使用双编码器电机及其编码方法技术

本发明专利技术公开了使用双编码器电机及其编码方法，使用双编码器电机的编码方法包括步骤S1：高速端编码器的转子与高速驱动电机的输出轴相连接，并且通过高速端编码器的读数板读取高速端编码器的转子的第一信息，低速端编码器的转子与减电机的输出轴相连接，并且通过低速端编码器的读数板读取低速端编码器的转子的第二信息。本发明专利技术公开的使用双编码器电机及其编码方法，其通过特定的两个编码器采集高速驱动电机和减速机的数据，然后将获得的粗位置码和精确位置码进行融合后，获得相对应的绝对位置信息，其具有成本低、精确度高和响应高和负载强等优点。载强等优点。载强等优点。

【技术实现步骤摘要】
使用双编码器电机及其编码方法


[0001]本专利技术属于电机和减速机组成模块的角度获取
，具体涉及一种使用双编码器电机和一种使用双编码器电机的编码方法。

技术介绍

[0002]在需要用到大扭矩和精确定位的场合，一般使用伺服电机+减速机的方案。伺服电机的输出端与减速机的输入端连接，一般地，伺服电机输出端被称为高速端，减速机的输出端被称为低速端。为了便于电机控制及达到高的减速机输出位置精度，伺服电机侧会包含一编码器用于电机控制。减速机的输出端也会安装一绝对值编码器，用于最终的角度闭环控制。现阶段，为了达成成本和精度的综合效果，一般在高速端采用普通增量式编码器，在低速端采用单圈绝对值编码器。或者高速端与低速端均采用单圈绝对值编码器。
[0003]当高速端使用普通增量式编码器时，在电机初始上电时，只有粗略的电气相位信息反馈，只有当电机转过零位信号后，驱动器才能知道准确的电机相位信息，才能达到最优的控制。这样一来，初始上电时的电机并非运行在最佳的电气控制下，造成响应差及负载能力弱。
[0004]当高速端与低速端均采用绝对值编码器时，由于高精度绝对值编码器至少需包含两条码道，因此编码器的径向尺寸会增加。当用于紧凑型的场合如机器人关节中时，两编码器不能在同侧的大致同一平面布置，造成应用由高速电机和减速机组成的电机模块的机器人关节轴向尺寸的大大增加，且成本会显著上升。
[0005]因此，针对上述问题，予以进一步改进。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供使用双编码器电机及其编码方法，其通过特定的两个编码器采集高速驱动电机和减速机的数据，然后将获得的粗位置码和精确位置码进行融合后，获得相对应的绝对位置信息，其具有成本低、精确度高和响应高和负载强等优点。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供使用双编码器电机及其编码方法，高速端为只使用单个增量码道信息的编码器，低速端为绝对值编码器，两编码器均可以是光学编码器、磁编码器、电感式编码器或电容式编码器，高速驱动电机与减速机运转时，可以通过对低速端高精度的绝对值编码器得到的角度进行细分，识别到高速端电机转动的大致位置，即得到高速端的绝对位置粗位置码，通过粗位置码与高速端编码器自行解算的精确增量位置码进行融合，可以得到高速端电机的精确的绝对位置，由此可以在上电时立刻知道高速端的电机轴(输出轴)绝对位置。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供使用双编码器电机及其编码方法，高速端为多圈绝对值编码器，低速端为只使用单个增量码道信息的编码器，两编码器均可以是光学编码器、磁编码器、电感式编码器或电容式编码器，由于高速端与低速端存在固定的转速比，其位置对应关系也固定存在。高速驱动电机与减速机运转时，可以通过高速端的多圈+单圈位置信息
值，除以减速比，其余数即为当前减速机输出端的绝对位置粗位置码。通过绝对位置粗位置码与低速端编码器自行解算的精确增量位置码进行融合，可以得到低速端的输出轴的绝对位置。
[0009]为达到以上目的，本专利技术提供一种使用双编码器电机的编码方法，电机包括高速驱动电机和减速机(高速驱动电机的输出端与减速机的输入端连接)，包括以下步骤：
[0010]步骤S1：高速端编码器的转子与高速驱动电机的输出轴相连接，并且通过高速端编码器的读数板读取高速端编码器的转子的第一信息，低速端编码器的转子与减速机的输出轴相连接，并且通过低速端编码器的读数板读取低速端编码器的转子的第二信息，通过第一信息和第二信息获取高速驱动电机和减速机的绝对位置信息。
[0011]作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S1具体实施为以下步骤：
[0012]步骤S1.1：单个增量码道信息编码器的转子与高速驱动电机的输出轴相连接，并且通过单个增量码道信息编码器的读数板读取单个增量码道信息编码器的转子的第一信息，绝对值编码器的转子与减速机的输出轴相连接，并且通过绝对值编码器的读数板读取绝对值编码器的转子的第二信息，通过第一信息和第二信息获得高速驱动电机的绝对位置信息；
[0013]步骤S1.2：多圈绝对值编码器的转子与高速驱动电机的输出轴相连接，并且通过多圈绝对值编码器的读数板读取多圈绝对值编码器的转子的第一信息，单个增量码道信息编码器的转子与减速机的输出轴相连接，并且通过单个增量码道信息编码器的读数板读取单个增量码道信息编码器的转子的第二信息，通过第一信息和第二信息获得减速机的绝对位置信息。
[0014]步骤S1.1与步骤S1.2为并列的两个技术方案，并不是先后顺序关系。
[0015]作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S1.1具体实施为以下步骤：
[0016]步骤S1.1.1：在高速驱动电机和减速机运转时，通过绝对值编码器获得的角度进行划分，以识别到高速驱动电机的(大致)位置，从而获得高速驱动电机的绝对位置粗位置码，并且将高速驱动电机的绝对位置粗位置码与单个增量码道信息编码器进行自行解算的精确增量位置码进行融合，从而获得高速驱动电机的绝对位置信息。
[0017]作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S1.1.1中对于高速驱动电机的绝对位置信息的获得具体实施为以下步骤：
[0018]步骤S1.1.1.1：绝对值编码器通过公式deltaP1＝2
x
/N获得位置数据变化量deltaP1(高速驱动电机每转一圈，减速机的位置数据变化量deltaP1)，其中：
[0019]减速机的减速比为N：1，则高速驱动电机转N圈，减速机相应转1圈，绝对值编码器的分辨率为2
x
，位置数据的范围为0～2
x
；
[0020]步骤S1.1.1.2：通过公式Cpos_H＝mod(Pos_L，deltaP1)获得高速驱动电机(的输出轴)在一圈的分度位置Cpos_H，其中：
[0021]高速驱动电机和减速机上电运行时，读取绝对值编码器的位置数据为Pos_L，对Pos_L/deltaP1取余数，即计算出高速驱动电机在一圈的分度位置Cpos_H；
[0022]步骤S1.1.1.3：通过公式Cpos_H/deltaP1*2
y
获得高速驱动电机的绝对位置粗位置码，其中：
[0023]对于单个增量码道信息编码器，转一圈的周期数为T，总体分辨率为2
y
，单个增量
码道信息编码器反馈的当前周期内位置数据为Spos_H，Spos_H的范围为0～2
y
/T；
[0024]步骤S1.1.1.4：Cpos_H/deltaP1*2
y
作为高速驱动电机的绝对位置粗位置码，Spos_H作为精确增量位置码，通过中间的同步位进行融合，从而获取高速驱动电机的绝对位置信息。
[0025]作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S1.2具体实施为以下步骤：
[0026]步骤S1.2.1：在高速驱动电机和减速机运转时，通过多圈绝对值编码器获得的多圈位置信息和单圈位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用双编码器电机的编码方法，电机包括高速驱动电机和减速机，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：高速端编码器的转子与高速驱动电机的输出轴相连接，并且通过高速端编码器的读数板读取高速端编码器的转子的第一信息，低速端编码器的转子与减速机的输出轴相连接，并且通过低速端编码器的读数板读取低速端编码器的转子的第二信息，通过第一信息和第二信息获取高速驱动电机和减速机的绝对位置信息。2.根据权利要求1所述的一种使用双编码器电机的编码方法，其特征在于，步骤S1具体实施为以下步骤：步骤S1.1：单个增量码道信息编码器的转子与高速驱动电机的输出轴相连接，并且通过单个增量码道信息编码器的读数板读取单个增量码道信息编码器的转子的第一信息，绝对值编码器的转子与减速机的输出轴相连接，并且通过绝对值编码器的读数板读取绝对值编码器的转子的第二信息，通过第一信息和第二信息获得高速驱动电机的绝对位置信息；步骤S1.2：多圈绝对值编码器的转子与高速驱动电机的输出轴相连接，并且通过多圈绝对值编码器的读数板读取多圈绝对值编码器的转子的第一信息，单个增量码道信息编码器的转子与减速机的输出轴相连接，并且通过单个增量码道信息编码器的读数板读取单个增量码道信息编码器的转子的第二信息，通过第一信息和第二信息获得减速机的绝对位置信息。3.根据权利要求2所述的一种使用双编码器电机的编码方法，其特征在于，步骤S1.1具体实施为以下步骤：步骤S1.1.1：在高速驱动电机和减速机运转时，通过绝对值编码器获得的角度进行划分，以识别到高速驱动电机的位置，从而获得高速驱动电机的绝对位置粗位置码，并且将高速驱动电机的绝对位置粗位置码与单个增量码道信息编码器进行自行解算的精确增量位置码进行融合，从而获得高速驱动电机的绝对位置信息。4.根据权利要求3所述的一种使用双编码器电机的编码方法，其特征在于，步骤S1.1.1中对于高速驱动电机的绝对位置信息的获得具体实施为以下步骤：步骤S1.1.1.1：绝对值编码器通过公式deltaP1＝2
x
/N获得位置数据变化量deltaP1，其中：减速机的减速比为N：1，则高速驱动电机转N圈，减速机相应转1圈，绝对值编码器的分辨率为2
x
，位置数据的范围为0～2
x
；步骤S1.1.1.2：通过公式Cpos_H＝mod(Pos_L，deltaP1)获得高速驱动电机在一圈的分度位置Cpos_H，其中：高速驱动电机和减速机上电运行时，读取绝对值编码器的位置数据为Pos_L，对Pos_L/deltaP1取余数，即计算出高速驱动电机在一圈的分度位置Cpos_H；步骤S1.1.1.3：通过公式Cpos_H/deltaP1*2
y
获得高速驱动电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：王力，
申请(专利权)人：浙江锐鹰传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：