專利名稱：絕對(duì)位置檢測(cè)裝置及其誤差補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種絕對(duì)位置檢測(cè)裝置及其誤差補(bǔ)償方法。該裝置可檢測(cè)機(jī)床、工業(yè)機(jī)械、機(jī)器人或類似設(shè)備的位置。
圖20是通常的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置的方框圖，其中線20和與此連接的線表示框與框的連接，其余的線表示傳輸?shù)男盘?hào)。圖20中，標(biāo)號(hào)1a和1b表示正弦波的模擬輸入部件；2a和2b表示余弦波模擬輸入部件；3為一取樣保持器件，它觸發(fā)來自模擬輸入部件1a，1b，2a，2b的信號(hào)；4a表示正弦波輸入選擇模擬開關(guān)，4b表示余弦波輸入選擇模擬開關(guān)；5a表示一個(gè)把輸入正弦波模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，而5b表示一個(gè)把輸入余弦波模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器；6表示一存儲(chǔ)器，它存儲(chǔ)著與由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5a、5b提供的數(shù)字值等效的角數(shù)據(jù)；17表示一CPU，它組織存儲(chǔ)器6的數(shù)據(jù)輸出并改變?cè)诤竺娼榻B的模擬補(bǔ)償器16a、16b的補(bǔ)償值；9表示非易失性存儲(chǔ)器，它存儲(chǔ)后面將提到的各種不同的補(bǔ)償值；15表示一邏輯部件，它產(chǎn)生一種與一外部器件數(shù)據(jù)通訊的格式；10表示邏輯部件15用的輸入/輸出部件；11表示一多回轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生部件；12表示一模擬電壓發(fā)生器，在以光，磁或其他方式的一周回轉(zhuǎn)內(nèi)或一個(gè)基本長(zhǎng)度內(nèi)，該發(fā)生器產(chǎn)生整數(shù)倍的模擬輸出電壓(若使用光學(xué)系統(tǒng)，則系統(tǒng)包括光發(fā)射器件，玻璃刻度盤和光接收器件)；14表示一個(gè)能在數(shù)據(jù)取樣保持和模/數(shù)轉(zhuǎn)換通道之間進(jìn)行選擇的模擬輸入控制器。還有，16a和16b表示模擬補(bǔ)償器，例如，它可以在一個(gè)模擬基礎(chǔ)上補(bǔ)償偏移、幅度和其他值，并包括累加器或放大器。最后，18表示一補(bǔ)償轉(zhuǎn)換器，它包括通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換通道從模擬補(bǔ)償器16a、16b輸出補(bǔ)償值的裝置，或者選擇要在模擬補(bǔ)償器16a、16中進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)的裝置。
現(xiàn)在，我們來描述前面提及的通常的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置的運(yùn)行。由模擬電壓發(fā)生器12產(chǎn)生的模擬電壓經(jīng)模擬輸入部件1a，1b或2a，2b獲得放大。然后，當(dāng)要求轉(zhuǎn)換模擬電壓時(shí)，CPU17產(chǎn)生一個(gè)同步觸發(fā)模擬電壓的信號(hào)，并且所有相的模擬電壓都由取樣保持器件3保持。CPU17使模擬輸入控制器14產(chǎn)生模擬開關(guān)4a，4b的通道選擇信號(hào)，從而使被保持的模擬信號(hào)通過模擬補(bǔ)償器16a、16b，并由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5a，5b依次轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。獲得的數(shù)字值SIN(A)，COS(A)作為地址送入存儲(chǔ)器6，并由存儲(chǔ)器6輸出與該地址對(duì)應(yīng)的tan-1(A)。CPU17讀取該數(shù)據(jù)以獲得角信息。由于SIN(A)和COS(A)含有偏移誤差、不均衡的，太大或太小的振幅和兩相之間的移動(dòng)，所以把用于補(bǔ)償這些誤差的模擬補(bǔ)償器16a，16b放在模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5a、5b的前面，以消除這些誤差。
下面按照?qǐng)D21，描述模擬補(bǔ)償器16a、16b的一個(gè)特例。補(bǔ)償按偏移，振幅和相位補(bǔ)償?shù)捻樞蛑鹨煌瓿?。圖21中，101a和101b分別是進(jìn)行正弦波和余弦波偏移補(bǔ)償?shù)目勺冸娮杵鳎?02a和102b是調(diào)節(jié)振幅值的可變電阻器，而103a和103b則是相位補(bǔ)償后調(diào)節(jié)增益的可變電阻器。原始信號(hào)通過這些電路之后，送入模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5a、5b以補(bǔ)償它們引起的誤差。
也就是說，作偏移補(bǔ)償?shù)牡谝患?jí)放大器104a、104b，將偏移電壓加到輸入的正弦和余弦波上。作振幅補(bǔ)償?shù)牡诙?jí)放大器105a，105b，受反饋電阻器102a和102b的調(diào)節(jié)而改變輸出增益。在正弦波和余弦波之間作相位補(bǔ)償?shù)牡谌?jí)放大器106a，106b，106c，增加和減少已補(bǔ)償振幅的輸入波，而把它們轉(zhuǎn)換成兩個(gè)正交相。
圖22顯示了一種補(bǔ)償正弦余弦波之間相位的方法。如圖所示，假設(shè)接近θ＝0的余弦波的值只偏移了e°。這樣，如果振幅和偏移已經(jīng)準(zhǔn)確補(bǔ)償，則當(dāng)作A＝SINθ＋COSθ和B＝SINθ－COSθ運(yùn)算時(shí)，A和B總是彼此正交。請(qǐng)注意，相信只偏移了(45±e/2)°。
如圖20所示，雖然由可變電阻器組成的補(bǔ)償器不能根據(jù)溫度變化等因素改變補(bǔ)償，但選擇幾個(gè)固定電阻器卻能作適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。另外，如圖23所示，在放大器300中提供了一個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器301，以在運(yùn)行期間改變補(bǔ)償值。在這種情況下，改變補(bǔ)償值等等由圖20中的補(bǔ)償轉(zhuǎn)換器18控制。易于理解，圖23中的302指的是一CPU。
在上述通常的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置中，補(bǔ)償電路里大量的可變電阻器受溫度變化和隨時(shí)間變化的影響，這會(huì)導(dǎo)致準(zhǔn)確度的降低。補(bǔ)償電路本身也隨溫度和隨時(shí)間變化。
而且，所需補(bǔ)償電路的數(shù)目與要處理的正弦波和余弦波的數(shù)目相同，這將大大增加硬件的負(fù)擔(dān)。
而且，雖然用數(shù)/模轉(zhuǎn)換器替代可變電阻器安裝在相應(yīng)的電路中可以在一定程度上克服誤差變化，但這也要增加硬件的負(fù)擔(dān)。
另外，盡管圖21中的電路需要經(jīng)偏移補(bǔ)償輸出(OFSO，OFCO)和經(jīng)振幅補(bǔ)償輸出(AMSO，AMCO)以進(jìn)行更精確的補(bǔ)償，但通常的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置只能模/數(shù)轉(zhuǎn)換和檢測(cè)經(jīng)相位補(bǔ)償輸出，給掌握獨(dú)立誤差造成困難。特別是，如果在正弦波和余弦波補(bǔ)償中對(duì)兩個(gè)振幅不同的信號(hào)加以組合，則不可能產(chǎn)生兩個(gè)正交信號(hào)。
同時(shí)，日本公開特許公報(bào)No.SHO59—183327中揭示的技術(shù)，是一項(xiàng)已有技術(shù)。由于在這一技術(shù)中，要保持最大最小峰值，從保持的電壓總和中找出偏移電壓，從其間的差異找出振幅，因此一個(gè)簡(jiǎn)單波形的輸入也需要大量的模擬電路，例如四個(gè)峰值保持電路和加/減電路，這些電路本身及部件故障將導(dǎo)致產(chǎn)生誤差。還有必須從峰值保持電路中排除噪聲(如果有的話)。
再有，在通常的技術(shù)中，檢測(cè)得的角數(shù)據(jù)并不以與外部設(shè)備相匹配的適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)單位形式或以所需的數(shù)據(jù)形式輸出，而外部設(shè)備必須自己轉(zhuǎn)換輸出數(shù)據(jù)。由此，低性能的外部設(shè)備不能處理所有的數(shù)據(jù)，而即使設(shè)備是高性能的，也要浪費(fèi)運(yùn)算時(shí)間。
此外，絕對(duì)位置檢測(cè)裝置不能從外部設(shè)備通過互通信息提供監(jiān)視和校準(zhǔn)補(bǔ)償狀態(tài)的功能，因此整個(gè)系統(tǒng)的可靠性很低。
本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一個(gè)絕對(duì)位置檢測(cè)裝置及其誤差補(bǔ)償方法，因而可以利用軟件而非硬件補(bǔ)償?shù)氖侄芜M(jìn)行所有誤差補(bǔ)償。
本發(fā)明的第二個(gè)目的在于獲得一種高準(zhǔn)確度的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置及其誤差補(bǔ)償方法，因而具有各種功能并可以隨著環(huán)境的變化進(jìn)行補(bǔ)償。
很明顯，如上所述，發(fā)明的第一特征在于，獲得一種絕對(duì)位置檢測(cè)裝置，它由以下幾部分組成在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生一組或多組正弦波和余弦波的正弦波和余弦波發(fā)生器；將所述正弦波和余弦波發(fā)生器產(chǎn)生的輸入正弦波和余弦波轉(zhuǎn)換成數(shù)字值的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器；以及在所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換而得的數(shù)字值基礎(chǔ)上，進(jìn)行運(yùn)算以補(bǔ)償包括偏移，振幅和位相等誤差的一個(gè)運(yùn)算單元。裝置中，運(yùn)算單元處理，所述誤差補(bǔ)償之前或期間運(yùn)算中求得的相位角中的一個(gè)和所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的數(shù)字值，由此獲得一個(gè)無需把補(bǔ)償電路添加至硬件的、低價(jià)格的、可靠性高的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置。
同樣明顯，本發(fā)明的第二個(gè)特征在于，獲得一種絕對(duì)位置檢測(cè)裝置的誤差補(bǔ)償方法。該方法中，如果滿足當(dāng)前速度范圍或角度和速度范圍，則存儲(chǔ)輸入正弦波和余弦波的最大和最小值，找出輸入波形峰值電壓的中心值，從參考值中減去偏離值，作為進(jìn)行偏移補(bǔ)償?shù)钠浦怠Ｓ眠@種方法，絕對(duì)位置檢測(cè)裝置就有了一個(gè)能響應(yīng)溫度變化和時(shí)間變化的進(jìn)行高準(zhǔn)確度偏移補(bǔ)償?shù)姆椒?。該方法在檢測(cè)和可靠性方面都是極好的。
同樣明顯，本發(fā)明的第三個(gè)特征在于，涉及一種絕對(duì)位置檢測(cè)裝置的誤差補(bǔ)償方法。該方法中，如果滿足當(dāng)前速度范圍或角度和速度范圍，則存儲(chǔ)輸入正弦波和余弦波的最大和最小值，找出輸入波形峰值電壓的差值，并比較振幅值和參考振幅值以進(jìn)行振幅補(bǔ)償。用這一方式，為絕對(duì)位置檢測(cè)裝置提供了一種響應(yīng)溫度變化和時(shí)間變化的高準(zhǔn)確度的振幅補(bǔ)償法。
同樣明顯，本發(fā)明的第四個(gè)特征在于，涉及一種絕對(duì)位置檢測(cè)裝置的誤差補(bǔ)償方法。該方法中，對(duì)于增長(zhǎng)的速度存儲(chǔ)振幅阻尼因子的期望值，并根據(jù)當(dāng)前速度改變振幅補(bǔ)償值以進(jìn)行振幅補(bǔ)償。
本發(fā)明的第五個(gè)特征是，涉及一種絕對(duì)位置檢測(cè)裝置的誤差補(bǔ)償方法。該方法中，如果滿足某個(gè)角度范圍，存儲(chǔ)輸入正弦波和余弦波的最大和最小值及當(dāng)時(shí)的速度，找出輸入波形峰值電壓間的差，并且通過振幅值和速度之間的關(guān)系計(jì)算依賴于轉(zhuǎn)速的振幅阻尼因子，找出補(bǔ)償值，進(jìn)行振幅補(bǔ)償。通過這一途徑，對(duì)于絕對(duì)位置檢測(cè)裝置可獲得一種能在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行精確振幅補(bǔ)償，并仍具有高性能的振幅補(bǔ)償方法。
同樣明顯，本發(fā)明的第六個(gè)特征在于，獲得一種絕對(duì)位置檢測(cè)裝置的誤差補(bǔ)償方法。該方法中，如果滿足當(dāng)前速度范圍或角度和速度范圍，存儲(chǔ)輸入正弦波和余弦波的最大和最小值，找出輸入波形峰值電壓的中心值，從參考值中減去偏離值作為進(jìn)行偏移補(bǔ)償?shù)钠浦?。由此，如果滿足當(dāng)前速度范圍或角度和速度范圍，存儲(chǔ)振幅R＝sin2θ＋cos2θ(假如θ為一角度)，比較0°時(shí)的振幅R0和相位相差180°的180°時(shí)的振幅R180，比較90°時(shí)的振幅R90和270°時(shí)的振幅R270，并使兩個(gè)振幅R相等找出偏移值以實(shí)現(xiàn)偏移補(bǔ)償。通過這一方式，絕對(duì)位置檢測(cè)裝置可獲得一種高準(zhǔn)確度、高可靠性的誤差補(bǔ)償方法。
同樣明顯，本發(fā)明的第七個(gè)特征在于，獲得一種絕對(duì)位置檢測(cè)裝置的誤差補(bǔ)償方法。該方法中，如果滿足當(dāng)前速度范圍或角度和速度范圍，則存儲(chǔ)輸入正弦波和余弦波的最大和最小值，找出輸入波形峰值電壓間的差，比較振幅值和參考振幅值，進(jìn)行振幅補(bǔ)償。由此，如果滿足當(dāng)前速度范圍或角度和速度范圍，則存儲(chǔ)振幅R＝sin2θ＋cos2θ(假如θ是一角度)，依次找出使0°時(shí)的振幅R0和180°時(shí)的振幅R180(偏移補(bǔ)償已使它們相等)等于參考振幅RI的振幅補(bǔ)償值和使90°時(shí)的振幅R90和270°時(shí)的振幅R270等于參考振幅RI的振幅補(bǔ)償值，實(shí)現(xiàn)振幅補(bǔ)償。通過這一方式，絕對(duì)位置檢測(cè)裝置可獲得一種高準(zhǔn)確度和高可靠性的偏移補(bǔ)償方法。
同樣明顯，本發(fā)明的第八個(gè)特征包括一種絕對(duì)位置檢測(cè)裝置，該裝置進(jìn)一步包括一個(gè)運(yùn)算單元，它可以根據(jù)預(yù)置在存儲(chǔ)器中的有關(guān)正弦波和余弦波相移角的信息，依次找出與另一波形相差90°相位的波形。從而，獲得一種高準(zhǔn)確度，高可靠性的，因相位誤差產(chǎn)生小角度檢測(cè)誤差的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置。
同樣明顯，本發(fā)明的第九特征在于，涉及一種絕對(duì)位置檢測(cè)裝置的誤差補(bǔ)償方法。該方法中，經(jīng)振幅補(bǔ)償?shù)模c參考軸相位相差45°的振幅作為振幅R存儲(chǔ)起來，比較所述45°時(shí)的振幅R45和225°時(shí)的振幅R225，比較135°時(shí)的振幅R135和315°的振幅R315，改變相位補(bǔ)償值使兩者相等，實(shí)現(xiàn)相位補(bǔ)償。通過這一方式，如果滿足當(dāng)前速度范圍或角度和速度范圍，則存儲(chǔ)與軸相差45°相位的經(jīng)振幅補(bǔ)償?shù)恼穹鵕，比較所述45°時(shí)的振幅R45和225°時(shí)的振幅R225，比較135°時(shí)的振幅和315°時(shí)的振幅R315，改變相位補(bǔ)償值，使兩者相等，實(shí)現(xiàn)相位補(bǔ)償。把第九特征與第六第七特征進(jìn)一步結(jié)合起來利用，可為絕對(duì)位置檢測(cè)裝置提供一種簡(jiǎn)單，高準(zhǔn)確度且高可靠性的相位補(bǔ)償方法，自動(dòng)地和完全地進(jìn)行偏移、振幅和相位補(bǔ)償。
另外，本發(fā)明第十個(gè)特征包括一種絕對(duì)位置檢測(cè)裝置的誤差補(bǔ)償方法。該方法中，利用補(bǔ)償?shù)恼也ê陀嘞也ㄍㄟ^算術(shù)運(yùn)算連續(xù)產(chǎn)生較高頻率的正弦波和余弦波。第十特征與本發(fā)明第二至第七中任一特征和第九特征一起利用，可為絕對(duì)位置檢測(cè)裝置提供一種準(zhǔn)確度更高的，可獲得高得多的分辨率的，誤差補(bǔ)償方法。


圖1是按照本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的一種絕對(duì)位置檢測(cè)裝置的方框布置圖。
圖2A—2C是描述本發(fā)明第二和第三個(gè)實(shí)施例的流程圖，說明補(bǔ)償值檢測(cè)的算法。
圖3是描述本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例用的曲線圖，顯示出速度與振幅阻尼因子之間的關(guān)系。
圖4是描述本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例用的曲線圖，顯示出把圖3的速度范圍八等分后的振幅阻尼因子。
圖5是描述本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例用的軟件流程圖。
圖6是描述本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例用的軟件流程圖。
圖7是描述本發(fā)明第六個(gè)實(shí)施例用的軟件流程圖。
圖8是描述本發(fā)明第九個(gè)實(shí)施例的流程圖。
圖9是描述本發(fā)明第九個(gè)實(shí)施例用的簡(jiǎn)圖，顯示了數(shù)據(jù)采樣的方法。
圖10是描述本發(fā)明第十一個(gè)實(shí)施例用的補(bǔ)償框圖。
圖11是描述本發(fā)明第十一個(gè)實(shí)施例用的算述運(yùn)算流程圖。
圖12是描述本發(fā)明第十二個(gè)實(shí)施例用的原理圖。
圖13是描述本發(fā)明第十三個(gè)實(shí)施例用的原理圖。
圖14是描述本發(fā)明第十四個(gè)實(shí)施例用的原理圖。
圖15是描述本發(fā)明第十五個(gè)實(shí)施例用的原理圖。
圖16是描述本發(fā)明第十七個(gè)實(shí)施例用的原理圖。
圖17是描述本發(fā)明第十八個(gè)實(shí)施例用的原理圖。
圖18是描述本發(fā)明第十九個(gè)實(shí)施例用的原理圖。
圖19是描述本發(fā)明第二十一個(gè)實(shí)施例用的原理圖。
圖20是一種通常的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置的方框布置圖。
圖21是示出了通常的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置中模擬補(bǔ)償器的一個(gè)特例的簡(jiǎn)圖。
圖22是說明通常的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置中，正弦波和余弦波之間作相位補(bǔ)償?shù)囊环N方法的圖。
圖23是說明通常的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置另一例的簡(jiǎn)圖。
實(shí)施例1下面，參照附圖描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。圖1是實(shí)施本發(fā)明的一種絕對(duì)位置檢測(cè)裝置的方框圖，它與顯示通常裝置的圖20對(duì)應(yīng)。易于理解，圖1中與圖20相同的或相對(duì)應(yīng)的部件用相同的參考符號(hào)標(biāo)記，而這里不再描述。
圖1中，標(biāo)號(hào)100表示存儲(chǔ)角數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，該角數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5a，5b轉(zhuǎn)換成的數(shù)字值，而101表示一個(gè)CPU，CPU利用獲得的數(shù)字值進(jìn)行各種補(bǔ)償，如偏移，振幅和相位補(bǔ)償，并組織由存儲(chǔ)器100的數(shù)據(jù)輸出。易于理解，與圖20一樣，線200和與之連接的線表示框與框的連接，而其余的線表示傳輸?shù)男盘?hào)。
在按以上所述布置的本發(fā)明實(shí)施例的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置中，以光，磁或其他方式作一周回轉(zhuǎn)時(shí)模擬電壓發(fā)生器12產(chǎn)生整數(shù)倍的模擬輸出電壓，當(dāng)模擬電壓發(fā)生器作一周回轉(zhuǎn)時(shí)，把正弦波和余弦波的N倍送入模擬輸入部件1a，2a，并把一個(gè)周期的正弦波和余弦波送入模擬輸入部件1b，2b。同時(shí)，由取樣保持器件3觸發(fā)這些波，選擇模擬開關(guān)4a，4b，并且由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5a，5b依次把波轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。這里，本實(shí)施例中配置的兩個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5a，5b可以是一個(gè)或三個(gè)或更多個(gè)。
以下描述的諸如偏移，振幅和相位補(bǔ)償?shù)雀鞣N不同的補(bǔ)償，在獲得的數(shù)字值的基礎(chǔ)上進(jìn)行，以產(chǎn)生精確的正弦波和余弦波，一個(gè)周期內(nèi)的準(zhǔn)確相位tan-1(A)在上述數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上獲得。當(dāng)存在多條線路時(shí)(本實(shí)施例有二個(gè))，組織數(shù)據(jù)以在一周回轉(zhuǎn)內(nèi)產(chǎn)生—角度，然后從輸入/輸出部件10中輸出該角度。
實(shí)施例2實(shí)施例2將描述所述各種補(bǔ)償中的偏移補(bǔ)償。首先，參照?qǐng)D2A的流程圖，描述偏移和振幅補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償值檢測(cè)算法。當(dāng)運(yùn)算中尋找正弦波和余弦波最大和最小值的某個(gè)速度和角度范圍已經(jīng)確定(步驟200)(流程圖的例中規(guī)定為±10°范圍，10°產(chǎn)生的誤差為2.5％，5°產(chǎn)生的誤差為0.4％)，假設(shè)當(dāng)前的角度運(yùn)算所給的角度為95°，則正弦波最大值取樣范圍得到滿足(步驟201)。然后，比較當(dāng)前正弦波輸入值SINθ和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的先前的最大值MAX(SIN(A))(步驟202)。如果當(dāng)前數(shù)值較大，則更新此數(shù)值(步驟203)。
應(yīng)注意，在步驟204～207中，如果當(dāng)前數(shù)值較小，則更新最小值。
運(yùn)算不斷循環(huán)，直到最大和最小值的取樣計(jì)數(shù)N(SINMAX)和(SINMIN)都到達(dá)指定的取樣計(jì)數(shù)N(SP)(步驟208)。在該時(shí)刻，利用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器100中的最大值MAX(SIN(A))和最小值MIN(SIN(A))通過下列算法找出偏移值△VOSS(A)(步驟209)△VOSS(A)＝{MAX(SIN(A))＋MIN(SIN(A))}/2然而，當(dāng)如上所述使數(shù)值保持峰值時(shí)，它們要受到噪聲等因素的影響。為去除噪聲等因素，將滿足取樣計(jì)數(shù)的峰值保持值MAN(SIN(A))和MIN(SIN(A))累加M(AVE)次(步驟210)，并通過下述算法找出用于求得上述值的平均值SINMAX(AVE)和SIN-MIN(AVE)的偏移補(bǔ)償值△VOSS(A)(步驟211)△VOSS(A)＝{SINMAX(AVE)+SINMIN(AVE)}/2應(yīng)注意如果在步驟200中，角度θ不滿足條件80≤θ≤100，則在步驟204中，判斷該角是否接近于正弦波最小值。如果是，就執(zhí)行上述過程，如果不是，則執(zhí)行步驟212中的余弦處理(COS處理)。
圖2B顯示余弦處理的流程圖。首先，步驟300判斷角度數(shù)據(jù)θ是否大于等于350°或者小于等于10°。如果θ在上述范圍內(nèi)，則余弦波最大值取樣范圍得到滿足(步驟301)，并且比較當(dāng)前余弦波輸入值(見COSθ)和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的先前的最大值MAX(COS(A))(步驟302)。如果當(dāng)前值較大，由更新此數(shù)值(步驟303)。類似圖2A中的運(yùn)行，在步驟304～307中，若當(dāng)前值較小，則更新最小值。
這一過程不斷重復(fù)，直至最大和最小值的取樣計(jì)數(shù)N(COS-MAX)和N(COSMIN)都達(dá)到指定的取樣計(jì)數(shù)N(SP)(步驟308)。在此時(shí)刻，利用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器100中的最大值MAX(COS(A))和最小值MIN(COS(A))通過下列計(jì)算找出偏移值△VOSC(A)(步驟309)△VOSC(A)＝[MAX(COS(A))＋MIN(COS(A))]/2當(dāng)如上所述使數(shù)值保持峰值時(shí)，為了去除噪聲，將滿足取樣計(jì)數(shù)的峰值保持值MAX(COS(A))和MIN(COS(A))累加M(AVE)次(步驟310)，并且通過下列運(yùn)算找出用于求出上述值的平均值COSMAX(AVE)和COSMIN(AVE)的偏移補(bǔ)償值△VOSC(步驟311)△VOSC(A)＝[COSMAX(AVE)＋COS MIN(AVE)]/2如果在步驟300中，角度數(shù)據(jù)θ不滿足條件350≤θ或θ≤10，則在步驟304中判斷角θ是否接近于余弦波的最小值。如果是，就執(zhí)行上述過程。如果不是，則轉(zhuǎn)到程序開始端。
還有一種無需峰值保持求平均的簡(jiǎn)單方法。例如，如果范圍為±5°，則在峰值保持法中幾乎沒有誤差。在每次數(shù)據(jù)采樣時(shí)都減去該值，則總可以獲得消除偏移的正弦波SIN(AOS)和余弦波COS(AOS)。SIN(AOS)＝SIN(A)－△VOSS(A)COS(AOS)＝COS(A)－△VOSC(A)實(shí)施例3實(shí)施例3將描述振幅補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)用。偏移消除后的正弦波和余弦波數(shù)據(jù)，其振幅可能不均衡。由于振幅值也可能太小，因此把正弦波和余弦波振幅補(bǔ)償至參考振幅值VIAM，從而消除不平衡值。同偏移補(bǔ)償一樣，數(shù)據(jù)SINMAX和SINMIN用來找振幅值VAM-SINVAMS(A)＝SINMAX－SINMIN(對(duì)正弦波而言)然后，找出振幅補(bǔ)償值KAMS(A)＝VIAM/VAMS(A)和KAMC(A)＝VIAM/VAMC(A)，并且通常為了使正弦波和余弦波等于振幅值VIAM，分別將上述補(bǔ)償值乘以SIN(AOS)和COS(AOS)SIN(AAM)＝KAMS(A)*SIN(AOS)COS(AAM)＝KAMC(A)*COS(AOS)實(shí)施例4當(dāng)速度增加時(shí)，模擬波的振幅衰減。因此，振幅補(bǔ)償值必須隨速度而變化。假設(shè)VAMS(A)(ω)＝f(ω)VAMS(A)，測(cè)量每一速度下的振幅值，并把圖3中速度與振幅阻尼因子之間的關(guān)系存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器9中。存儲(chǔ)的內(nèi)容可以是測(cè)量獲得的f(ω)的算術(shù)表達(dá)式或者是分段速度數(shù)據(jù)。例如，將圖3中的速度范圍分成八份，圖4顯示了對(duì)應(yīng)于這八個(gè)速度范圍的振幅阻尼因子。
根據(jù)一周回轉(zhuǎn)內(nèi)由相位計(jì)數(shù)器最末獲得的變化，找出速度?，F(xiàn)在，假設(shè)速度為ω0，對(duì)于考慮了速度的振幅補(bǔ)償，把下述值定義為振幅補(bǔ)償值KAMS(A)＝VIAM(A)/(VAMS(A)(ω0))(此式也適用于余弦情況)
圖5是速度分段情況下的軟件流程圖。計(jì)算當(dāng)前速度ω0所屬的組N(步驟500)。
接下來，讀取存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器9中的速度阻尼因子(步驟501)，此值定義為f(ω0)。然后，用上述式子作相同的算術(shù)運(yùn)算，求出振幅補(bǔ)償值KAMS(A)(步驟502)。計(jì)算結(jié)束后，程序返回步驟500。
實(shí)施例5現(xiàn)在描述實(shí)施例5。當(dāng)從采集模擬波最大值和最小值的算法中去除對(duì)速度的判斷時(shí)，可以把依賴于速度的振幅阻尼函數(shù)作為數(shù)據(jù)來采樣。然后，在此數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上找出f(ω)以進(jìn)行自動(dòng)速度振幅補(bǔ)償。
圖6顯示了自動(dòng)求出速度阻尼因子f(ω0)的軟件流程。首先找出當(dāng)前速度范圍N(步驟601)。然后，同振幅補(bǔ)償?shù)某绦蛞粯?，在該速度范圍?nèi)，按規(guī)定的次數(shù)采集數(shù)據(jù)(步驟602)。如果速度范圍內(nèi)數(shù)據(jù)以指定的次數(shù)達(dá)到最大值和最小值(步驟603)，則把這些數(shù)據(jù)存入非易失性存儲(chǔ)器9中(步驟604)。
更明確地說，把最大振幅值的和∑MAX除以采樣次數(shù)C以得到平均值VMAX，最小值可用類似方法算出，再算出它們的差VMAX(N)。然后求出差值與無振幅衰減時(shí)該速度的參考振幅寬度VIAM(A)之比；將此比值定義為f(N)(步驟604)，并存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器9中。由于運(yùn)算過程中f(N)不斷更新，所以速度振幅補(bǔ)償就自動(dòng)進(jìn)行。
實(shí)施例6參照?qǐng)D7中的流程圖，可以明白實(shí)施例6，按照實(shí)施例6也可以用下述消除法實(shí)現(xiàn)偏移補(bǔ)償。利用經(jīng)偏移補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)SIN(AOF)和COS(AOF)(這時(shí)，偏移補(bǔ)償值的初始值△VOSS(A)和△VOSC(A)為零)，總是計(jì)算值R＝SIN2(AOF)＋COS2(AOF)，并將該數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器。同實(shí)施例2一樣，此時(shí)判斷條件規(guī)定為接近于軸(如±10°)。在運(yùn)行中采集數(shù)據(jù)，提供給定計(jì)數(shù)下的最大值或平均值。比較R90(90±10°的數(shù)據(jù))和R270(270±10°的數(shù)據(jù))，根據(jù)它們的差值來改變偏移補(bǔ)償值△VOSS(A)(步驟701到712)。例如，如果R90＜R270，重復(fù)增加△VOSS(A)的運(yùn)算，直到R90與R270相等(對(duì)△VOSC(A)而言，用R0和R180完成相同的運(yùn)算)。
參照?qǐng)D7，判斷角度θ的變化是否小于或等于預(yù)定的參考值△θREF。如果大于，則程序重新開始，如果△θ小于參考值，則按步驟702計(jì)算R值。在步驟703中判斷θ是否在80°～100°范圍內(nèi)。如果不在，則程序轉(zhuǎn)至步驟707。在步驟707中判斷θ是否處于260°和280°之間，如果不在，則程序轉(zhuǎn)至啟動(dòng)端，如果在此范圍內(nèi)，則在步驟708中對(duì)R270作調(diào)整。接下來，在步驟709中判斷是否有N(SINMIN)＝N(SP)，如果是，步驟710進(jìn)一步對(duì)R270(AVE)作調(diào)整，使它等于R270S/N(SP)。
如果在步驟703中判斷出是在80°～100°范圍內(nèi)，則在步驟704中調(diào)整R90S，并在步驟705中檢查(SINMAX)里的值與(SP)里的值的關(guān)系。如果相等，步驟706使R90(AVE)與R90S/N(SP)相等，然后程序轉(zhuǎn)至步驟711。類似地，如果在步驟705中確定結(jié)果為不等，則程序也轉(zhuǎn)至步驟711。步驟710的輸出通常輸至步驟711，由步驟711判斷是否R90SF＝R270SF。如果不等，則程序轉(zhuǎn)至啟動(dòng)端，如果相等，則增加△VOSS(A)，直至R90等于R270。
實(shí)施例7實(shí)施例7描述一種利用實(shí)施例6中求得的數(shù)據(jù)進(jìn)行振幅補(bǔ)償?shù)姆椒ā⑼ㄟ^偏移補(bǔ)償收斂至RS＝R90＝R270的數(shù)據(jù)與參考值R1比較，然后用如下的式子順序地計(jì)算振幅補(bǔ)償值VAMS(A)VAMS(A)=(R1/RS)]]>對(duì)于余弦的情況，用RC＝R0＝R180的數(shù)據(jù)作類似的處理VAMC(A)=(R1/RC)]]>當(dāng)不可能進(jìn)行√操作，或操作需要很長(zhǎng)的處理時(shí)間時(shí)，另有實(shí)施例能通過漸變積分(gradual integration)改變VAMS(A)和VAMC(A)的值。
實(shí)施例8現(xiàn)在描述實(shí)施例8。經(jīng)振幅補(bǔ)償?shù)牟ㄐ螖?shù)據(jù)的相位差不可能精確地等于90°?，F(xiàn)假設(shè)，SIN(AAM)相對(duì)于COS(AAM)偏離90＋α°，則相位精確地對(duì)于COS(AAM)差90°的正弦波SIN(APM)有如下關(guān)系SIN(AAM)＝SIN(APH)COS(α)＋SIN(α)COS(AAM)由此，經(jīng)相位補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)SIN(APH)由下述運(yùn)算求得SIN(APH)＝{SIN(AAM)＋COS(AAM)SIN(α)}/COS(α)易于理解，SIN(α)和COS(α)的值已預(yù)先存在存儲(chǔ)器中。
應(yīng)注意，日本公開特許公報(bào)No.SH061—149822中公布的技術(shù)是正弦波和余弦波之間進(jìn)行相位誤差補(bǔ)償?shù)囊豁?xiàng)現(xiàn)有技術(shù)。該技術(shù)中，相位補(bǔ)償是根據(jù)先前存于一個(gè)存儲(chǔ)器件中的補(bǔ)償信息來實(shí)現(xiàn)的，它與本實(shí)施例中用近似解進(jìn)行相位補(bǔ)償?shù)姆椒ú煌?br> 實(shí)施例9實(shí)施例9描述自動(dòng)相位補(bǔ)償。如果對(duì)于軸偏離45°，在速度和角度的限制下，存儲(chǔ)R＝SIN2(AAM)＋COS2(AAM)。假設(shè)偏移和振幅補(bǔ)償已經(jīng)完成，R45近似等于R225，而R135近似等于R315。此后，求它們的平均值，并定義為R1和R2。在補(bǔ)償過程中，通過改變?chǔ)劣绊慡IN(α)和COS(α)，從而使R1和R2相等，并利用這些值進(jìn)行相位補(bǔ)償。
圖8顯示了自動(dòng)相位補(bǔ)償?shù)牧鞒虉D?；静杉臄?shù)據(jù)是經(jīng)振幅補(bǔ)償?shù)恼也ê陀嘞也ǖ钠椒胶汀Ｓ捎跀?shù)據(jù)在對(duì)軸有45°相位差的四個(gè)角度范圍內(nèi)采集，因此結(jié)果如圖9所示(黑點(diǎn)表示采樣點(diǎn)；該例假設(shè)一正弦波滯后的波形)。
圖8中，首先，檢查(如偏移和振幅補(bǔ)償一樣)是否四個(gè)范圍內(nèi)的采樣次數(shù)已達(dá)到了指定的次數(shù)(步驟801)。關(guān)于這一點(diǎn)，對(duì)每一角數(shù)據(jù)累加n(SP)次，當(dāng)次數(shù)超過指定次數(shù)后，角數(shù)據(jù)停止增加。同偏移和振幅補(bǔ)償?shù)那闆r一樣，這里采樣過程中的算法已經(jīng)省略，但這對(duì)普通技術(shù)人員是顯而易見的。
若超出了四個(gè)區(qū)域中的累加值，則將225度與45度的和減去135度與315度的和，并將結(jié)果規(guī)定為值A(chǔ)(步驟802)。如果A值為正，說明相位補(bǔ)償角α小，因此α增1。如果A值為負(fù)，說明相位補(bǔ)償角α大，因此α減1。當(dāng)然，如果A＝0，則α保留原值(步驟803)。從已求得的α值出發(fā)，求出進(jìn)行相位補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)SIN(α)和COS(α)(數(shù)據(jù)可以計(jì)算獲得，也可以從存儲(chǔ)器中獲得)(步驟804)。消除當(dāng)前累加數(shù)據(jù)和采樣計(jì)數(shù)，并再次采樣(步驟805)。易于理解，相位補(bǔ)償后，如前所述計(jì)算正弦波SIN(APH)。
實(shí)施例10實(shí)施例10提供一種產(chǎn)生無誤差正弦波和余弦波的補(bǔ)償。這兩個(gè)相位補(bǔ)償數(shù)據(jù)用來產(chǎn)生較高頻率的正弦波和余弦波。例如，為了提供高八倍的頻率，按下列表達(dá)式連續(xù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，從而提高分辨率SIN2θ＝2SINθ·COSθCOS2θ＝1－2COS2θSIN4θ＝2SIN2θ·COS2θCOS4θ＝1－2COS22θSIN8θ＝2SIN4θ·COS4θCOS8θ＝1－2COS24θ然后，從獲得的數(shù)據(jù)出發(fā)作tan-1(A)運(yùn)算(為了減少運(yùn)算時(shí)間，數(shù)據(jù)tan-1可以與作為地址排列在存儲(chǔ)表中的SIN和COS數(shù)據(jù)一起輸出)。假設(shè)獲得的兩個(gè)數(shù)據(jù)都是N位長(zhǎng)，為使八倍頻率的數(shù)據(jù)與一倍頻率的數(shù)據(jù)相匹配，對(duì)低位數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，從而提供N＋3位長(zhǎng)度的分辨率。用類似的方法匹配一周回轉(zhuǎn)中一個(gè)周期的數(shù)據(jù)，計(jì)算一周回轉(zhuǎn)內(nèi)的相位角。
絕對(duì)位置檢測(cè)裝置每次發(fā)出請(qǐng)求時(shí)向外輸出累積的回轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)(N)和一周回轉(zhuǎn)內(nèi)的相位計(jì)數(shù)(P)，從而終止序列的操作。
實(shí)施例11現(xiàn)在描述實(shí)施例11。當(dāng)絕對(duì)位置檢測(cè)裝置與同步電動(dòng)機(jī)(交流伺服電動(dòng)機(jī))連接時(shí)，電動(dòng)機(jī)的磁極位置一般從檢測(cè)裝置的一周回轉(zhuǎn)內(nèi)的相位信息中獲得。在這種情況下，電動(dòng)機(jī)和安裝上的檢測(cè)裝置的參考位置必須彼此匹配。本實(shí)施例中，當(dāng)適配的檢測(cè)裝置的位置與電動(dòng)機(jī)的位置不匹配，而與電動(dòng)機(jī)參考位置有相位差(+PER)時(shí)，預(yù)先把該誤差存入存儲(chǔ)器中，并依次找出磁極位置經(jīng)檢測(cè)—補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)Pc，Nc，如圖10所示。圖中說明相關(guān)的補(bǔ)償波形。
圖11是與本實(shí)施例有關(guān)的一個(gè)算法流程圖。
起初，計(jì)算X＝P－PER(步驟1100)。然后，當(dāng)X≥0時(shí)，使Pc＝X，Nc＝N(步驟1101)。當(dāng)X＜0時(shí)，使Pc＝PMAX＋X，Nc＝N－1(步驟1102)，其中PMAX是一周回轉(zhuǎn)內(nèi)的最大相位。
經(jīng)補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)Pc，Nc總是向外輸出。
實(shí)施例12實(shí)施例12描述輸出數(shù)據(jù)的方法。確保數(shù)據(jù)可以在絕對(duì)位置檢測(cè)裝置1200和與之相連的器件1210(如伺服放大器，假如裝置可做成一體)之間傳輸。圖12中，在放大器1210請(qǐng)求下，絕對(duì)位置檢測(cè)裝置將對(duì)數(shù)據(jù)重新運(yùn)算，然后傳遞它。
實(shí)施例13現(xiàn)在描述實(shí)施例13。普通的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置1300輸出累積回轉(zhuǎn)次數(shù)Nc和一周回轉(zhuǎn)內(nèi)的計(jì)數(shù)Pc兩個(gè)不同的數(shù)據(jù)(假如保證采樣計(jì)時(shí)匹配)。已接收這些數(shù)據(jù)的伺服放大器1310必須組合這兩個(gè)數(shù)據(jù)以產(chǎn)生絕對(duì)位置。在本實(shí)施例中，總是進(jìn)行下述算術(shù)運(yùn)算，并且在圖13中所示的一周回轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)Pc的脈沖旋轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上輸出結(jié)果PABS＝NcPMAX＋Pc從而無需通過伺服放大器1310處理累積回轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)Nc和一周回轉(zhuǎn)內(nèi)計(jì)數(shù)Pc。
實(shí)施例14現(xiàn)在描述實(shí)施例14。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)和CPU進(jìn)行的算術(shù)運(yùn)算一般是在二進(jìn)制基礎(chǔ)上進(jìn)行的。因此一周回轉(zhuǎn)內(nèi)的分割數(shù)也是2n。同時(shí)，機(jī)械系統(tǒng)和控制單元是建立在十進(jìn)制基礎(chǔ)上的。因此，接收數(shù)據(jù)的伺服放大器必須將它從二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制。本實(shí)施例中，由絕對(duì)位置檢測(cè)裝置1400將此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為最接近于零的十進(jìn)制數(shù)Kp(假如Kp基本上小于2n)后輸出該數(shù)據(jù)，并送給伺服放大器1410。例如，如圖14所示，當(dāng)一周回轉(zhuǎn)內(nèi)的分割數(shù)為220脈沖時(shí)，總是進(jìn)行下列算術(shù)運(yùn)算以找出并輸出1,000,000脈沖的PDPD＝Kpc(K＝106/220)從而無需在伺服放大器中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
把當(dāng)時(shí)的數(shù)值K存入存儲(chǔ)器。這時(shí)，實(shí)施例13中產(chǎn)生的絕對(duì)值數(shù)據(jù)也可以用相同的方式轉(zhuǎn)換。
實(shí)施例15在實(shí)施例15中，一周回轉(zhuǎn)內(nèi)的任何分割數(shù)Kp(或K)進(jìn)一步從相連的器件送出。如圖15所示，絕對(duì)位置檢測(cè)裝置1500把K＝Kp/2n存在存儲(chǔ)器中，同實(shí)施例14一樣進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，并把數(shù)據(jù)輸出至伺服放大器1510。在這種情況下，實(shí)施例13中產(chǎn)生的絕對(duì)值數(shù)據(jù)也可以用相同的方式轉(zhuǎn)換。
實(shí)施例16
在實(shí)施例16中，有關(guān)電動(dòng)機(jī)和機(jī)械側(cè)(machine end)的傳動(dòng)比M(確保電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)M圈，滾珠絲杠轉(zhuǎn)一圈)和滾珠絲杠螺距L的最小控制單位的信息從伺服放大器1610中傳出，并且絕對(duì)位置檢測(cè)裝置1600在將其轉(zhuǎn)換成控制單位最大整數(shù)部分分辨率之后輸出該數(shù)據(jù)。例如假設(shè)最小控制單位為0.01μm，M為2，L為10mm，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)一圈5mm可轉(zhuǎn)換為500000段最小控制單位。若假設(shè)一周回轉(zhuǎn)中分段數(shù)為220，則因?yàn)樽畲笳麛?shù)是2，所以數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成106段，然后輸出。
實(shí)施例17圖16顯示了實(shí)施例17的原理，安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置1600，每機(jī)械側(cè)轉(zhuǎn)了360°，復(fù)位輸出數(shù)據(jù)。根據(jù)實(shí)施例16中的傳動(dòng)比M，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，電動(dòng)機(jī)每旋轉(zhuǎn)M圈，復(fù)位數(shù)據(jù)。在這樣的情況下，利用PABS進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算更為方便，其中PABS是累積回轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)和一周回轉(zhuǎn)內(nèi)相位計(jì)數(shù)的組合結(jié)果。然后，絕對(duì)位置檢測(cè)裝置1600根據(jù)下述方程輸出PABS除以M與一次回轉(zhuǎn)內(nèi)分段計(jì)數(shù)2n的乘積的余數(shù)PROTPROT＝余數(shù)(PABS/(M2n)實(shí)施例18圖17顯示出實(shí)施例18的原理，如果希望確定某一位置上的點(diǎn)(絕對(duì)位置)為參考點(diǎn)，就由放大器發(fā)出一個(gè)指令。絕對(duì)位置檢測(cè)裝置把該點(diǎn)的PABSO存入非易性存儲(chǔ)器9中，然后通常將一數(shù)減去上述值的差輸出到放大器，從而進(jìn)行完整的絕對(duì)位置檢測(cè)。
換一種做法，從放大器輸送PBASO’值及從絕對(duì)位置檢測(cè)裝置輸出一值減去上述值的差，可以把任意一點(diǎn)確定為0參考點(diǎn)。
實(shí)施例19描述了按照實(shí)施例19的一種絕對(duì)位置檢測(cè)裝置的初調(diào)方法，參見圖18。圖中顯示了絕對(duì)位置檢測(cè)裝置1800與伺服放大器1810之間的連接。對(duì)于實(shí)時(shí)進(jìn)行的偏移、振幅、相位及其他補(bǔ)償，把它們的初值預(yù)置在收斂值附近，可以避免長(zhǎng)時(shí)間收斂補(bǔ)償過程中產(chǎn)生的誤差。由此，在外部裝置(初調(diào)裝置)的指令下，依次完成各種補(bǔ)償，并重新確定初期補(bǔ)償值，存入編碼器的非易失性存儲(chǔ)器中。初調(diào)裝置以適當(dāng)?shù)暮愣ㄞD(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)編碼器，并產(chǎn)生一個(gè)偏移補(bǔ)償啟動(dòng)命令。編碼器根據(jù)適用的算法進(jìn)行初調(diào)并確定補(bǔ)償值。在此期間，在調(diào)節(jié)裝置的請(qǐng)求下，傳輸不同數(shù)據(jù)和預(yù)置補(bǔ)償值以允許從外部來檢查調(diào)節(jié)。之后，振幅和位相補(bǔ)償?shù)某跽{(diào)以類似的方法進(jìn)行。
實(shí)施例20如果初調(diào)無法進(jìn)行(例如，過大的偏移值引起電壓鉗住，導(dǎo)致了波形變形)，則產(chǎn)生一個(gè)警告并送給調(diào)節(jié)裝置。
實(shí)施例21利用實(shí)際運(yùn)行期間可被檢查的數(shù)據(jù)，根據(jù)使系統(tǒng)停止的數(shù)據(jù)，從外部判斷重新初調(diào)(當(dāng)未用實(shí)時(shí)補(bǔ)償時(shí))或絕對(duì)位置檢測(cè)1900的一個(gè)故障。圖19通過裝置1900與伺服放大器1910的連結(jié)顯示了本實(shí)施例的原理。
權(quán)利要求
1.在一種絕對(duì)位置檢測(cè)方法中，在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生一組或多組正弦波和余弦波，把產(chǎn)生的正弦波和余弦波模—數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，并且在轉(zhuǎn)換的數(shù)值基礎(chǔ)上進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，以補(bǔ)償偏移，振幅和相位誤差，其特征在于，誤差補(bǔ)償方法包括用所述誤差補(bǔ)償前或期間進(jìn)行的算術(shù)運(yùn)算所求得的相位角和已轉(zhuǎn)換的數(shù)字值來對(duì)一相角進(jìn)行運(yùn)算。
2.如權(quán)利要求1中所述的誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，它進(jìn)一步包括判斷是否滿足當(dāng)前速度范圍或角度和速度范圍；如果滿足，存儲(chǔ)輸入正弦波和余弦波的最大和最小值；找出輸入波形峰值電壓的中心值，并且從參考值中減去偏離值，作為進(jìn)行偏移補(bǔ)償?shù)钠浦怠?br> 3.如權(quán)利要求1中所述的誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，它進(jìn)一步包括判斷是否滿足當(dāng)前速度范圍或角度和速度范圍；如果滿足，存儲(chǔ)輸入正弦波和余弦波的最大和最小值；找出輸入波形峰值電壓間的差值；并且比較振幅值和參考振幅值，進(jìn)行振幅補(bǔ)償。
4.如權(quán)利要求3中所述的誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，它進(jìn)一步包括對(duì)于增長(zhǎng)的速度存儲(chǔ)振幅阻尼因子的期望值；并且根據(jù)當(dāng)前速度改變振幅補(bǔ)償值，進(jìn)行振幅補(bǔ)償。
5.如權(quán)利要求1中所述的誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，它進(jìn)一步包括判斷是否滿足一個(gè)角度范圍；如果滿足，存儲(chǔ)輸入正弦波和余弦波的最大和最小值和當(dāng)時(shí)的速度；找出輸入波形峰值電壓的差；并且從振幅值和速度的關(guān)系出發(fā)，對(duì)依賴于旋轉(zhuǎn)速度的振幅阻尼因子進(jìn)行運(yùn)算，找出補(bǔ)償值，進(jìn)行振幅補(bǔ)償。
6.如權(quán)利要求2中所述的誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，它進(jìn)一步包括如果滿足當(dāng)前速度范圍或角度和速度范圍，存儲(chǔ)振幅R＝sin2θ＋cos2θ(假如θ為一角度)；比較0°時(shí)的振幅R0和與之相差180°相位的振幅R180，并比較90°時(shí)的振幅R180和270°時(shí)的振幅R270，并且找出使兩振幅值R相等的偏移值，進(jìn)行偏移補(bǔ)償。
7.如權(quán)利要求3中所述的誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，它進(jìn)一步包括如果滿足當(dāng)前速度范圍或角度和速度范圍，存儲(chǔ)振幅R＝sin2θ＋cos2θ(假如θ為一角度)，并且依次找出由偏移補(bǔ)償使0°時(shí)的振幅R0和180°時(shí)的振幅R180相等并都等于參考振幅RI及使90°時(shí)的振幅R90和270°時(shí)的振幅也都等于參考振幅的振幅補(bǔ)償值，進(jìn)行振幅補(bǔ)償。
8.如權(quán)利要求1所述的誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，它進(jìn)一步包括根據(jù)預(yù)置于存儲(chǔ)器中的有關(guān)正弦波和余弦波相移角的信息，依次找出與另一波形有90°相位差的一個(gè)波形。
9.如權(quán)利要求6所述的誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，相對(duì)于參考軸有45°相位差的經(jīng)振幅補(bǔ)償?shù)恼穹鵕作為振幅R存儲(chǔ)起來，比較所述45°時(shí)的振幅R45和225°時(shí)的振幅R225，比較135°時(shí)的振幅R135和315°時(shí)的振幅R315，并且改變相位補(bǔ)償值，使兩者相等，從而進(jìn)行相位補(bǔ)償。
10.如權(quán)利要求7所述的誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，相對(duì)參考軸有45°相位差的經(jīng)振幅補(bǔ)償?shù)恼穹鵕作為振幅R存儲(chǔ)起來，比較所述45°時(shí)的振幅R45和225°時(shí)的振幅R225，比較135°時(shí)的振幅R135和315°時(shí)的振幅R315，并且改變相位補(bǔ)償值，使兩者相等，從而進(jìn)行相位補(bǔ)償。
11.如權(quán)利要求2所述的誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，通過利用正弦波和余弦波補(bǔ)償?shù)乃阈g(shù)運(yùn)算，連續(xù)產(chǎn)生較高頻率的正弦波和余弦波。
12.如權(quán)利要求3所述的誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，通過利用正弦波和余弦波補(bǔ)償?shù)乃阈g(shù)運(yùn)算，連續(xù)產(chǎn)生較高頻率的正弦波和余弦波。
13.如權(quán)利要求4所述的誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，通過利用正弦波和余弦波補(bǔ)償?shù)乃阈g(shù)運(yùn)算，連續(xù)產(chǎn)生較高頻率的正弦波和余弦波。
14.如權(quán)利要求5所述的誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，通過利用正弦波和余弦波補(bǔ)償?shù)乃阈g(shù)運(yùn)算，連續(xù)產(chǎn)生較高頻率的正弦波和余弦波。
15.如權(quán)利要求6所述的誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，通過利用正弦波和余弦波補(bǔ)償?shù)乃阈g(shù)運(yùn)算，連續(xù)產(chǎn)生較高頻率的正弦波和余弦波。
16.如權(quán)利要求7所述的誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，通過利用正弦波和余弦波補(bǔ)償?shù)乃阈g(shù)運(yùn)算，連續(xù)產(chǎn)生較高頻率的正弦余弦波。
17.如權(quán)利要求9所述的誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，通過利用正弦波和余弦波補(bǔ)償?shù)乃阈g(shù)運(yùn)算，連續(xù)產(chǎn)生較高頻率的正弦波和余弦波。
18.如權(quán)利要求10所述的誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，通過利用正弦波和余弦波補(bǔ)償?shù)乃阈g(shù)運(yùn)算，連續(xù)產(chǎn)生較高頻率的正弦波和余弦波。
19.一個(gè)絕對(duì)位置檢測(cè)裝置，其特征在于，它包括在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生一組或多組正弦波和余弦波的正弦波和余弦波發(fā)生器(1a，1b，2a，2b)，把所述正弦波和余弦波發(fā)生器(1a，1b，2a，2b)產(chǎn)生的輸入正弦波和余弦波轉(zhuǎn)換成數(shù)字值的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(5a，5b)，和在所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(5a，5b)產(chǎn)生的數(shù)字值基礎(chǔ)上進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，補(bǔ)償偏移、振幅和相位誤差的一個(gè)運(yùn)算器(17)，該運(yùn)算器對(duì)在上述誤差補(bǔ)償之前或期間通過算術(shù)運(yùn)算求得的相位角中的一個(gè)相位角和所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(5a，5b)產(chǎn)生的數(shù)字值進(jìn)行運(yùn)算。
20.如權(quán)利要求19所述的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置，其特征在于，它進(jìn)一步包括在當(dāng)前速度范圍或角度和速度范圍內(nèi)，存儲(chǔ)輸入正弦波和余弦波最大和最小值的裝置，找出輸出波形峰值電壓中心值的裝置以及從參考值中減去偏離值作為偏移值，進(jìn)行偏移補(bǔ)償?shù)难b置。
21.如權(quán)利要求19所述的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置，其特征在于，它進(jìn)一步包括在當(dāng)前速度范圍或角度和速度范圍內(nèi)，存儲(chǔ)輸入正弦波和余弦波最大和最小值的裝置，確定輸入波形峰值電壓之間差值的裝置，以及比較振幅值和參考振幅值，進(jìn)行振幅補(bǔ)償?shù)难b置。
22.如權(quán)利要求19所述的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置，其特征在于，它進(jìn)一步包括一個(gè)角度范圍滿足時(shí)，存儲(chǔ)輸入正弦波和余弦波最大和最小值及當(dāng)時(shí)速度的裝置，確定輸入波形峰值電壓差值的裝置，以及從振幅值和速度之間的關(guān)系出發(fā)對(duì)依賴于旋轉(zhuǎn)速度的振幅阻尼因子進(jìn)行運(yùn)算以找出補(bǔ)償值，實(shí)現(xiàn)振幅補(bǔ)償?shù)难b置。
23.如權(quán)利要求1所述的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置，其特征在于，它進(jìn)一步包括一個(gè)運(yùn)算器，該運(yùn)算器根據(jù)存于存儲(chǔ)器中的正弦波和余弦波相移的角信息，順序找出與另一波形有90°相位差的一個(gè)波形。
全文摘要
一種絕對(duì)位置檢測(cè)裝置，它包括在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生一組或多組正弦波和余弦波的正弦波和余弦波發(fā)生器；把正弦余弦波發(fā)生器產(chǎn)生的輸入正弦波和余弦波轉(zhuǎn)換成數(shù)字值的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。在模/數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的數(shù)字值基礎(chǔ)上，利用一個(gè)運(yùn)算器計(jì)算誤差補(bǔ)償，包括偏移、振幅和相位誤差。在裝置中，運(yùn)算器對(duì)在所述誤差補(bǔ)償前或期間通過算術(shù)運(yùn)算求得的諸多相位角中的一個(gè)和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的數(shù)字值進(jìn)行運(yùn)算，從而無需附加硬件補(bǔ)償電路，便可獲得價(jià)格低、可靠性高的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置。
文檔編號(hào)G01D5/244GK1117577SQ95100738
公開日1996年2月28日 申請(qǐng)日期1995年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月28日
發(fā)明者加知光康, 佐久間浩和, 風(fēng)間務(wù), 青木幸男, 水谷孝夫 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社