CN109073424A - 旋转参数检测方法、编码器、激光雷达和无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种旋转参数检测方法、编码器、激光雷达和无人机，此方法包括：对码盘的转动进行检测获得一检测信号；根据检测信号，获得旋转物的旋转参数。由于码盘的旋转是由旋转物来带动的，因此码盘的旋转过程可以反映出旋转物的旋转过程。码盘在旋转过程中会产生检测信号，根据码盘在旋转过程中产生的检测信号可以获得该旋转物的旋转方向、旋转速度、机械零位。由于码盘中其中一个扇齿与其它扇齿不同，所以码盘旋转一圈产生的检测信号中存在不同的信号，基于此，本实施例通过一个检测信号就可以获得旋转参数，与现有技术需要三个检测信号相比，减少了检测信号的数量，相应地减少了配套的硬件数量，也降低了故障率，进而降低了成本。

Description

旋转参数检测方法、编码器、激光雷达和无人机
技术领域
本发明实施例涉及编码器技术领域，尤其涉及一种旋转参数检测方法、编码器、激光雷达和无人机。
背景技术
电机是无人机上的一个重要部件，以无人机为无人飞行器为例，电机可以驱动无人飞行器上的螺旋桨旋转，来带动无人飞行器飞行，而且电机的旋转方向影响了无人飞行器的飞行方向，电机的旋转速度影响了无人飞行器的飞行速度。为了准确控制无人飞行器的飞行，需要检测电机的旋转参数，如：旋转速度、旋转方向、旋转时间。目前，主要采用ABZ信号来检测上述旋转参数，具体是，根据A信号和B信号来识别电机的旋转速度以及旋转方向，以及根据Z信号来识别机械零度。但是，上述的A、B、Z信号是由三个传感器来采集获得的，而且三个传感器分别由三个硬件开关来控制，每个硬件开关均有相应的损坏概率，只要其中一个硬件开关损坏，则无法获得上述旋转参数，所以采用ABZ信号来检测旋转参数，出现的故障率较高，成本也相应提升。
发明内容
本发明实施例提供一种旋转参数检测方法、编码器、激光雷达和无人机，用于通过一检测信号来获得旋转参数，降低成本。
第一方面，本发明实施例提供一种旋转参数检测方法，包括：
对码盘的转动进行检测获得一检测信号；所述码盘随旋转物的转动而转动；
根据所述检测信号，获得所述旋转物的旋转参数；所述旋转参数包括：旋转方向、旋转速度、机械零位；
所述码盘上向外沿伸设置有N个扇齿，所述N为大于2的整数，每个扇齿包括第一线段边和第二线段边，所述N个扇齿的第一线段边等间距的位于所述码盘上；
所述N个扇齿中一个扇齿沿所述码盘圆周边上的弧形边与其它N-1个扇齿沿所述码盘圆周边上的弧形边的长度不同，所述其它N-个扇齿沿所述码盘上的弧形边的长度相同。
第二方面，本发明实施例提供一种编码器，包括：码盘和处理器，所述处理器与所述码盘通信连接；所述码盘随旋转物的转动而转动；
所述处理器，用于对所述码盘的转动进行检测获得一检测信号；以及根据所述检测信号，获得所述旋转物的旋转参数；所述旋转参数包括：旋转方向、旋转速度、机械零位；
所述码盘上向外沿伸设置有N个扇齿，所述N为大于2的整数，每个扇齿包括第一线段边和第二线段边，所述N个扇齿的第一线段边等间距的位于所述码盘上；
所述N个扇齿中一个扇齿沿所述码盘圆周边上的弧形边与其它N-1个扇齿沿所述码盘圆周边上的弧形边的长度不同，所述其它N-个扇齿沿所述码盘上的弧形边的长度相同。
第三方面，本发明实施例提供一种激光雷达，包括如第二方面本发明实施例所述的编码器。
第四方面，本发明实施例提供一种无人机，电机和如第二方面本发明实施例所述的编码器；所述编码器用于检测所述电机的旋转参数。
第五方面，本发明实施例提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序；所述计算机程序在被执行时，实现如第一方面本发明实施例所述的旋转参数检测方法。
本发明实施例提供的旋转参数检测方法、编码器、激光雷达和无人机，此方法包括：对码盘的转动进行检测获得一检测信号；所述码盘随旋转物的转动而转动；根据所述检测信号，获得所述旋转物的旋转参数。由于码盘的旋转是由旋转物来带动的，因此码盘的旋转过程可以反映出旋转物的旋转过程。码盘在旋转过程中会产生检测信号，根据码盘在旋转过程中产生的检测信号可以获得该旋转物的旋转方向、旋转速度、机械零位。由于码盘中其中一个扇齿与其它扇齿不同，所以码盘旋转一圈产生的检测信号中存在不同的信号，基于此，本实施例通过一个检测信号就可以获得旋转参数，与现有技术需要三个检测信号相比，减少了检测信号的数量，相应地减少了配套的硬件数量，也降低了故障率，进而降低了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是根据本发明的实施例的无人飞行***100的示意性架构图；
图2为本发明一实施例提供的旋转参数检测方法的流程图；
图3为本发明一实施例提供的码盘的一种示意图；
图4为本发明一实施例提供的码盘与光电传感器的一种示意图；
图5为本发明一实施例提供的码盘顺时针转动时检测信号的一种波形示意图；
图6为本发明一实施例提供的码盘逆时针转动时检测信号的一种波形示意图；
图7为本发明一实施例提供的码盘与光电传感器的另一种示意图；
图8为本发明一实施例提供的码盘顺时针转动时检测信号的另一种波形示意图；
图9为本发明一实施例提供的码盘逆时针转动时检测信号的另一种波形示意图；
图10为本发明一实施例提供的编码器的结构示意图；
图11为本发明另一实施例提供的编码器的结构示意图；
图12为本发明一实施例提供的激光雷达的结构示意图；
图13为本发明一实施例提供的无人机的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的实施例提供了旋转参数检测方法、编码器、激光雷达和无人机。无人机可以是旋翼飞行器(rotorcraft)，例如，由多个推动装置通过空气推动的多旋翼飞行器，本发明的实施例并不限于此。
图1是根据本发明的实施例的无人飞行***100的示意性架构图。本实施例以旋翼无人飞行器为例进行说明。
无人飞行***100可以包括无人飞行器110、云台120、显示设备130和控制装置140。其中，无人飞行器110可以包括动力***150、飞行控制***160和机架。无人飞行器110可以与控制装置140和显示设备130进行无线通信。
机架可以包括机身和脚架(也称为起落架)。机身可以包括中心架以及与中心架连接的一个或多个机臂，一个或多个机臂呈辐射状从中心架延伸出。脚架与机身连接，用于在无人飞行器110着陆时起支撑作用。
动力***150可以包括一个或多个电子调速器(简称为电调)151、一个或多个螺旋桨153以及与一个或多个螺旋桨153相对应的一个或多个电机152，其中电机152连接在电子调速器151与螺旋桨153之间，电机152和螺旋桨153设置在无人飞行器110的机臂上；电子调速器151用于接收飞行控制***160产生的驱动信号，并根据驱动信号提供驱动电流给电机152，以控制电机152的转速。电机152用于驱动螺旋桨旋转，从而为无人飞行器110的飞行提供动力，该动力使得无人飞行器110能够实现一个或多个自由度的运动。在某些实施例中，无人飞行器110可以围绕一个或多个旋转轴旋转。例如，上述旋转轴可以包括横滚轴、偏航轴和俯仰轴。应理解，电机152可以是直流电机，也可以交流电机。另外，电机152可以是无刷电机，也可以是有刷电机。
飞行控制***160可以包括飞行控制器161和传感***162。传感***162用于测量无人飞行器的姿态信息，即无人飞行器110在空间的位置信息和状态信息，例如，三维位置、三维角度、三维速度、三维加速度和三维角速度等。传感***162例如可以包括陀螺仪、超声传感器、电子罗盘、惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)、视觉传感器、全球导航卫星***和气压计等传感器中的至少一种。例如，全球导航卫星***可以是全球定位***(Global Positioning System，GPS)。飞行控制器161用于控制无人飞行器110的飞行，例如，可以根据传感***162测量的姿态信息控制无人飞行器110的飞行。应理解，飞行控制器161可以按照预先编好的程序指令对无人飞行器110进行控制，也可以通过响应来自控制装置140的一个或多个控制指令对无人飞行器110进行控制。
云台120可以包括电机122。云台用于携带成像装置123。飞行控制器161可以通过电机122控制云台120的运动。可选地，作为另一实施例，云台120还可以包括控制器，用于通过控制电机122来控制云台120的运动。应理解，云台120可以独立于无人飞行器110，也可以为无人飞行器110的一部分。应理解，电机122可以是直流电机，也可以是交流电机。另外，电机122可以是无刷电机，也可以是有刷电机。还应理解，云台可以位于无人飞行器的顶部，也可以位于无人飞行器的底部。
成像装置123例如可以是照相机或摄像机等用于捕获图像的设备，成像装置123可以与飞行控制器通信，并在飞行控制器的控制下进行拍摄。本实施例的成像装置123至少包括感光元件，该感光元件例如为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)传感器或电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)传感器。
显示设备130位于无人飞行***100的地面端，可以通过无线方式与无人飞行器110进行通信，并且可以用于显示无人飞行器110的姿态信息。另外，还可以在显示设备130上显示成像装置拍摄的图像。应理解，显示设备130可以是独立的设备，也可以集成在控制装置140中。
控制装置140位于无人飞行***100的地面端，可以通过无线方式与无人飞行器110进行通信，用于对无人飞行器110进行远程操纵。
应理解，上述对于无人飞行***各组成部分的命名仅是出于标识的目的，并不应理解为对本发明的实施例的限制。
其中，下述各实施例中的旋转物可以是图1中的电机152。
图2为本发明一实施例提供的旋转参数检测方法的流程图，如图2所示，本实施例的方法可以包括：
S201、对码盘的转动进行检测获得一检测信号；所述码盘随旋转物的转动而转动。
S202、根据所述检测信号，获得所述旋转物的旋转参数；所述旋转参数包括：旋转方向、旋转速度、机械零位。
本实施例中，获取的旋物参数是以旋转方向、旋转速度和机械零度为例。旋转物在旋转过程中的旋转参数可以通过编码器来检测，因此，本实施例的方案可以应用于编码器中。旋转物在旋转时编码器的码盘也随之旋转。
本实施例中的码盘上向外沿伸设置有N个扇齿，所述N为大于2的整数，每个扇齿包括第一线段边和第二线段边，所述N个扇齿的第一线段边等间距的位于所述码盘上。所述N个扇齿中一个扇齿沿所述码盘圆周边上的弧形边与其它N-1个扇齿沿所述码盘圆周边上的弧形边的长度不同，所述其它N-个扇齿沿所述码盘上的弧形边的长度相同。
例如如图3所示，图3所示的码盘上示出了4个扇齿，其中，这4个扇齿中的第一线段边等分了该码盘，而且每个扇齿中的第二线段边位于第一线段边相对的一侧。其中，这4个扇齿中其中一个扇齿与另外3个扇齿不同，不同之外在于，这一个扇齿沿码盘圆周边上的弧形边与另外3个扇齿沿码盘圆周边上的弧形边不同，如图3所示，这一个扇齿的弧形边的长度大于另外3个扇齿的弧形边的长度，并且这另外3个扇齿的弧形边的长度相同。需要说明的是，本实施例的码盘不限于图3所示的具有的扇齿的数量，而且在一些实施例中，其中一个扇齿的弧形边的长度也可以小于其它扇齿的弧形边的长度。
由于码盘的旋转是由旋转物来带动的，因此码盘的旋转过程可以反映出旋转物的旋转过程。码盘在旋转过程中会产生检测信号，根据码盘在旋转过程中产生的检测信号可以获得该旋转物的旋转方向、旋转速度、机械零位。由于码盘中其中一个扇齿与其它扇齿不同，所以码盘旋转一圈产生的检测信号中存在不同的信号，基于此，本实施例通过一个检测信号就可以获得旋转参数，与现有技术需要三个检测信号相比，减少了检测信号的数量，相应地减少了配套的硬件数量，也降低了故障率，进而降低了成本。
在一些实施例中，码盘的旁边设置有光电传感器，如图4所示，当所述码盘的其中任一扇齿挡住光电传感器时，所述检测信号为持续的第一信号；当所述码盘中的所有扇齿未挡住光电传感器时，所述检测信号为持续的第二信号；所述第一信号不同于所述第二信号。因此，当与其它扇齿不同的这一个扇齿挡住光电传感器时，产生的检测信号为持续的第一信号，并且该持续的第一信号的时长大于其它每个扇齿挡住光电传感器时产生的持续的第一信号的时长。
在一些实施例中，第一信号为低电平信号，第二信号为高电平信号。例如：低电平信号是电平为0的信号，高电平信号是电平为1的信号。
在一些实施例中，检测信号为正弦波信号、余弦波信号、三角波信号。
在一些实施例中，检测信号为方波信号。
参照图4和图5，若旋转物顺时针旋转，码盘也顺时针转，在码盘旋转一周，即一个旋转周期内，由于其中一个扇齿与其它扇齿不同，而且这个扇齿挡住光电传感器时产生的检测信号为持续的低电平信号，并且这个低电平信号的时长最长，而且在这个低电平信号的前一信号为高电平信号，由于这个低电平信号的时长最长，使得该低电平信号的前一高电平信号的时长最短。与其它扇齿相比，这也意味着从这个高电平信号跳变至这个低电平信号的下降沿在时间上提前。
参照图4和图6，若旋转物逆时针旋转，码盘也逆时针转，在码盘旋转一周，即一个旋转周期内，由于其中一个扇齿与其它扇齿不同，而且这个扇齿挡住光电传感器时产生的检测信号为持续的低电平信号，并且这个低电平信号的时长最长，而且在这个低电平信号的后一信号为高电平信号，由于这个低电平信号的时长最长，使得该低电平信号的后一高电平信号的时长最短。与其它扇齿相比，这也意味着从这个低电平信号跳变至这个高电平信号的上升沿在时间上退后。
基于图5或图6的检测信号在旋转周期内的波形可以检测出旋转物的旋转参数。
下面对如何获得旋转参数中的旋转方向进行说明。
在一些实施例中，在旋转物的旋转周期内，根据该检测信号的上升沿和/或下降沿确定旋转方向。其中，以图5和图6所示为例，旋转物顺时针转动时产生的检测信号的上升沿与逆时针转动时产生的检测信号的上升沿存在不同，旋转物顺时针转动时产生的检测信号的下降沿与逆时针转动时产生的检测信号的下降沿存在不同，因此，本实施例根据旋转周期内的检测信号的上升沿和/或下降沿可以确定旋转方向。
在一种实现方式中，在所述旋转物的旋转周期内，本实施例可以根据所述检测信号中上升沿之间的时间关系和/或下降沿之间的时间关系，确定所述旋转方向。其中，以图5和图6所示为例，顺时针旋转与逆时针旋转时检测信号中上升沿存在不同主要体现在时间上，顺时针旋转与逆时针旋转时检测信号中下降沿存在不同主要体现在时间上，因此，本实施例根据旋转周期内的检测信号的上升沿之间的时间关系，和/或，旋转周期内的检测信号的下降沿之间的时间关系可以确定旋转方向。
若扇齿的第一线段边位于该扇齿的逆时针方向，例如如图4所示，结合图5所示的旋转方向为顺时针时检测信号的示意图可知，旋转周期内的检测信号的每两个相邻的上升沿之间的时间差均相等，并且，旋转周期内的检测信号的每两个相邻的下降沿之间的时间差不全相等，如图5所示，第一个下降沿与第二个下降沿之间的时间差小于第二个下降沿与第三个下降沿之间的时间差。结合图6所示的旋转方向为逆时针时检测信号的示意图可知，旋转周期内的检测信号的每两个相邻的下降沿之间的时间差均相等，并且，旋转周期内的检测信号的每两个相邻的上升沿之间的时间差不全相等，如图6所示，第三个上升沿与第四个上升沿之间的时间差大于第四个上升沿与第五个上升沿之间的时间差。
因此，本实施例可以根据旋转周期内检测信号中每两个相邻上升沿的时间差均相等，确定旋转方向为顺时针方向，或者，根据旋转周期内检测信号中每两个相邻下降沿的时间差均相等，确定旋转方向为逆时针方向。
本实施例也可以根据旋转周期内检测信号中每两个相邻下降沿的时间差不全相等，确定旋转方向为顺时针方向，或者，根据旋转周期内检测信号中每两个相邻上升沿的时间差不全相等，确定旋转方向为逆时针方向。这样在一个旋转周期内只要检测出检测信号中相邻下降沿的时间差不同，或者，相邻上升沿的时间差不同，即可以准确确定旋转方向，无需获取旋转周期内所有相邻下降沿的时间差或者所有相邻上升沿的时间差，从而可以更快速地确定旋转方向，提高旋转方向确定效率。
若扇齿的第一线段边位于该扇齿的顺时针方向，例如如图7所示，结合图8所示的旋转方向为顺时针时检测信号的示意图可知，旋转周期内的检测信号的每两个相邻的下降沿之间的时间差均相等，并且，旋转周期内的检测信号的每两个相邻的上升沿之间的时间差不全相等，如图8所示，第三个上升沿与第四个上升沿之间的时间差大于第四个上升沿与第五个上升沿之间的时间差。结合图9所示的旋转方向为逆时针时检测信号的示意图可知，旋转周期内的检测信号的每两个相邻的上升沿之间的时间差均相等，并且，旋转周期内的检测信号的每两个相邻的下降沿之间的时间差不全相等，如图9所示，第一个下降沿与第二个下降沿之间的时间差小于第二个下降沿与第三个下降沿之间的时间差。
因此，本实施例可以根据旋转周期内检测信号中每两个相邻下降沿的时间差均相等，确定旋转方向为顺时针方向，或者，根据旋转周期内检测信号中每两个相邻上升沿的时间差均相等，确定旋转方向为逆时针方向。
本实施例也可以根据旋转周期内检测信号中每两个相邻上升沿的时间差不全相等，确定旋转方向为顺时针方向，或者，根据旋转周期内检测信号中每两个相邻下降沿的时间差不全相等，确定旋转方向为逆时针方向。这样在一个旋转周期内只要检测出检测信号中相邻下降沿的时间差不同，或者，相邻上升沿的时间差不同，即可以准确确定旋转方向，无需获取旋转周期内所有相邻下降沿的时间差或者所有相邻上升沿的时间差，从而可以更快速地确定旋转方向，提高旋转方向确定效率。
下面对如何获得旋转参数中的旋转速度进行说明。
在一种可能的实现方式中，在所述旋转物的旋转周期内，获取所述检测信号的时长；然后根据所述时长，确定所述旋转速度。本实施例中，旋转物旋转一周，相应地，码盘也旋转一周，码盘旋转一周的时长可以获得，根据旋转一周所需的时长，可以确定旋转速度，例如确定的旋转速度为1/T，T为旋转一周所需的时长。
在另一种可能的实现方式中，在旋转物的旋转周期内，根据所述检测信号的上升沿之间的时间关系和/或下降沿之间的时间关系确定所述旋转速度。如果旋转物的旋转速度，会影响到码盘的旋转速度，进而影响到检测信号中上升沿出现的时间和下降沿出现的时间。例如：旋转物的旋转速度快，则上升沿之间的时间差会缩短，下降沿之间的时间差也会缩短；旋转物的旋转速度慢，则上升沿之间的时间差会拉长，下降沿之间的时间差也会拉长，因此，本实施例根据旋转周期内的检测信号的上升沿之间的时间关系和/或下降沿之间的时间关系可以确定旋转方向。下面示出两种具体的实现方案，但本实施例不限于如下两种实现方案。
在一种实现方案中，获取所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差，据此可以获得N个时间差，再根据N个所述时间差，获得平均时间差，然后根据该平均时间差，确定旋转速度。或者，获取所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差，据此可以获得N个时间差，再根据N个所述时间差，获得平均时间差，然后根据该平均时间差，确定旋转速度。例如如图5、图6、图8、图9所示，根据每两个相邻上升沿的时间差获得的平均时间差，与，根据每两个相邻下降沿的时间差获得的平均时间差相同，因此无论根据上升沿或者下降沿，最终获得的平均时间差相同。其中，由于扇齿将码盘等分为N份，因此码盘旋转1/N圈所需时长等于该平均时间差，据此可以确定旋转速度，例如：旋转速度为1/(N*t)，t为平均时间差。
在另一种实现方案中，若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差均相等，则根据所述旋转周期内任意两个相邻上升沿的时间差，确定所述的旋转速度。例如如图5或图9所示，每两个相邻上升沿的时间差均相等，而且每两个上升沿的时间差等于旋转周期除以N，因此根据该任意两个相邻上升沿的时间差可以确定旋转速度，无需等到一个旋转周期即可快速确定旋转速度，提高了旋转速度检测效率。
或者，若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差均相等，则根据所述旋转周期内任意两个相邻下降沿的时间差，确定所述旋转速度。例如如图6或图8所示，每两个相邻下降沿的时间差均相等，而且每两个下降沿的时间差等于旋转周期除以N，因此根据该任意两个相邻下降沿的时间差可以确定旋转速度，无需等到一个旋转周期即可快速确定旋转速度，提高了旋转速度检测效率。
下面对如何获得旋转参数中的机械零点进行说明。
在一些实施例中，在旋转物的旋转周期内，根据该检测信号的上升沿和/或下降沿确定机械零点。其中，以图5和图6所示为例，旋转物顺时针转动时产生的检测信号中一个上升沿与其它上升沿不同，旋转物逆时针转动时间生的检测信号中一个下降沿与其它下降沿不同，因此，本实施例根据旋转周期内的检测信号的上升沿和/或下降沿可以确定旋转方向。
在一种可能的实现方式中，若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差不全相等，根据所述旋转周期内所述检测信号中上升沿之间的时间关系，确定参考上升沿；然后根据所述参考上升沿的时间点，确定所述机械零点；所述参考上升沿与上一个上升沿之间的时间差不等于所述参考上升沿与下一个上升沿之间的时间差。例如如图6和图8所示，第三个上升沿与第四个上升沿之间的时间差大于第四个上升沿与第五个上升沿之间的时间差，因此，第四个上升沿为参考上升沿，根据该参考上升沿的时间点，确定机械零点，例如：确定该参考上升沿的时间点为机械零点，或者，确定与该参考上升沿的时间点相距预设时长的时间点为机械零点。
在一种可能的实现方式中，若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差不全相等，根据所述旋转周期内所述检测信号中下降沿之间的时间关系，确定参考下降沿；然后根据所述参考下降沿的时间点，确定所述机械零点；所述参考下降沿与上一个下降沿之间的时间差不等于所述参考下降沿与下一个下降沿之间的时间差。例如如图5和图9所示，第一个下降沿与第二个下降沿之间的时间差小于第二个下降沿与第三个下降沿之间的时间差，因此，第二个下降沿为参考下降沿，根据该参考下降沿的时间点，确定机械零点，例如：确定该参考下降沿的时间点为机械零点，或者，确定与该参考下降沿的时间点相距预设时长的时间点为机械零点。
综上所述，本实施例通过一个检测信号就可以获得旋转方向、旋转速度和机械零点，与现有技术需要三个检测信号相比，减少了检测信号的数量，相应地减少了配套的硬件数量，也降低了故障率，进而降低了成本。
本发明实施例中还提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质中存储有程序指令，所述程序执行时可包括如图2及其对应实施例中的旋转参数检测的方法的部分或全部步骤。
图10为本发明一实施例提供的编码器的结构示意图，如图10所示，本实施例的编码器300可以包括：码盘301和处理器302，所述处理器302与所述码盘301通信连接；其中，所述码盘301随旋转物的转动而转动。
上述处理器302可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器302还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述处理器302，用于对所述码盘301的转动进行检测获得一检测信号；以及根据所述检测信号，获得所述旋转物的旋转参数；所述旋转参数包括：旋转方向、旋转速度、机械零位；
所述码盘301上向外沿伸设置有N个扇齿，所述N为大于2的整数，每个扇齿包括第一线段边和第二线段边，所述N个扇齿的第一线段边等间距的位于所述码盘上；所述N个扇齿中一个扇齿沿所述码盘301圆周边上的弧形边与其它N-1个扇齿沿所述码盘301圆周边上的弧形边的长度不同，所述其它N-个扇齿沿所述码盘301上的弧形边的长度相同。其中，码盘301的示意图例如如图3所示。
本实施例的编码器，可以用于执行上述各方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图11为本发明另一实施例提供的编码器的结构示意图，如图11所示，本实施例的编码器300在图10所示实施例的基础上，还包括：光电传感器303，所述光电传感器303与所述处理器302通信连接；
当所述码盘301的其中任一扇齿挡住光电传感器303时，所述检测信号为持续的第一信号；当所述码盘301中的所有扇齿未挡住所述光电传感器303时，所述检测信号为持续的第二信号；
所述第一信号不同于所述第二信号。
在一些实施例中，第一信号为低电平信号，第二信号为高电平信号。
在一些实施例中，所述检测信号为方波信号。
在一些实施例中，所述处理器302，具体用于：在所述旋转物的旋转周期内，根据所述检测信号的上升沿和/或下降沿确定所述旋转方向。
在一些实施例中，所述处理器302，具体用于：在所述旋转物的旋转周期内，根据所述检测信号中上升沿之间的时间关系和/或下降沿之间的时间关系，确定所述旋转方向。
在一些实施例中，所述处理器302，具体用于：
在所述第一线段边位于所述扇齿的顺时针方向时，若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差均相等，或，所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差不全相等，则确定所述旋转方向为逆时钟方向；若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差均相等，或，所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差不均相等，则确定所述旋转方向为顺时钟方向；
在所述第一线段边位于所述扇齿的逆时针方向时，若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差均相等，或，所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差不全相等，则确定所述旋转方向为顺时钟方向；若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差均相等，或，所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差不均相等，则确定所述旋转方向为逆时钟方向。
在一些实施例中，所述处理器302，具体用于：在所述旋转物的旋转周期内，获取所述检测信号的时长；根据所述时长，确定所述旋转速度。
在一些实施例中，所述处理器302，具体用于：在所述旋转物的旋转周期内，根据所述检测信号的上升沿之间的时间关系和/或下降沿之间的时间关系确定所述旋转速度。
在一些实施例中，所述处理器302，具体用于：
获取所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差，或者，获取所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差；
根据N个所述时间差，获得平均时间差；
根据所述平均时间差，确定所述旋转速度。
在一些实施例中，所述处理器302，具体用于：
若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差均相等，则根据所述旋转周期内任意两个相邻上升沿的时间差，确定所述的旋转速度；或者，
若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差均相等，则根据所述旋转周期内任意两个相邻下降沿的时间差，确定所述旋转速度。
在一些实施例中，所述处理器302，具体用于：在所述旋转物的旋转周期内，根据所述检测信号的上升沿和/或下降沿确定所述机械零位。
在一些实施例中，所述处理器302，具体用于：
若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差不全相等，根据所述旋转周期内所述检测信号中上升沿之间的时间关系，确定参考上升沿；以及根据所述参考上升沿的时间点，确定所述机械零点；所述参考上升沿与上一个上升沿之间的时间差不等于所述参考上升沿与下一个上升沿之间的时间差；
若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差不全相等，根据所述旋转周期内所述检测信号中下降沿之间的时间关系，确定参考下降沿；以及根据所述参考下降沿的时间点，确定所述机械零点；所述参考下降沿与上一个下降沿之间的时间差不等于所述参考下降沿与下一个下降沿之间的时间差。
在一些实施例中，所述旋转物为电机。
可选地，本实施例的编码器还可以包括存储器304。处理器302和存储器304通过总线连接。存储器304可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器302提供指令和数据。存储器304的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。存储器304用于存储执行旋转参数检测方法的代码，处理器302用于调用存储器304存储的代码执行上述方案。
本实施例的编码器，可以用于执行上述各方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图12为本发明一实施例提供的激光雷达的结构示意图，如图12所示，本实施例的激光雷达400包括编码器401，其中，编码器401可以采用图10或图11所示装置实施例的结构，其对应地，可以执行本发明上述任一方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。需要说明的是，激光雷达400还包括其它部件，此处未示出。
图13为本发明一实施例提供的无人机的结构示意图，如图13所示，本实施例的无人机500包括电机501和编码器502，其中，所述编码器502用于检测所述电机501的旋转参数。编码器502可以采用图10或图11所示装置实施例的结构，其对应地，可以执行本发明上述任一方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。需要说明的是，无人机500还包括其它部件，此处未示出。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：只读内存(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (30)

1.一种旋转参数检测方法，其特征在于，包括：
对码盘的转动进行检测获得一检测信号；所述码盘随旋转物的转动而转动；
根据所述检测信号，获得所述旋转物的旋转参数；所述旋转参数包括：旋转方向、旋转速度、机械零位；
所述码盘上向外沿伸设置有N个扇齿，所述N为大于2的整数，每个扇齿包括第一线段边和第二线段边，所述N个扇齿的第一线段边等间距的位于所述码盘上；
所述N个扇齿中一个扇齿沿所述码盘圆周边上的弧形边与其它N-1个扇齿沿所述码盘圆周边上的弧形边的长度不同，所述其它N-个扇齿沿所述码盘上的弧形边的长度相同。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述码盘的其中任一扇齿挡住光电传感器时，所述检测信号为持续的第一信号；当所述码盘中的所有扇齿未挡住所述光电传感器时，所述检测信号为持续的第二信号；
所述第一信号不同于所述第二信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第一信号为低电平信号，第二信号为高电平信号。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检测信号为方波信号。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述检测信号，获得所述旋转物的旋转参数，包括：
在所述旋转物的旋转周期内，根据所述检测信号的上升沿和/或下降沿确定所述旋转方向。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述旋转物的旋转周期内，根据所述检测信号的上升沿和/或下降沿确定所述旋转方向，包括：
在所述旋转物的旋转周期内，根据所述检测信号中上升沿之间的时间关系和/或下降沿之间的时间关系，确定所述旋转方向。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述旋转物的旋转周期内，根据所述检测信号中上升沿之间的时间关系和/或下降沿之间的时间关系，确定所述旋转方向，包括：
在所述第一线段边位于所述扇齿的顺时针方向时，若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差均相等，或，所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差不全相等，则确定所述旋转方向为逆时钟方向；若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差均相等，或，所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差不均相等，则确定所述旋转方向为顺时钟方向；
在所述第一线段边位于所述扇齿的逆时针方向时，若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差均相等，或，所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差不全相等，则确定所述旋转方向为顺时钟方向；若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差均相等，或，所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差不均相等，则确定所述旋转方向为逆时钟方向。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述检测信号，获得所述旋转物的旋转速度，包括：
在所述旋转物的旋转周期内，获取所述检测信号的时长；
根据所述时长，确定所述旋转速度。
9.根据权利要求1-7任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述检测信号，获得所述旋转物的旋转速度，包括：
在所述旋转物的旋转周期内，根据所述检测信号的上升沿之间的时间关系和/或下降沿之间的时间关系确定所述旋转速度。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述在所述旋转物的旋转周期内，根据所述检测信号的上升沿之间和/或下降沿之间的时间关系确定所述旋转速度，包括：
获取所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差，或者，获取所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差；
根据N个所述时间差，获得平均时间差；
根据所述平均时间差，确定所述旋转速度。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述在所述旋转物的旋转周期内，根据所述检测信号的上升沿和/或下降沿确定所述旋转速度，包括：
若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差均相等，则根据所述旋转周期内任意两个相邻上升沿的时间差，确定所述的旋转速度；或者，
若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差均相等，则根据所述旋转周期内任意两个相邻下降沿的时间差，确定所述旋转速度。
12.根据权利要求1-11任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述检测信号，获得所述旋转物的机械零点，包括：
在所述旋转物的旋转周期内，根据所述检测信号的上升沿和/或下降沿确定所述机械零位。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述旋转物的旋转周期内，根据所述检测信号的上升沿和/或下降沿确定所述机械零位，包括：
若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差不全相等，根据所述旋转周期内所述检测信号中上升沿之间的时间关系，确定参考上升沿；以及根据所述参考上升沿的时间点，确定所述机械零点；所述参考上升沿与上一个上升沿之间的时间差不等于所述参考上升沿与下一个上升沿之间的时间差；
若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差不全相等，根据所述旋转周期内所述检测信号中下降沿之间的时间关系，确定参考下降沿；以及根据所述参考下降沿的时间点，确定所述机械零点；所述参考下降沿与上一个下降沿之间的时间差不等于所述参考下降沿与下一个下降沿之间的时间差。
14.根据权利要求1-13任意一项所述的方法，其特征在于，所述旋转物为电机。
15.一种编码器，其特征在于，包括：码盘和处理器，所述处理器与所述码盘通信连接；所述码盘随旋转物的转动而转动；
所述处理器，用于对所述码盘的转动进行检测获得一检测信号；以及根据所述检测信号，获得所述旋转物的旋转参数；所述旋转参数包括：旋转方向、旋转速度、机械零位；
所述码盘上向外沿伸设置有N个扇齿，所述N为大于2的整数，每个扇齿包括第一线段边和第二线段边，所述N个扇齿的第一线段边等间距的位于所述码盘上；
所述N个扇齿中一个扇齿沿所述码盘圆周边上的弧形边与其它N-1个扇齿沿所述码盘圆周边上的弧形边的长度不同，所述其它N-个扇齿沿所述码盘上的弧形边的长度相同。
16.根据权利要求15所述的编码器，其特征在于，还包括：光电传感器，所述光电传感器与所述处理器通信连接；
当所述码盘的其中任一扇齿挡住光电传感器时，所述检测信号为持续的第一信号；当所述码盘中的所有扇齿未挡住所述光电传感器时，所述检测信号为持续的第二信号；
所述第一信号不同于所述第二信号。
17.根据权利要求16所述的编码器，其特征在于，第一信号为低电平信号，第二信号为高电平信号。
18.根据权利要求17所述的编码器，其特征在于，所述检测信号为方波信号。
19.根据权利要求15-18任意一项所述的编码器，其特征在于，所述处理器，具体用于：在所述旋转物的旋转周期内，根据所述检测信号的上升沿和/或下降沿确定所述旋转方向。
20.根据权利要求19所述的编码器，其特征在于，所述处理器，具体用于：在所述旋转物的旋转周期内，根据所述检测信号中上升沿之间的时间关系和/或下降沿之间的时间关系，确定所述旋转方向。
21.根据权利要求20所述的编码器，其特征在于，所述处理器，具体用于：
在所述第一线段边位于所述扇齿的顺时针方向时，若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差均相等，或，所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差不全相等，则确定所述旋转方向为逆时钟方向；若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差均相等，或，所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差不均相等，则确定所述旋转方向为顺时钟方向；
在所述第一线段边位于所述扇齿的逆时针方向时，若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差均相等，或，所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差不全相等，则确定所述旋转方向为顺时钟方向；若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差均相等，或，所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差不均相等，则确定所述旋转方向为逆时钟方向。
22.根据权利要求15-21任意一项所述的编码器，其特征在于，所述处理器，具体用于：在所述旋转物的旋转周期内，获取所述检测信号的时长；根据所述时长，确定所述旋转速度。
23.根据权利要求15-21任意一项所述的编码器，其特征在于，所述处理器，具体用于：在所述旋转物的旋转周期内，根据所述检测信号的上升沿之间的时间关系和/或下降沿之间的时间关系确定所述旋转速度。
24.根据权利要求23所述的编码器，其特征在于，所述处理器，具体用于：
获取所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差，或者，获取所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差；
根据N个所述时间差，获得平均时间差；
根据所述平均时间差，确定所述旋转速度。
25.根据权利要求23所述的编码器，其特征在于，所述处理器，具体用于：
若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差均相等，则根据所述旋转周期内任意两个相邻上升沿的时间差，确定所述的旋转速度；或者，
若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差均相等，则根据所述旋转周期内任意两个相邻下降沿的时间差，确定所述旋转速度。
26.根据权利要求15-25任意一项所述的编码器，其特征在于，所述处理器，具体用于：在所述旋转物的旋转周期内，根据所述检测信号的上升沿和/或下降沿确定所述机械零位。
27.根据权利要求26所述的编码器，其特征在于，所述处理器，具体用于：
若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻上升沿的时间差不全相等，根据所述旋转周期内所述检测信号中上升沿之间的时间关系，确定参考上升沿；以及根据所述参考上升沿的时间点，确定所述机械零点；所述参考上升沿与上一个上升沿之间的时间差不等于所述参考上升沿与下一个上升沿之间的时间差；
若所述旋转周期内所述检测信号中每两个相邻下降沿的时间差不全相等，根据所述旋转周期内所述检测信号中下降沿之间的时间关系，确定参考下降沿；以及根据所述参考下降沿的时间点，确定所述机械零点；所述参考下降沿与上一个下降沿之间的时间差不等于所述参考下降沿与下一个下降沿之间的时间差。
28.根据权利要求15-27任意一项所述的编码器，其特征在于，所述旋转物为电机。
29.一种激光雷达，其特征在于，包括权利要求15-28任意一项所述的编码器。
30.一种无人机，其特征在于，包括：电机和权利要求15-28任意一项所述的编码器；
所述编码器用于检测所述电机的旋转参数。
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