CN116892960A - 适用于超低温环境的角度旋转编码器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及编码器技术领域，尤其涉及一种适用于超低温环境的角度旋转编码器，该角度旋转编码器包括：温度检测模块用以对角度旋转编码器的工作环境温度进行检测，判断工作环境为超低温环境；磁场检测模块，将若干所述磁场强度值中最大磁场强度值与标准磁场强度值进行比较，根据比较结果发送故障检测指令；故障检测模块，对与所述角度旋转编码器连接的电路板进行故障检测修复；角度检测模块获取测量角度值；校准模块，对所述测量角度值根据校准系数进行校准获取实际角度值；输出模块，用以将所述校准后的实际角度值作为目标角度值，输出所述待测物体的所述目标角度值。本发明用以解决现有技术中编码器的输出结果精确性差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及编码器技术领域，尤其涉及一种适用于超低温环境的角度旋转编码器。
背景技术
编码器是一种能够将角度或位移信息转换为数字信号的传感器，广泛应用于工业控制、机械制造、船舶、纺织、印刷、航空、航天、雷达、通讯、军工等领域。随着工业自动化、智能制造、新能源汽车等领域的快速发展，对编码器的需求将持续增长。同时，编码器技术也在不断创新和改进，向着高精度、高可靠性、高集成度、低成本等方向发展。编码器行业的集中度较低，市场上有众多的生产商和品牌，竞争较为激烈。编码器行业的技术壁垒较高，需要具备较强的研发能力、生产工艺和质量控制能力。同时，编码器行业也需要遵守相关的标准和规范，满足不同领域和应用的需求。
公开号为CN102589579A的专利文献公开了一种旋转编码器和测量角度的方法，一种旋转编码器包括：第一角度检测装置，用于对待测物体的待测角度进行测量，并生成为第一角度信号；第二角度检测装置，用于对所述待测角度进行测量，并生成为第二角度信号，其中，第一角度检测装置的探头方向与第二角度检测装置的探头方向之间形成夹角，夹角的值大于或等于第一角度检测装置的第一盲区和第二角度检测装置的第二盲区中角度较大的盲区的角度值；处理装置，用于根据接收到的来自所述第一角度检测装置的所述第一角度信号和来自所述第二角度检测装置的所述第二角度信号，生成对应的测量结果。相应地，本发明还提出了一种测量角度的方法。
现有技术中编码器在超低温工作的环境下磁场的产生影响测量过程，使得编码器的输出结果精确性差。
发明内容
为此，本发明提供一种适用于超低温环境的角度旋转编码器，可以解决编码器的输出结果精确性差的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种适用于超低温环境的角度旋转编码器，包括：
温度检测模块用以对角度旋转编码器的工作环境温度进行检测，获取若干环境温度值，将若干所述环境温度值中最小环境温度值与标准环境温度值进行比较，当所述最小环境温度值小于等于所述标准环境温度值时，所述角度旋转编码器工作环境为超低温环境；
磁场检测模块，与所述温度检测模块连接，对所述角度旋转编码器中码盘上的磁场强度进行检测，获取若干磁场强度值，将若干所述磁场强度值中最大磁场强度值与标准磁场强度值进行比较，根据比较结果发送故障检测指令；
故障检测模块，与所述磁场检测模块连接，对与所述角度旋转编码器连接的电路板进行故障检测，若所述电路板产生故障，则对故障进行修复；
角度检测模块，通过所述角度旋转编码器对待测物体进行角度检测，获取测量角度值；
校准模块，根据所述角度旋转编码器中磁感应传感器经过的所述码盘实际区域面积中标准磁场强度值和所述实际区域面积中磁场强度均值计算获取校准系数，根据校准系数对所述测量角度值进行校准获取实际角度值；
输出模块，用以将所述校准后的实际角度值作为目标角度值，输出所述待测物体的所述目标角度值。
进一步地，所述温度检测模块通过设置在所述角度旋转编码器的外壳上表面几何中心处的温度传感器对所述角度旋转编码器的工作环境温度进行检测，所述温度传感器在第一时间段内对所述角度旋转编码器的工作环境温度进行检测，获取若干环境温度值。
进一步地，所述磁场检测模块包括场强采集单元、场强提取单元和比较单元，其中，
所述场强采集单元用以通过磁场传感器对所述角度旋转编码器中码盘上方的磁场强度进行采集，获取若干磁场强度值；
所述场强提取单元与所述场强采集单元连接，用以将若干所述磁场强度值中最大的磁场强度值进行提取，获取最大磁场强度值；
所述比较单元用以根据所述最大磁场强度值与标准磁场强度值进行比较，获取比较结果。
进一步地，所述磁场检测模块根据比较结果发送故障检测指令包括：
当所述最大磁场强度值小于所述标准磁场强度值时，则所述磁场检测模块不发送所述故障检测指令；
当所述最大磁场强度值大于等于所述标准磁场强度值时，则所述磁场检测模块发送所述故障检测指令到所述故障检测模块对所述角度旋转编码器进行故障检测。
进一步地，所述场强采集单元通过磁场传感器对所述角度旋转编码器中码盘上方的磁场强度进行采集包括：
将所述磁场传感器安装在所述角度旋转编码器中所述码盘的上方，使所述磁场传感器下端与所述码盘上表面间隔0.8mm；
将所述码盘表面根据间隔角度为10度进行分割，获取若干区域；
将所述角度旋转编码器中磁感应传感器所对应的所述码盘位置作为初始位置，将所述磁场传感器从初始位置开始以一定速度移动对所述码盘的若干区域的磁场强度进行检测；
将检测过程中检测到的感应磁场通过数据处理设备获取若干磁场强度值。
进一步地，所述故障检测模块包括指令接收单元、故障检测单元和故障分析单元，其中，
所述指令接收单元用以接收所述故障检测指令；
所述故障检测单元通过设置在所述电路板上的若干电流传感器进行检测，获取若干电流值，若干所述电流传感器间隔2cm均匀分布在所述电路板上；
所述故障分析单元与所述故障检测单元连接，将若干所述电流值中最大电流值与标准电流值进行比较，若所述最大电流值大于所述标准电流值，则所述电路板存在短路故障，计算相邻电流传感器测得的电流值的差，获取若干电流差值，将若干所述电流差值与标准电流差值进行比较，若所述电流差值大于所述标准电流差值，则所述电路板存在断路故障。
进一步地，所述故障检测模块对所述故障进行修复包括：
若所述电路板存在短路故障，通过使用万用表选择电阻档位，将一端连接到所述电路板的接地点，然后另一端逐一测试所述电路板上的连线端，若所述万用表显示电阻值小于等于0.1，则该连线处存在短路故障，对所述电路板上该连线部分进行切断修复处理，对修复好的所述电路板电路通过所述电流传感器进行再次检测，判断所述电路板电路中短路故障的问题；
若所述电路板存在所述断路故障，则将若干所述电流差值中最大值对应的所述电路板位置进行连接修复，对修复好的所述电路板电路通过若干所述电流传感器进行再次检测判断，若通过相邻所述电流传感器检测计算获取的若干电流差值大于所述标准电流差值，则对若干所述电流差值中最大值对应的所述电路板位置进行连接修复，若通过相邻所述电流传感器检测计算获取的若干电流差值小于等于所述标准电流差值，则所述电路板不存在断路问题，不对所述电路板进行连接修复。
进一步地，所述角度检测模块包括测量单元、计算单元和输出单元，其中，
测量单元，用以通过磁感应传感器对测量过程中码盘上沿圆周方向均匀排列的多极磁通量的变化，获得增量脉冲信号；
计算单元，通过计算所述增量脉冲信号的脉冲的数量，确定所述待测物体的角度数值；
输出单元，用以将所述角度数值作为测量角度输出。
进一步地，所述校准模块包括分割单元、区域场强获取单元和系数计算单元，其中，
所述分割单元，用以将所述码盘表面根据间隔角度为10度进行分割，获取若干区域，将所述磁感应传感器初始位置对应的码盘区域为第一区域；
所述区域场强获取单元，与所述分割单元连接，用以通过设置在所述磁感应传感器上的位置传感器检测所述磁感应传感器对所述待测物体测量角度后所述磁感应传感器所对应的所述码盘区域为最终区域，通过所述磁场传感器检测所述第一区域到所述最终区域所述码盘表面的若干实际磁场强度值，将若干所述实际磁场强度值计算均值，获取实际磁场强度值；
所述系数计算单元，与区域场强获取单元连接，用以将所述实际磁场强度值除以所述标准磁场强度值获取所述校准系数。
进一步地，所述校准模块根据校准系数对所述测量角度值进行校准获取实际角度值包括：设所述标准磁场强度值为H，所述实际磁场强度值为H实，所述测量角度值为α测，则所述校准系数k为k=H/H实，所述实际角度值α实为α实=kα测。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明实施例通过设置所述温度检测模块对所述角度旋转编码器的工作环境温度进行检测，获取所述角度旋转编码器准确的工作环境温度值，将若干所述温度值中最小环境温度值与标准环境温度值，确定所述角度旋转编码器准确的工作环境是否为超低温环境，为后续对待测物体测量时的计算过程提供前提，通过设置所述磁场检测模块对在超低温环境下所述角度旋转编码器中码盘上的磁场强度情况进行检测，并获取若干磁场强度值，使得对于所述码盘上磁场强度情况全面了解，通过与标准磁场强度值进行比较，判断磁场情况是否正常，以及判断是否需要对所述角度旋转编码器连接的电路板进行故障检测，通过设置所述故障检测模块对与角度旋转编码器连接的电路板进行故障检测，当电路板出现故障时，***能够发出故障检测指令，进行修复，确保整个所述角度旋转编码器的稳定运行和检测，使得检测结果准确，通过设置角度检测模块通过角度旋转编码器对待测物体进行角度检测，并获取测量角度值，为后续目标角度值提供角度测量结果，便于后续分析计算，通过设置所述校准模块根据所述角度旋转编码器中磁感应传感器经过的所述码盘实际区域面积中标准磁场强度值和所述实际区域面积中磁场强度均值计算获取校准系数通过校准系数对测量角度值进行校准，获得更准确的实际角度值，通过设置所述输出模块将校准后的实际角度值作为目标角度值进行输出，使得对于所述待测物体的角度进行准确直观的获取，使得获取的所述目标角度值准确。
尤其，通过设置在所述角度旋转编码器外壳上的温度传感器，对所述角度旋转编码器的工作环境温度进行实时监测，使得对于所述角度旋转编码器处于低温状态下采取不同的角度测量方式，使得对所述待测物体的角度测量精准度高，将所述温度传感器设置在所述角度旋转编码器外壳表面几何中心处，便于所述温度传感器的安装和维护，且温度检测数据准确。
尤其，通过设置所述场强采集单元通过所述磁场传感器对所述码盘表面的磁场强度进行采集，获取若干磁场强度值，使得对于所述码盘表面的磁场强度状态得到直观的了解，使得对于所述码盘上磁场的分析快速便捷，将所述最大磁场强度值与所述标准磁场强度值进行比较，判断所述磁场强度值的正常情况，进而判断所述角度旋转编码器的正常情况。
尤其，通过将所述磁场传感器安装在码盘上方，并将其与所述码盘表面保持一定距离，准确地采集到所述码盘上各个区域的磁场强度，有效避免外部干扰对磁场信号的影响，保证测得的磁场强度数据的准确性，通过将所述码盘表面根据一定的间隔角度进行分割，对所述码盘的多个区域的磁场强度值分别获取得到，通过所述磁场传感器从初始位置开始移动，并以一定速度进行检测，快速获取到各个区域的磁场强度值，提高磁场强度数据采集的效率，通过数据处理设备将测得的磁场电信号转化为数字信号获取到若干磁场强度值，便于用于后续的分析和应用。
尤其，通过设置所述故障检测单元通过在电路板上的若干电流传感器对所述电路板进行检测，获取若干电流值，并与标准电流值进行比较，能够准确判断电路板是否存在短路故障，通过设置所述故障分析单元能够计算相邻电流传感器测得的电流值的差，并与标准电流差值进行比较，能够判断电路板是否存在断路故障，进一步分析故障的具***置和原因，使得对于所述电路板检测、精确判断和分析电路板的短路故障和断路故障，为故障修复提供指导和参考，提高了所述角度旋转编码器测量效率，使得所述角度旋转编码器测量结果精确。
尤其，通过设置所述分割单元将码盘表面场强按照10度的间隔进行分割，获取多个区域，将磁感应传感器初始位置对应的码盘区域定义为第一区域，使得对于所述码盘后续测量所述磁感应传感器经过的所述区域中的磁场强度时界定清晰，使得测量磁场强度结果准确，通过设置所述区域场强获取单元，通过设置在磁感应传感器上的位置传感器，精确检测磁感应传感器对待测物体测量角度后所对应的码盘区域，从而确定最终区域，对于所述码盘区域的实际磁场强度数值获取准确，通过磁场传感器检测第一区域到最终区域的若干实际磁场强度值，并计算均值，准确获取实际磁场强度值，使得后续校准系数计算结果准确，通过设置所述系数计算单元计算所述校准系数，使得后续获取到的所述目标角度值数据准确。
附图说明
图1为本发明实施例提供的适用于超低温环境的角度旋转编码器结构框图；
图2为本发明实施例提供的适用于超低温环境的角度旋转编码器第二种结构框图；
图3为本发明实施例提供的适用于超低温环境的角度旋转编码器第三种结构框图；
图4为本发明实施例提供的适用于超低温环境的角度旋转编码器第四种结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，本发明实施例提供一种适用于超低温环境的角度旋转编码器包括：
温度检测模块10用以对角度旋转编码器的工作环境温度进行检测，获取若干环境温度值，将若干所述环境温度值中最小环境温度值与标准环境温度值进行比较，当所述最小环境温度值小于等于所述标准环境温度值时，所述角度旋转编码器工作环境为超低温环境；
磁场检测模块20，与所述温度检测模块10连接，对所述角度旋转编码器中码盘上的磁场强度进行检测，获取若干磁场强度值，将若干所述磁场强度值中最大磁场强度值与标准磁场强度值进行比较，根据比较结果发送故障检测指令；
故障检测模块30，与所述磁场检测模块20连接，对与所述角度旋转编码器连接的电路板进行故障检测，若所述电路板产生故障，则对故障进行修复；
角度检测模块40，通过所述角度旋转编码器对待测物体进行角度检测，获取测量角度值；
校准模块50，根据所述角度旋转编码器中磁感应传感器经过的所述码盘实际区域面积中标准磁场强度值和所述实际区域面积中磁场强度均值计算获取校准系数，根据校准系数对所述测量角度值进行校准获取实际角度值；
输出模块60，用以将所述校准后的实际角度值作为目标角度值，输出所述待测物体的所述目标角度值。
具体而言，本发明实施例通过设置所述温度检测模块10对所述角度旋转编码器的工作环境温度进行检测，获取所述角度旋转编码器准确的工作环境温度值，将若干所述温度值中最小环境温度值与标准环境温度值，确定所述角度旋转编码器准确的工作环境是否为超低温环境，为后续对待测物体测量时的计算过程提供前提，通过设置所述磁场检测模块20对在超低温环境下所述角度旋转编码器中码盘上的磁场强度情况进行检测，并获取若干磁场强度值，使得对于所述码盘上磁场强度情况全面了解，通过与标准磁场强度值进行比较，判断磁场情况是否正常，以及判断是否需要对所述角度旋转编码器连接的电路板进行故障检测，通过设置所述故障检测模块30对与角度旋转编码器连接的电路板进行故障检测，当电路板出现故障时，***能够发出故障检测指令，进行修复，确保整个所述角度旋转编码器的稳定运行和检测，使得检测结果准确，通过设置角度检测模块40通过角度旋转编码器对待测物体进行角度检测，并获取测量角度值，为后续目标角度值提供角度测量结果，便于后续分析计算，通过设置所述校准模块50根据所述角度旋转编码器中磁感应传感器经过的所述码盘实际区域面积中标准磁场强度值和所述实际区域面积中磁场强度均值计算获取校准系数通过校准系数对测量角度值进行校准，获得更准确的实际角度值，通过设置所述输出模块60将校准后的实际角度值作为目标角度值进行输出，使得对于所述待测物体的角度进行准确直观的获取，使得获取的所述目标角度值准确。
具体而言，所述温度检测模块10通过设置在所述角度旋转编码器的外壳上表面几何中心处的温度传感器对所述角度旋转编码器的工作环境温度进行检测，所述温度传感器在第一时间段内对所述角度旋转编码器的工作环境温度进行检测，获取若干环境温度值。
具体而言，本发明实施例通过设置在所述角度旋转编码器外壳上的温度传感器，对所述角度旋转编码器的工作环境温度进行实时监测，使得对于所述角度旋转编码器处于低温状态下采取不同的角度测量方式，使得对所述待测物体的角度测量精准度高，将所述温度传感器设置在所述角度旋转编码器外壳表面几何中心处，便于所述温度传感器的安装和维护，且温度检测数据准确。
参阅图2所示，所述磁场检测模块20包括场强采集单元21、场强提取单元22和比较单元23，其中，
所述场强采集单元21用以通过磁场传感器对所述角度旋转编码器中码盘上方的磁场强度进行采集，获取若干磁场强度值；
所述场强提取单元22与所述场强采集单元21连接，用以将若干所述磁场强度值中最大的磁场强度值进行提取，获取最大磁场强度值；
所述比较单元23用以根据所述最大磁场强度值与标准磁场强度值进行比较，获取比较结果。
具体而言，本发明实施例通过设置所述场强采集单元21通过所述磁场传感器对所述码盘表面的磁场强度进行采集，获取若干磁场强度值，使得对于所述码盘表面的磁场强度状态得到直观的了解，使得对于所述码盘上磁场的分析快速便捷，将所述最大磁场强度值与所述标准磁场强度值进行比较，判断所述磁场强度值的正常情况，进而判断所述角度旋转编码器的正常情况。
具体而言，所述磁场检测模块20根据比较结果发送故障检测指令包括：
当所述最大磁场强度值小于所述标准磁场强度值时，则所述磁场检测模块20不发送所述故障检测指令；
当所述最大磁场强度值大于等于所述标准磁场强度值时，则所述磁场检测模块20发送所述故障检测指令到所述故障检测模块30对所述角度旋转编码器进行故障检测。
具体而言，本发明实施例通过设定所述标准磁场强度值使得对于所述码盘上磁场强度状况得到了解，使得对于所述最大磁场强度值大于所述标准磁场强度值时对所述角度旋转编码器连接的电路板进行故障修复，判断在此情况下所述角度旋转编码器是否产生故障，是否可以正常工作，使得对于后续对所述待测物体进行角度测量时，使得测量结果准确。
具体而言，所述场强采集单元21通过磁场传感器对所述角度旋转编码器中码盘上方的磁场强度进行采集包括：
将所述磁场传感器安装在所述角度旋转编码器中所述码盘的上方，使所述磁场传感器下端与所述码盘上表面间隔0.8mm；
将所述码盘表面根据间隔角度为10度进行分割，获取若干区域；
将所述角度旋转编码器中磁感应传感器所对应的所述码盘位置作为初始位置，将所述磁场传感器从初始位置开始以一定速度移动对所述码盘的若干区域的磁场强度进行检测；
将检测过程中检测到的感应磁场通过数据处理设备获取若干磁场强度值。
具体而言，为保证所述磁场传感器对所述码盘的磁场强度进行全面检测，所述磁场传感器需在所述码盘产生磁场的范围内，本发明实施例选取所述磁场传感器下端与所述码盘上表面间隔0.8mm；所述磁场传感器可以为霍尔传感器、磁阻传感器或磁感应线圈等，不作具体要求；将检测过程中检测到的感应磁场通过数据处理设备获取若干磁场强度值为通过所述磁场传感器感应磁场并转换为电信号，通过放大器将所述电信号放大，增强信号的幅度，以确保数据的准确性和稳定性，通过滤波器去除噪音和干扰，以提高信号的质量和准确性，通过数模转换器（ADC）：将模拟电信号转换为数字信号，获取若干磁场强度值。
具体而言，本发明实施例通过将所述磁场传感器安装在码盘上方，并将其与所述码盘表面保持一定距离，准确地采集到所述码盘上各个区域的磁场强度，有效避免外部干扰对磁场信号的影响，保证测得的磁场强度数据的准确性，通过将所述码盘表面根据一定的间隔角度进行分割，对所述码盘的多个区域的磁场强度值分别获取得到，通过所述磁场传感器从初始位置开始移动，并以一定速度进行检测，快速获取到各个区域的磁场强度值，提高磁场强度数据采集的效率，通过数据处理设备将测得的磁场电信号转化为数字信号获取到若干磁场强度值，便于用于后续的分析和应用。
参阅图3所示，所述故障检测模块30包括指令接收单元31、故障检测单元32和故障分析单元33，其中，
所述指令接收单元31用以接收所述故障检测指令；
所述故障检测单元32通过设置在所述电路板上的若干电流传感器进行检测，获取若干电流值，若干所述电流传感器间隔2cm均匀分布在所述电路板上；
所述故障分析单元33与所述故障检测单元32连接，将若干所述电流值中最大电流值与标准电流值进行比较，若所述最大电流值大于所述标准电流值，则所述电路板存在短路故障，计算相邻电流传感器测得的电流值的差，获取若干电流差值，将若干所述电流差值与标准电流差值进行比较，若所述电流差值大于所述标准电流差值，则所述电路板存在断路故障。
具体而言，本发明实施例通过设置所述故障检测单元32通过在电路板上的若干电流传感器对所述电路板进行检测，获取若干电流值，并与标准电流值进行比较，能够准确判断电路板是否存在短路故障，通过设置所述故障分析单元33能够计算相邻电流传感器测得的电流值的差，并与标准电流差值进行比较，能够判断电路板是否存在断路故障，进一步分析故障的具***置和原因，使得对于所述电路板检测、精确判断和分析电路板的短路和断路故障，为故障修复提供指导和参考，提高了所述角度旋转编码器测量效率，使得所述角度旋转编码器测量结果精确。
具体而言，所述故障检测模块30对所述故障进行修复包括：
若所述电路板存在短路故障，通过使用万用表选择电阻档位，将一端连接到所述电路板的接地点，然后另一端逐一测试所述电路板上的连线端，若所述万用表显示电阻值小于等于0.1，则该连线处存在短路故障，对所述电路板上该连线部分进行切断修复处理，对修复好的所述电路板电路通过所述电流传感器进行再次检测，判断所述电路板电路中短路故障的问题；
若所述电路板存在所述断路故障，则将若干所述电流差值中最大值对应的所述电路板位置进行连接修复，对修复好的所述电路板电路通过若干所述电流传感器进行再次检测判断，若通过相邻所述电流传感器检测计算获取的若干电流差值大于所述标准电流差值，则对若干所述电流差值中最大值对应的所述电路板位置进行连接修复，若通过相邻所述电流传感器检测计算获取的若干电流差值小于等于所述标准电流差值，则所述电路板不存在断路问题，不对所述电路板进行连接修复。
具体而言，使用万用表测量所述电路板短路时，如果两个测量点之间显示接近于零的电阻值，表示存在短路，本实施例选取0.1为判断是否短路的电阻标准值，如果两个测量点之间显示无穷大的电阻值，则表示没有短路。
参阅图4所示，所述角度检测模块40包括测量单元41、计算单元42和输出单元43，其中，
测量单元41，用以通过磁感应传感器对测量过程中码盘上沿圆周方向均匀排列的多极磁通量的变化，获得增量脉冲信号；
计算单元42，通过计算所述增量脉冲信号的脉冲的数量，确定所述待测物体的角度数值；
输出单元43，用以将所述角度数值作为测量角度输出。
参阅图4所示，所述校准模块50包括分割单元51、区域场强获取单元52和系数计算单元53，其中，
所述分割单元51，用以将所述码盘表面根据间隔角度为10度进行分割，获取若干区域，将所述磁感应传感器初始位置对应的码盘区域为第一区域；
所述区域场强获取单元52，与所述分割单元51连接，用以通过设置在所述磁感应传感器上的位置传感器检测所述磁感应传感器对所述待测物体测量角度后所述磁感应传感器所对应的所述码盘区域为最终区域，通过所述磁场传感器检测所述第一区域到所述最终区域所述码盘表面的若干实际磁场强度值，将若干所述实际磁场强度值计算均值，获取实际磁场强度值；
所述系数计算单元53，与区域场强获取单元52连接，用以将所述实际磁场强度值除以所述标准磁场强度值获取所述校准系数。
具体而言，本发明实施例通过设置所述分割单元51将码盘表面场强按照10度的间隔进行分割，获取多个区域，将磁感应传感器初始位置对应的码盘区域定义为第一区域，使得对于所述码盘后续测量所述磁感应传感器经过的所述区域中的磁场强度时界定清晰，使得测量磁场强度结果准确，通过设置所述区域场强获取单元52，通过设置在磁感应传感器上的位置传感器，精确检测磁感应传感器对待测物体测量角度后所对应的码盘区域，从而确定最终区域，对于所述码盘区域的实际磁场强度数值获取准确，通过磁场传感器检测第一区域到最终区域的若干实际磁场强度值，并计算均值，准确获取实际磁场强度值，使得后续校准系数计算结果准确，通过设置所述系数计算单元53计算所述校准系数，使得后续获取到的所述目标角度值数据准确。
具体而言，所述校准模块50根据校准系数对所述测量角度值进行校准获取实际角度值包括：设所述标准磁场强度值为H，所述实际磁场强度值为H实，所述测量角度值为α测，则所述校准系数k为k=H/H实，所述实际角度值α实为α实=kα测。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种适用于超低温环境的角度旋转编码器，其特征在于，包括：
温度检测模块用以对角度旋转编码器的工作环境温度进行检测，获取若干环境温度值，将若干所述环境温度值中最小环境温度值与标准环境温度值进行比较，当所述最小环境温度值小于等于所述标准环境温度值时，所述角度旋转编码器工作环境为超低温环境；
磁场检测模块，与所述温度检测模块连接，对所述角度旋转编码器中码盘上的磁场强度进行检测，获取若干磁场强度值，将若干所述磁场强度值中最大磁场强度值与标准磁场强度值进行比较，根据比较结果发送故障检测指令；
故障检测模块，与所述磁场检测模块连接，对与所述角度旋转编码器连接的电路板进行故障检测，若所述电路板产生故障，则对故障进行修复；
角度检测模块，通过所述角度旋转编码器对待测物体进行角度检测，获取测量角度值；
校准模块，根据所述角度旋转编码器中磁感应传感器经过的所述码盘实际区域面积中标准磁场强度值和所述实际区域面积中磁场强度均值计算获取校准系数，根据校准系数对所述测量角度值进行校准获取实际角度值；
输出模块，用以将所述校准后的实际角度值作为目标角度值，输出所述待测物体的所述目标角度值。
2.根据权利要求1所述的适用于超低温环境的角度旋转编码器，其特征在于，所述温度检测模块通过设置在所述角度旋转编码器的外壳上表面几何中心处的温度传感器对所述角度旋转编码器的工作环境温度进行检测，所述温度传感器在第一时间段内对所述角度旋转编码器的工作环境温度进行检测，获取若干环境温度值。
3.根据权利要求2所述的适用于超低温环境的角度旋转编码器，其特征在于，所述磁场检测模块包括场强采集单元、场强提取单元和比较单元，其中，
所述场强采集单元用以通过磁场传感器对所述角度旋转编码器中码盘上方的磁场强度进行采集，获取若干磁场强度值；
所述场强提取单元与所述场强采集单元连接，用以将若干所述磁场强度值中最大的磁场强度值进行提取，获取最大磁场强度值；
所述比较单元用以根据所述最大磁场强度值与标准磁场强度值进行比较，获取比较结果。
4.根据权利要求3所述的适用于超低温环境的角度旋转编码器，其特征在于，所述磁场检测模块根据比较结果发送故障检测指令包括：
当所述最大磁场强度值小于所述标准磁场强度值时，则所述磁场检测模块不发送所述故障检测指令；
当所述最大磁场强度值大于等于所述标准磁场强度值时，则所述磁场检测模块发送所述故障检测指令到所述故障检测模块对所述角度旋转编码器进行故障检测。
5.根据权利要求4所述的适用于超低温环境的角度旋转编码器，其特征在于，所述场强采集单元通过磁场传感器对所述角度旋转编码器中码盘上方的磁场强度进行采集包括：
将所述磁场传感器安装在所述角度旋转编码器中所述码盘的上方，使所述磁场传感器下端与所述码盘上表面间隔0.8mm；
将所述码盘表面根据间隔角度为10度进行分割，获取若干区域；
将所述角度旋转编码器中磁感应传感器所对应的所述码盘位置作为初始位置，将所述磁场传感器从初始位置开始以一定速度移动对所述码盘的若干区域的磁场强度进行检测；
将检测过程中检测到的感应磁场通过数据处理设备获取若干磁场强度值。
6.根据权利要求5所述的适用于超低温环境的角度旋转编码器，其特征在于，所述故障检测模块包括指令接收单元、故障检测单元和故障分析单元，其中，
所述指令接收单元用以接收所述故障检测指令；
所述故障检测单元通过设置在所述电路板上的若干电流传感器进行检测，获取若干电流值，若干所述电流传感器间隔2cm均匀分布在所述电路板上；
所述故障分析单元与所述故障检测单元连接，将若干所述电流值中最大电流值与标准电流值进行比较，若所述最大电流值大于所述标准电流值，则所述电路板存在短路故障，计算相邻电流传感器测得的电流值的差，获取若干电流差值，将若干所述电流差值与标准电流差值进行比较，若所述电流差值大于所述标准电流差值，则所述电路板存在断路故障。
7.根据权利要求6所述的适用于超低温环境的角度旋转编码器，其特征在于，所述故障检测模块对所述故障进行修复包括：
若所述电路板存在短路故障，通过使用万用表选择电阻档位，将一端连接到所述电路板的接地点，然后另一端逐一测试所述电路板上的连线端，若所述万用表显示电阻值小于等于0.1，则该连线处存在短路故障，对所述电路板上该连线部分进行切断修复处理，对修复好的所述电路板电路通过所述电流传感器进行再次检测，判断所述电路板电路中短路故障的问题；
若所述电路板存在所述断路故障，则将若干所述电流差值中最大值对应的所述电路板位置进行连接修复，对修复好的所述电路板电路通过若干所述电流传感器进行再次检测判断，若通过相邻所述电流传感器检测计算获取的若干电流差值大于所述标准电流差值，则对若干所述电流差值中最大值对应的所述电路板位置进行连接修复，若通过相邻所述电流传感器检测计算获取的若干电流差值小于等于所述标准电流差值，则所述电路板不存在断路问题，不对所述电路板进行连接修复。
8.根据权利要求7所述的适用于超低温环境的角度旋转编码器，其特征在于，所述角度检测模块包括测量单元、计算单元和输出单元，其中，
测量单元，用以通过磁感应传感器对测量过程中码盘上沿圆周方向均匀排列的多极磁通量的变化，获得增量脉冲信号；
计算单元，通过计算所述增量脉冲信号的脉冲的数量，确定所述待测物体的角度数值；
输出单元，用以将所述角度数值作为测量角度输出。
9.根据权利要求8所述的适用于超低温环境的角度旋转编码器，其特征在于，所述校准模块包括分割单元、区域场强获取单元和系数计算单元，其中，
所述分割单元，用以将所述码盘表面根据间隔角度为10度进行分割，获取若干区域，将所述磁感应传感器初始位置对应的码盘区域为第一区域；
所述区域场强获取单元，与所述分割单元连接，用以通过设置在所述磁感应传感器上的位置传感器检测所述磁感应传感器对所述待测物体测量角度后所述磁感应传感器所对应的所述码盘区域为最终区域，通过所述磁场传感器检测所述第一区域到所述最终区域所述码盘表面的若干实际磁场强度值，将若干所述实际磁场强度值计算均值，获取实际磁场强度值；
所述系数计算单元，与区域场强获取单元连接，用以将所述实际磁场强度值除以所述标准磁场强度值获取所述校准系数。
10.根据权利要求9所述的适用于超低温环境的角度旋转编码器，其特征在于，所述校准模块根据校准系数对所述测量角度值进行校准获取实际角度值包括：设所述标准磁场强度值为H，所述实际磁场强度值为H实，所述测量角度值为α测，则所述校准系数k为k=H/H实，所述实际角度值α实为α实=kα测。
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| CN116892960B (zh) | 2023-12-08 |
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