磁栅编码器的位置测算方法和磁栅编码器

技术领域

本申请涉及工控设备领域，特别涉及磁栅编码器的移测算方法和磁栅编码器。

背景技术

磁栅编码器是一种常用的工控部件，常用于测量工业设备的部件的相对位置。现有的磁栅编码器通常由一条不分段的磁尺以及一个读取部构成，不能分段的磁尺限制了磁栅编码器的应用，例如：若磁尺的预设位置有障碍物，则需要更改设计，以适应磁尺，安装使用不够灵活。现有磁栅编码器的结构形式对生产设计人员的使用造成了限制，因此如何使得磁栅编码器的使用变得更为灵活，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

申请内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提供一种磁栅编码器的位置测算方法和磁栅编码器，能够适应各种安装环境，使用灵活方便。

本申请第一方面提供一种磁栅编码器的位置测算方法，所述磁栅编码器包括多个读取部和磁尺，所述磁尺由沿同一方向排列设置的若干截分段构成，任意相邻的两截分段之间位置编码信息连续，所述读取部可共同运动，所述位置测算方法包括有以下步骤：

获取用于表示相邻分段之间相对距离的拼接差值；

获取位于分段上的其中一读取部所读取的位置编码信息作为初测位置信息；

根据初测位置信息，判定该读取部所处的分段，得到分段信息；

根据初测位置信息、拼接差值以及分段信息，得出位置测算数据。

根据本申请第一方面实施例的磁栅编码器的位置测算方法，至少具有如下技术效果：分截设置的磁尺，可以适应各种复杂的安装情况，使用灵活；具有多个读取部，使得本实施例测算方法有多种测量模式，如，当满足至少具有一个读取部可读取磁尺的编码信息的条件时，使得本申请能够持续输出位置测算数据，输出的位置测算数据不受障碍物的影响；又如，当不满足至少具有一个读取部可读取磁尺的编码信息的条件时，使得本申请能间断地输出位置测算数据，用输出间隔表示障碍物或者特定区域；同时多个读取部使得本申请还具有冗余性好，抗干扰能力强的优点；分段具有连续的位置编码信息，使得在安装完成后，无需重新对尺寸的位置编码信息进行标定，使用方便；

获取粗测位置信息，作为计算的基准，便于后续根据拼接差值以及分段信息，实时测算出位置测算数据；根据初测位置信息，判定该读取部所处的分段，得到分段信息，获取分段信息，根据分段的信息，可以确定读取部所处分段与初测分段之间有多少分段，并且累计这些分段之间的拼接差值，形成拼接总值；根据拼接总值，再对读取部位置信息做补偿运算，就可算出读取部的逻辑位置。

根据本申请实施例，所述获取用于表示相邻两个分段之间相对距离的拼接差值，包括有如下步骤：

使读取部沿磁尺长度方向在磁尺上共同运动；

当其中一个读取部跨段运动时，记录下其丢失信号的持续时间；

测算出在持续时间内，其他读取部的位移量，得出拼接差值。

根据本申请实施例，所述获取位于分段上的其中一读取部所读取的位置编码信息作为初测位置信息，包括有如下步骤：

设定其中一个读取部为主读取部，其余读取部为副读取部；

判断主读取部是否能读取到位置编码信息，能读取，则以主读取部读取的位置编码信息作为初测位置信息。

根据本申请实施例，所述获取位于分段上的其中一读取部所读取的位置编码信息作为初测位置信息，包括有如下步骤：

设定其中一个读取部为主读取部，其余读取部为副读取部；

测算出用于表示主读取部和副读取部相对位置的安装差值；

判断主读取部是否能读取到位置编码信息，不能，则以副读取部所读取的位置编码信息作为初测位置信息。

根据本申请实施例，所述根据初测位置信息、拼接差值以及分段信息，得出位置测算数据，包括有如下步骤：

根据安装差值、拼接差值以及分段信息，对所述初测位置信息做补偿运算，计算得出位置测算数据。

根据本申请实施例，所述测算出用于表示主读取部和副读取部相对位置的安装差值，包括有如下步骤：

使主读取部和副读取部都能读取到同一分段的位置编码信息，计算主读取部和副读取部的位置差值，得出安装差值。

本申请第二方面实施例提供一种磁栅编码器，包括：

磁尺，具有若干截沿磁尺长度方向排列设置的分段，任意相邻两截所述分段之间的位置编码信息连续；

读取部，至少设置有两个，可沿所述磁尺长度方向共同运动，所述读取部用于读取编码信息。

根据本申请第二方面实施例所述的磁栅编码器，至少具有如下技术效果：根据本申请实施例的磁栅编码器，至少具有如下技术效果：分截设置的磁尺，使得磁尺可适应多种使用情况，例如：可根据需要调整相邻两分段之间的距离，应用灵活；具有多个读取部，可按照需要采用不同的位置测算方法，可拓展性好，同时多读取部的设计，使得本申请实施例具有冗余度高的优点，提升系统的抗干扰性。

根据本申请的一些实施例，沿所述磁尺长度方向平行设置有两组所述磁尺，所述读取部至少有一个读取部可读取编码信息。

根据本申请实施例，相邻两个所述分段之间的距离小于沿磁尺长度方向上距离最大的两个所述读取部之间的距离，且每个所述分段的长度均大于沿磁尺长度方向上距离最小的两个所述读取部之间的距离。

根据本申请实施例，沿所述磁尺长度方向平行设置有两组所述磁尺，至少有一个所述读取部可读取编码信息。

根据本申请实施例，两个所述磁尺的分段交错分布。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

图1为本申请第一方面实施例的磁栅编码器的位置测算方法流程示意图；

图2为本申请第一方面实施例的磁栅编码器的位置测算方法中，获得步骤S100参数的一种具体方法的示意图，分图ABCD为四种不同的状态。

图3为本申请第一方面实施例的磁栅编码器的位置测算方法步骤S200的具体流程图。

附图标记：副读取部201a；主读取部201b；分段100。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的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申请的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本申请第一方面提供一种磁栅编码器的位置测算方法，所述磁栅编码器包括多个读取部和磁尺，所述磁尺由沿同一方向排列设置的若干截分段构成，任意相邻的两截分段之间位置编码信息连续，所述读取部可共同运动，所述位置测算方法包括有以下步骤：

S100、获取用于表示相邻分段之间相对距离的拼接差值；

S200、获取位于分段上的其中一读取部所读取的位置编码信息作为初测位置信息；

S300、根据初测位置信息，判定该读取部所处的分段，得到分段信息；

S400、根据初测位置信息、拼接差值以及分段信息，得出位置测算数据。

具体的，磁尺具有初始分段，初始分段作为磁尺的定位基准，可以是任意一个分段，由于位置编码信息是连续的，为了方便计算，一般选用位于磁尺端部的分段作为初始分段，每个分段都具有不同的编码段，在本实施例原理描述部分选取位于端部的分段为初始分段，所有安装差值在记录时均为正值。

本实施例的具体原理如下：在步骤S300中，根据初测位置信息即可判断定读取部位于的分段，获取分段信息。在步骤S400中，根据分段的信息，可以确定读取部所在分段与初始分段之间有多少分段，并且累计这些分段之间的拼接差值，形成拼接总值；根据拼接总值，再对初测位置信息做补偿运算，就可算出的位置测算数据。补偿运算的公式为：位置信息加上拼接总值。

由工作原理可以看出使得本申请实施例的位置测算方法开机后不需要找零，使用方便。

由于位置编码信息的编码信息是连续的，因此各分段之间的距离可以按需求设置，由此可见本申请实施例还具有设置灵活的特点。

此外，在一些情况中还可以对现有的磁尺进行改造：将现有的磁尺锯开形成多个分段，现有磁尺寸具有连续的位置编码信息，因此无需重新再对分段进行编码的改写，由此可见本申请实施例还具有改造成本低，应用范围广的优点。

根据本申请实施例的磁栅编码器的位置测算方法，至少具有如下优势：分截设置的磁尺，可以适应各种复杂的安装情况，使用灵活；具有多个读取部，使得本实施例测算方法有多种测量模式，以适应各种不同的应用情况，以下列举一些应用案例举例说明：

如，调整各分段之间的距离或者各读取部之间的距离，满足任意时刻都具有至少一个读取部可读取磁尺的编码信息的条件时，使得本申请能够持续输出逻辑位置信息，输出的逻辑位置信息不受障碍物的影响。

又如，调整各分段之间的距离或者各读取部之间的距离，不需要满足任意时刻都具有至少一个读取部可读取磁尺的编码信息，使得本申请能间断地输出逻辑位置信息，用输出间隔表示障碍物或者特定区域，使得本实施例的位置测算方法还具有可识别的数据段，应用潜力好。

同时多个读取部使得本申请还具有冗余性好，抗干扰能力强的优点；分段具有连续的位置编码信息，使得在安装完成后，无需重新对尺寸的位置编码信息进行标定，使用方便。

在本申请的一些实施例在，步骤S100中，所述获取用于表示相邻两个分段之间相对距离的拼接差值，包括有如下步骤：

使读取部沿磁尺长度方向在磁尺上共同运动；

当其中一个读取部跨段运动时，记录下其丢失信号的持续时间；

测算出在持续时间内，其他读取部的位移量，得出拼接差值。

可以选用任意一个读取部记录丢失信号的持续时间，若在持续时间内有读取部能持续读取位置信息，则测算该读取部的位移值作为拼接差值。如无读取部能持续获取位置信息，则通过多个读取部接力的形式，测算出在持续时间内的多个读取部整体的位移值作为拼接差值。

具体地，为了方便地、连续地测量出各个拼接差值，选用具有两个读取部测量，调整读取部之间的距离，使其满足满足任意时刻都具有至少一个读取部可读取磁尺的编码信息的条件，并且选用其中一个读取部记录丢失信号的持续时间，当读取部跨段运动时，一个读取部丢失信号时，另一个读取部必然会持续获得信号，记录下该读取部的位移值作为拼接差值，拖动读取部沿磁尺长度方向，从磁尺一端往另一端共同运动，即可连续的获取两相邻分段之间的拼接差值，方便快捷，以下结合图2具体的描述测算方法：

设定其中一个读取部为主读取部201b，其余读取部为副读取部201a，当跨段运动时，按时间顺序具有四种不同的状态如分图A、B、C、D所示，选用主读取部201b记录持续时间，选用副读取部201a测量位移量。从A到C的过程，可测出主读取部201b丢失信号的持续时间，并且在这个时间段内副读取部201a可持续获得信号，由此可测出副读取部201a的位移量，进而测出相邻两分段之间的拼接差值。

当然，也可以通过直接测量的方式，直接测量得出拼接差值，如：使用尺子直接测量，使用激光测距仪直接测量等等。

在本申请实施例的一些实施例中，步骤S200中，所述获取位于分段上的其中一读取部所读取的位置编码信息作为初测位置信息，包括有如下步骤，参照图3：

设定其中一个读取部为主读取部201b，其余读取部为副读取部201a；

S210、测算出用于表示主读取部201b和副读取部201a相对位置的安装差值；

S220、判断主读取部201b是否能读取到位置编码信息，能读取，则以主读取部读取的位置编码信息作为初测位置信息，主读取部201a和分段100的关系，如图2分图A、C、D所示。

S230、判断主读取部201b是否能读取到位置编码信息，不能，则以副读取部201a所读取的位置编码信息作为初测位置信息，副读取部201a和分段100的关系，如图2分图B所示。

具体的，选用其中一个读取部做为主读取部201b，作为定位基准，副读取部201a用于校正，可有效提升定位精度。

获取安装差值，便于对修正副读取部201a的位置信息进行修正，以对主读取部201b的位置信息进行校正。

更具体地，若需要获取更为精确的位置测算数据，在步骤S230中，根据安装差值、拼接差值以及分段信息，对在步骤S230中获取的初测位置信息做补偿运算，计算得出位置测算数据。对副读取部201a的位置信息进行修正，可以得到主读取部201b的位置信息，因此在本实施例中，通过主读取部201b和副读取的配合使得本申请实施例能获取精确的定位信息。

当满足任意时刻都具有至少一个读取部可读取磁尺的编码信息的条件时，本实施例的位置测算方法还可以在任意时刻都提供精确的定位信息。

另外，当副读取部201a和主读取部201b都能读取位置信息时，副读取部201a的位置信息经过修正后还能够用于与主读取的定位信息进行比对，用于判断磁栅编码器是否开始老化，由此可见本实施例还能够提供一定的设备健康预警功能，具有可拓展潜力大的优点。

在本申请的一些实施例中，所述测算出用于表示主读取部201b和副读取部201a相对位置的安装差值包括有如下步骤：

使主读取部和副读取部都能读取到同一分段的位置编码信息，计算主读取部和副读取部的位置差值，得出安装差值。

将磁头置于分段上，使其主读取部201b和副读取部201a都能读取到同一分段的位置编码信息，计算主读取部201b和副读取部201a的位置差值，得出安装差值。

当然，也可以通过直接测量的方式来获取安装差值，如通过尺子直接测量，通过激光测距仪直接测量等等。

本申请还提供一种磁栅编码器，参照图2分图A，包括：

磁尺，具有若干截沿磁尺长度方向排列设置的分段100，任意相邻两截所述分段100之间的位置编码信息连续；

读取部201，至少设置有两个，可沿所述磁尺长度方向共同运动，所述读取部201用于读取编码信息。

根据本申请实施例的磁栅编码器，具有如下优势：分截设置的磁尺，使得磁尺可适应多种使用情况，例如：可根据需要调整相邻两分段100之间的距离，应用灵活；具有多个读取部201，可按照需要采用不同的位置测算方法，可拓展性好，同时多读取部201的设计，使得本申请实施例具有冗余度高的优点，提升系统的抗干扰性。

本实施例的次栅编码器的位置测算方法中的一种或几种参照前述所有实施例的位置测算方法，并且具有前述实施例的位置测算方法所有有益技术效果，在此不再一一赘述。

在本申请的一些实施例中，相邻两个所述分段100之间的距离小于沿磁尺长度方向上距离最大的两个所述读取部201之间的距离，且每个所述分段100的长度均大于沿磁尺长度方向上距离最小的两个所述读取部201之间的距离。

具体的，通过以上设计，使得在任意时刻都具有至少一个读取部201可读取磁尺的编码信息，使得本实施例定位更精准

在本申请的一些实施例中，沿所述磁尺长度方向平行设置有两组所述磁尺，至少有一个所述读取部201可读取编码信息。

具体地，采用两组磁尺，在一组磁尺失效的情况下，另一组磁尺仍能工作，进一步提高本申请实施例的冗余度、提升系统的抗干扰性。

在本申请的一些实施例中，两个所述磁尺的分段100交错分布。

具体的，两组磁尺的分段100交错分布具有多种效果：首先，若分段100的长度大于分段100之间的间隙，可使得在磁尺长度方向上，具有连惯的位置编码信息，进一步提高系统冗余性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。