C1所处的区间：

1、当处于以下情况时，所述Δφ_C1属于[0，λ)：

当所述K值为大于1的奇数时；或者

当所述K值为不大于0的偶数时；或者

当所述K值等于1且ΔΦ小于0时，所述Δφ_C1属于[0，λ)。

2、当处于以下情况时，所述Δφ_C1属于[λ，2λ)：

当所述K值为大于0的偶数时；或者

当所述K值为小于0的奇数时；或者

当所述K值为1且ΔΦ大于0时，或者

或者所述ΔΦ等于0时，所述Δφ_C1属于[λ，2λ)。

参见图6，为对图5所示的Δφ_C1进行修正得到修正值Δφ_C的示意图。

具体的，所述根据Δφ_C1所属区间，计算得到Δφ_C具体为：

当所述Δφ_C1属于[0，λ)时，所述角度差的修正值Δφ_C等于Δφ_C1；

当所述Δφ_C1属于[λ，2λ)时，所述Δφ_C等于Δφ_C1+Ω。

其中，当所述ΔΦ等于0时，所述Δφ_C1处于区间的分界点，Δφ_C等于Ω。

S305，获取所述基准测量旋转体即第一测量旋转体2的绝对转角β₁所处的测量周期数G₁。

其中，G₁＝floor[((m+2)/(2*Ω))*Δφ_C]

这里，floor()为向下取整函数，Δφ_C为所述第一测量旋转体2的相对转角Ψ和第二测量旋转体3的相对转角θ的角度差的修正值，m+2为第二测量旋转体3的齿数。

S306，计算得到所述基准测量旋转体即第一测量旋转体2的绝对转角值β₁。

其中β₁＝G₁*Ω+Ψ；

其中，G₁为所述第一测量旋转体2的绝对转角β₁所处的测量周期数，Ω一般取360度，Ψ为测量得到的所述第一测量旋转体2的相对转角值。

S307，根据所述被测旋转体1与所述基准测量旋转体即第一测量旋转体2的齿数比获取所述被测旋转体1的绝对转角值φ。

具体的，φ＝β₁*m/n。其中，φ为被测旋转体1的绝对转角值，β₁为第一测量旋转体2的绝对转角值，m为第一测量旋转体2的齿数，n为被测旋转体的齿数。

S308，输出最终的被测旋转体1的转角值。

经过上述步骤，输出最终获得被测旋转体1的转角。

实施例三：

在本申请提供的第三实施例中，也可以通过选择第二测量旋转体作为基准测量旋转体，通过计算第二测量旋转体3的绝对转角值，再根据被测旋转体1与第二测量旋转体3的齿数比，获取被测旋转体1的绝对转角值。

参见图7，为本申请旋转体绝对角度测量方法第三实施例流程图。

S701，选择第二测量旋转体3作为基准测量旋转体，测量得到当前所述第二测量旋转体3的相对转角θ。

S702，测量得到当前所述第一测量旋转体2的相对转角Ψ，计算所述第一测量旋转体2的相对转角Ψ和第二测量旋转体3的相对转角θ的角度差ΔΦ：

ΔΦ＝Ψ-θ

S703，对所述角度差ΔΦ进行调整，得到调整后的角度差值Δφ_C1。

具体的：

如果ΔΦ＞＝0，则Δφ_C1＝ΔΦ；

如果ΔΦ＜0，则Δφ_C1＝ΔΦ+Ω。

Ω为第一测量旋转体2和第二测量旋转体3的测量周期，一般取360度。

S704，将被测旋转体1的转动范围划分为两个区间，判断所述Δφ_C1所属区间，根据所述Δφ_C1所属区间，计算得到角度差的修正值Δφ_C。

具体过程与第二实施例的计算方法相同。

S705，获取所述准测量旋转体即第二测量旋转体3的绝对转角β₂所处的测量周期数G₂。

其中，G₂＝floor[(m/(2*Ω))*Δφ_C]

这里，floor()为向下取整函数，Δφ_C为所述第一测量旋转体2的相对转角Ψ和第二测量旋转体3的相对转角θ的角度差的修正值，m为第一测量旋转体2的齿数。

S706，计算得到所述基准测量旋转体即第二测量旋转体3的绝对转角值β₂。

其中β₂＝G₂*Ω+θ；

其中，G₂为所述第二测量旋转体3的绝对转角β₂所处的测量周期数，Ω一般取360度，θ为测量得到的所述第二测量旋转体3的相对转角值。

S707，根据所述被测旋转体1与所述准测量旋转体即第二测量旋转体3的齿数比获取所述被测旋转体1的绝对转角值φ。

具体的，φ＝β₂*(m+2)/n。其中，φ为被测旋转体1的绝对转角值，β₂为第二测量旋转体3的绝对转角值，m+2为第二测量旋转体3的齿数，n为被测旋转体1的齿数。

S708，输出最终的被测旋转体1的转角值。

经过上述步骤，输出最终获得被测旋转体1的转角。

本申请还公开了一种旋转体绝对转角的测量装置。

如图8所示，为本申请实施例旋转体绝对转角测量装置示意图。

所述装置包括第一测量旋转体2和第二测量旋转体3，用于检测被测旋转体1的转角；所述被测旋转体1具有n个齿，所述第一测量旋转体2与所述第二测量旋转体3的齿数分别为m与m+2，其中m与m+2互质。

所述装置还包括：

选择单元801：用于选择所述第一测量旋转体或所述第二测量旋转体作为基准测量旋转体；

第一转角测量单元802：用于测量得到所述基准测量旋转体的相对转角。

测量周期数获取单元803：用于获取所述基准测量旋转体的绝对转角所处的测量周期数；

测量旋转体绝对转角获取单元804：用于计算得到所述基准测量旋转体的绝对转角，其中所述绝对转角等于所述测量周期数乘以所述基准测量旋转体的测量周期得到的乘积再加上所述基准测量旋转体的相对转角得到的和值；其中所述基准测量旋转体的测量周期等于360度。

被测旋转体绝对转角获取单元805：用于根据所述被测旋转体与所述基准测量旋转体的齿数比获取所述被测旋转体的绝对转角φ，其中φ等于所述基准测量旋转体的齿数除以所述被测旋转体的齿数得到的比值与所述基准测量旋转体的绝对转角的乘积。

所述第一测量旋转体2与所述第二测量旋转体3的齿数可以这样设置：所述第一测量旋转体2与所述第二测量旋转体3的齿数差为2，所述第一测量旋转体2具有m个齿，所述第二测量旋转体3具有m+2个齿，且m与m+2互质。

在本申请实施例中，所述第一转角测量单元802具体可以设置为一个角度感应器，所述角度感应器用于测量基准测量旋转体的相对转角。所述角度感应器可以采用接触式或非接触式感应器，如霍尔式、磁阻式、光电式、感应式等方式。

优选的，所述选择单元801具体为：

第一选择单元，用于选择第一测量旋转体作为基准测量旋转体；

所述基准测量旋转体绝对转角获取单元804具体为：

第一测量旋转体绝对转角获取单元，用于计算得到所述第一测量旋转体的绝对转角β₁，其中β₁＝G₁*Ω+Ψ；其中，G₁为所述第一测量旋转体的绝对转角β₁所处的测量周期数；Ψ为测量得到的所述第一测量旋转体的相对转角；Ω为所述第一测量旋转体的测量周期，所述测量周期等于360度。

所述被测旋转体绝对转角获取单元805具体为：

第一被测旋转体绝对转角获取单元，用于根据所述被测旋转体与所述第一测量旋转体的齿数比获取所述被测旋转体的绝对转角φ，其中φ＝β₁*m/n。

所述测量周期数获取单元803具体为：；

第一测量周期数获取单元，用于获取所述第一测量旋转体的绝对转角β₁所处的测量周期数G₁；

所述第一测量周期数获取单元具体包括：

第二转角测量单元，用于测量得到所述第二测量旋转体的相对转角θ；

周期数计算单元，用于根据以下公式获取所述第一测量旋转体的绝对转角β₁所处的测量周期数G₁：

G₁＝floor[((m+2)/(2*Ω))*Δφ_C]

其中，floor()为向下取整函数，Δφ_C为所述第一测量旋转体的相对转角Ψ和第二测量旋转体的相对转角θ的角度差的修正值。

优选的，所述选择单元801具体为：

第二选择单元，用于选择第二测量旋转体作为基准测量旋转体；

所述基准测量旋转体绝对转角获取单元804具体为：

第二测量旋转体绝对转角获取单元，用于计算得到所述第二测量旋转体的绝对转角β₂，β₂＝G₂*Ω+θ；其中，G₂为所述第二测量旋转体的绝对转角β₂所处的测量周期数；θ为测量得到的所述第二测量旋转体的相对转角；Ω为所述第二测量旋转体的测量周期，所述测量周期等于360度。

所述被测旋转体绝对转角获取单元805具体为：

第二被测旋转体绝对转角获取单元，用于根据所述被测旋转体与所述第二测量旋转体的齿数比获取所述被测旋转体的绝对转角φ，其中φ＝β₂*(m+2)/n。

所述测量周期数获取单元803具体为：

第二测量周期数获取单元，用于获取所述第二测量旋转体的绝对转角β₂所处的测量周期数G₂；

所述第二测量周期数获取单元具体包括：

第三转角测量单元，用于测量得到所述第一测量旋转体的相对转角θ；

周期数计算单元，用于根据以下公式获取所述第二测量旋转体的绝对转角β₂所处的测量周期数G₂：

G₂＝floor[(m/(2*Ω))*Δφ_C]

其中，floor()为向下取整函数，Δφ_C为所述第一测量旋转体的相对转角Ψ和第二测量旋转体的相对转角θ的角度差的修正值。

优选的，所述装置包括角度差修正值获取单元，用于获取所述第一测量旋转体的相对转角Ψ和第二测量旋转体的相对转角θ的角度差的修正值Δφ_C。

具体的，所述角度差修正值获取单元具体可以包括：

角度差计算单元，用于计算所述第一测量旋转体2的相对转角Ψ和第二测量旋转体3的相对转角θ的角度差ΔΦ，其中ΔΦ＝Ψ-θ。

调整单元，用于对所述角度差ΔΦ进行调整，得到调整后的角度差值Δφ_C1。

角度差修正值计算单元，用于将被测旋转体1的转动范围划分为两个区间，判断所述Δφ_C1所属区间，根据所述Δφ_C1所属区间，计算得到角度差的修正值Δφ_C。

其中，所述角度差修正值计算单元具体可以包括：

区间划分子单元，用于设定被测旋转体1的转动范围为[0，2λ)，将所述被测旋转体1的转动范围划分为两个区间，分别为[0，λ)和[λ，2λ)。

区间判断子单元，用于根据所述K值的正负、K值的奇偶性以及所述第一测量旋转体2的相对转角ψ减去第二测量旋转体3的相对转角θ得到的角度差ΔΦ的正负，判断所述Δφ_C1所处的区间。

计算子单元，用于根据所述Δφ_C1所属区间，计算得到角度差的修正值Δφ_C。

其中，所述区间判断子单元具体可以包括：

K值计算单元，根据所述第一测量旋转体2的相对转角Ψ和第二测量旋转体3的相对转角θ求出K值：

$K=\left[\frac{(m+2)\mathrm{\θ}-\mathrm{m\ψ}}{\mathrm{\Ω}}\right]$

第一判断单元，用于当所述K值为大于1的奇数、或者所述K值为不大于0的偶数、或者当所述K值等于1且ΔΦ小于0时，判断所述Δφ_C1属于[0，λ)。

第二判断单元，用于当所述K值为大于0的偶数、或者所述K值为小于0的奇数、或者所述K值为1且ΔΦ大于0时，或者所述ΔΦ等于0时，判断所述Δφ_C1属于[λ，2λ)。

其中，所述计算子单元具体可以包括：

第一计算单元，用于当所述Δφ_C1属于[0，λ)时，计算得到所述角度差的修正值Δφ_C等于Δφ_C1。

第二计算单元，用于当所述Δφ_C1属于([λ，2λ)时，计算得到所述角度差的修正值Δφ_C等于Δφ_C1+Ω。

进一步的，本申请实施例中的装置还可以包括一个转角输出器，用于将最终测量得到的被测旋转体1的绝对转角输出。具体的，转角输出器可以与应用***相连，将测量得到的被测旋转体1的绝对转角输出至应用***，供应用***使用。所述应用***依赖于被测旋转体的绝对转角进行工作。所述应用***具体可以为车辆电子稳定***、汽车倒车辅助***、电子助力转向***、弯道辅助***等电子***。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (4)

1.一种旋转体绝对转角的测量方法，其特征在于：所述方法用于测量被测旋转体的绝对转角，所述被测旋转体的齿数为n，所述被测旋转体与第一测量旋转体和第二测量旋转体配合作用，所述第一测量旋转体的齿数为m，所述第二测量旋转体的齿数为m+2，其中m与m+2互质；

所述方法包括：

选择所述第一测量旋转体或所述第二测量旋转体作为基准测量旋转体，测量得到所述基准测量旋转体的相对转角；

获取所述基准测量旋转体的绝对转角所处的测量周期数；

计算得到所述基准测量旋转体的绝对转角，其中所述绝对转角等于所述测量周期数乘以所述基准测量旋转体的测量周期得到的乘积再加上所述基准测量旋转体的相对转角得到的和值；其中所述基准测量旋转体的测量周期等于360度；

根据所述被测旋转体与所述基准测量旋转体的齿数比获取所述被测旋转体的绝对转角φ，其中φ等于所述基准测量旋转体的齿数除以所述被测旋转体的齿数得到的比值与所述基准测量旋转体的绝对转角的乘积；

其中，当选择所述第一测量旋转体作为基准测量旋转体时所述计算得到所述基准测量旋转体的绝对转角具体为：计算得到所述第一测量旋转体的绝对转角β₁，β₁=G₁*Ω+Ψ；其中，G₁为所述第一测量旋转体的绝对转角β₁所处的测量周期数；Ψ为测量得到的所述第一测量旋转体的相对转角；Ω为所述第一测量旋转体的测量周期，所述测量周期等于360度；所述被测旋转体的绝对转角φ具体为：φ=β₁*m/n；其中，所述第一测量旋转体的绝对转角β₁所处的测量周期数通过以下步骤得到：测量得到所述第二测量旋转体的相对转角θ；根据以下公式获取所述第一测量旋转体的绝对转角β₁所处的测量周期数G₁：G₁=floor[((m+2)/(2*Ω))*Δφ_C]；其中，floor（）为向下取整函数，Δφ_C为所述第一测量旋转体的相对转角Ψ和第二测量旋转体的相对转角θ的角度差的修正值；

或者，

当选择所述第二测量旋转体作为基准测量旋转体时，所述计算得到所述基准测量旋转体的绝对转角具体为：计算得到所述第二测量旋转体的绝对转角β₂，β₂=G₂*Ω+θ；其中，G₂为所述第二测量旋转体的绝对转角β₂所处的测量周期数；θ为测量得到的所述第二测量旋转体的相对转角；Ω为所述第二测量旋转体的测量周期，所述测量周期等于360度；则所述被测旋转体的绝对转角φ具体为：φ=β₂*（m+2）/n；其中，所述第二测量旋转体的绝对转角β₂所处的测量周期数通过以下步骤得到：测量得到所述第一测量旋转体的相对转角Ψ；根据以下公式获取所述第二测量旋转体的绝对转角β₂所处的测量周期数G₂：G₂=floor[(m/(2*Ω))*Δφ_C]其中，floor（）为向下取整函数，Δφ_C为所述第一测量旋转体的相对转角Ψ和第二测量旋转体的相对转角θ的角度差的修正值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一测量旋转体的相对转角Ψ和第二测量旋转体的相对转角θ的角度差的修正值Δφ_C通过以下步骤得到：

计算所述第一测量旋转体的相对转角Ψ和第二测量旋转体的相对转角θ的角度差ΔФ，其中ΔФ=Ψ-θ；

对所述角度差ΔФ进行调整，得到调整后的角度差值Δφ_C1：如果ΔФ大于等于0，则Δφ_C1=ΔФ；如果ΔФ小于0，则Δφ_C1=ΔФ+Ω；

将被测旋转体的转动范围划分为两个区间，判断所述Δφ_C1所属区间，根据所述Δφ_C1所属区间，计算得到角度差的修正值Δφ_C。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将被测旋转体的转动范围划分为两个区间具体为：

设定所述被测旋转体的转动范围为［0，2λ），将所述被测旋转体的转动范围划分为两个区间，分别为［0，λ）和［λ，2λ)；

所述判断所述Δφ_C1所属区间具体为：

根据所述第一测量旋转体的相对转角Ψ和第二测量旋转体的相对转角θ求出K值：

$K=\[\frac{(m+2)\mathrm{\θ}-\mathrm{m\ψ}}{\mathrm{\Ω}}\]$

当所述K值为大于1的奇数、或者所述K值为不大于0的偶数、或者所述K值等于1且ΔФ小于0时，所述Δφ_C1属于［0，λ）；

当所述K值为大于0的偶数、或者所述K值为小于0的奇数、或者所述K值为1且ΔФ大于0、或者所述ΔФ等于0时，所述φ_C1属于［λ，2λ)；

所述根据Δφ_C1所属区间，计算得到角度差的修正值Δφ_C具体为：

当所述Δφ_C1属于［0，λ）时，所述角度差的修正值Δφ_C等于Δφ_C1；

当所述Δφ_C1属于［λ，2λ)时，所述角度差的修正值Δφ_C等于：Δφ_C1+Ω。

4.一种旋转体绝对转角的测量装置，其特征在于：

所述装置包括第一测量旋转体和第二测量旋转体，用于检测被测旋转体的转角；所述被测旋转体的齿数为n，所述第一测量旋转体的齿数为m，所述第二测量旋转体的齿数为m+2，其中m与m+2互质；

所述装置还包括：

选择单元：用于选择所述第一测量旋转体或所述第二测量旋转体作为基准测量旋转体；

第一转角测量单元：用于测量得到所述基准测量旋转体的相对转角；

测量周期数获取单元，用于获取所述基准测量旋转体的绝对转角所处的测量周期数；

基准测量旋转体绝对转角获取单元，用于计算得到所述基准测量旋转体的绝对转角，其中所述绝对转角等于所述测量周期数乘以所述基准测量旋转体的测量周期得到的乘积再加上所述基准测量旋转体的相对转角得到的和值；其中所述基准测量旋转体的测量周期等于360度；

被测旋转体绝对转角值获取单元，用于根据所述被测旋转体与所述基准测量旋转体的齿数比获取所述被测旋转体的绝对转角φ，其中φ等于所述基准测量旋转体的齿数除以所述被测旋转体的齿数得到的比值与所述基准测量旋转体的绝对转角的乘积；

其中，所述选择单元具体为：

第一选择单元，用于选择第一测量旋转体作为基准测量旋转体；

所述基准测量旋转体绝对转角获取单元具体为：

第一测量旋转体绝对转角获取单元，用于计算得到所述第一测量旋转体的绝对转角β₁，其中β₁=G₁*Ω+Ψ；其中，G₁为所述第一测量旋转体的绝对转角β₁所处的测量周期数；Ψ为测量得到的所述第一测量旋转体的相对转角；Ω为所述第一测量旋转体的测量周期，所述测量周期等于360度；其中，所述第一测量旋转体的绝对转角β₁所处的测量周期数通过以下步骤得到：测量得到所述第二测量旋转体的相对转角θ；根据以下公式获取所述第一测量旋转体的绝对转角β₁所处的测量周期数G₁：G₁=floor[((m+2)/(2*Ω))*Δφ_C]；其中，floor（）为向下取整函数，Δφ_C为所述第一测量旋转体的相对转角Ψ和第二测量旋转体的相对转角θ的角度差的修正值；

所述被测旋转体绝对转角获取单元具体为：

第一被测旋转体绝对转角获取单元，用于根据所述被测旋转体与所述第一测量旋转体的齿数比获取所述被测旋转体的绝对转角φ，其中φ=β₁*m/n；

或者，

所述选择单元具体为：

第二选择单元，用于选择第二测量旋转体作为基准测量旋转体；

则所述基准测量旋转体绝对转角获取单元具体为：

第二测量旋转体绝对转角获取单元，用于计算得到所述第二测量旋转体的绝对转角β₂，β₂=G₂*Ω+θ；其中，G₂为所述第二测量旋转体的绝对转角β₂所处的测量周期数；θ为测量得到的所述第二测量旋转体的相对转角；Ω为所述第二测量旋转体的测量周期，所述测量周期等于360度；其中，所述第二测量旋转体的绝对转角β₂所处的测量周期数通过以下步骤得到：测量得到所述第一测量旋转体的相对转角Ψ；根据以下公式获取所述第二测量旋转体的绝对转角β₂所处的测量周期数G₂：G₂=floor[(m/(2*Ω))*Δφ_C]其中，floor（）为向下取整函数，Δφ_C为所述第一测量旋转体的相对转角Ψ和第二测量旋转体的相对转角θ的角度差的修正值；

所述被测旋转体绝对转角获取单元具体为：

第二被测旋转体绝对转角获取单元，用于根据所述被测旋转体与所述第二测量旋转体的齿数比获取所述被测旋转体的绝对转角φ，其中φ=β₂*（m+2）/n。

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