本發(fā)明涉及編碼器領(lǐng)域，尤其涉及一種多圈絕對值編碼器、驅(qū)動裝置、計算機存儲介質(zhì)、多圈絕對值編碼器的控制方法和驅(qū)動裝置的控制方法。

背景技術(shù)：

絕對編碼器在其光碼盤上設(shè)置有許多道光通道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線編排，這樣在編碼器的每一個位置，通過讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進制編碼（格雷碼），這就稱為n位絕對編碼器。

絕對編碼器由機械位置確定編碼，它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數(shù)，需要獲取對應(yīng)位置的時候，通過讀取光碼盤的編碼信息便可獲知?？梢娊^對值編碼器的抗干擾特性、掉電信息保存性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。

從單圈絕對值編碼器只能記錄旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測量，而多圈絕對值編碼器則能夠記錄多圈旋轉(zhuǎn)的角度，多圈絕對值編碼器是在單圈編碼器的基礎(chǔ)上通過機械傳動原理，利用鐘表齒輪機械原理結(jié)構(gòu)制作而成，而鐘表式多圈絕對值編碼器普遍存在傳動輪多結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)工藝復(fù)雜和成本高機械故障率高的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單的多圈絕對值編碼器。

本發(fā)明的第二目的是提供一種具有結(jié)構(gòu)簡單的多圈絕對值編碼器的驅(qū)動裝置。

本發(fā)明的第三目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單的多圈絕對值編碼器的控制方法。

本發(fā)明的第四目的是提供一種可實現(xiàn)上述控制方法的計算機可讀存儲介質(zhì)。

本發(fā)明的第五目的是提供一種可實現(xiàn)上述控制方法的多圈絕對值編碼器。

本發(fā)明的第六目的是提供一種可實現(xiàn)上述控制方法的驅(qū)動裝置。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的第一目的，本發(fā)明提供了一種多圈絕對值編碼器，其中，包括：

第一傳動輪；

第二傳動輪，第一傳動輪的直徑大于第二傳動輪的直徑，第一傳動輪與第二傳動輪連接；

第一單圈絕對值編碼器，第一單圈絕對值編碼器與第一傳動輪連接并以相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動；

第二單圈絕對值編碼器，第二單圈絕對值編碼器與第二傳動輪連接并以相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。

更進一步的方案是，第一單圈絕對值編碼器與第一傳動輪通過共軸連接；或者，第一單圈絕對值編碼器與第一傳動輪通過聯(lián)軸器連接。

更進一步的方案是，第二單圈絕對值編碼器與第二傳動輪共軸連接；或者，第二單圈絕對值編碼器與第二傳動輪通過聯(lián)軸器連接。

更進一步的方案是，第一傳動輪為內(nèi)齒輪，第二傳動輪為外齒輪；第一傳動輪與第二傳動輪嚙合，或者，第一傳動輪與第二傳動輪通過擺線針輪傳動方式連接。

更進一步的方案是，第一傳動輪和第二傳動輪均為外齒輪；第一傳動輪和第二傳動輪嚙合；或者，第一傳動輪與第二傳動輪通過傳送帶、傳送鏈或齒輪連接。

由上述方案可見，通過結(jié)構(gòu)簡單的單圈絕對值編碼器分別對第一傳動輪和第二傳動輪的轉(zhuǎn)動角度進行檢測，同時將第一傳動輪和第二傳動輪的直徑設(shè)置成不相同，通過轉(zhuǎn)角差和周長差、齒數(shù)差及第一輪和第二輪齒數(shù)便可計算得出傳動輪的多圈轉(zhuǎn)角，即實現(xiàn)通過兩個結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的單圈絕對值編碼器，構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)也較為簡單的多圈絕對值編碼器，實現(xiàn)多圈轉(zhuǎn)角的記錄。

對于單圈絕對值編碼器和傳動輪的連接，除了采用共軸連接外，還可以采用聯(lián)軸器連接，如萬向聯(lián)軸器等，同時，對于傳動輪的設(shè)計也是多樣化的，如內(nèi)齒輪和外齒輪的配合，如擺線針輪傳動方式，如兩外齒輪的配合，還可通過傳送帶、傳送鏈或齒輪連接，可根據(jù)實際的傳動比進行設(shè)置，使得本案的多圈絕對值編碼器具有較大的改造空間，以適配不同的使用環(huán)境和使用需求。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的第二目的，本發(fā)明提供一種驅(qū)動裝置，包括驅(qū)動電機和用于控制驅(qū)動電機的處理器，其中：

驅(qū)動裝置還包括多圈絕對值編碼器，多圈絕對值編碼器采用上述方案中任一項的多圈絕對值編碼器；

驅(qū)動電機與第一驅(qū)動輪或第二驅(qū)動輪連接；

驅(qū)動裝置的輸出端與第一驅(qū)動輪或第二驅(qū)動輪連接；

第一單圈絕對值編碼器和第二單圈絕對值編碼器分別與處理器連接。

由上述方案可見，本案的多圈絕對值編碼器還可以充當傳動機構(gòu)進行使用，一端與電機連接，一端用于動力的輸出，多圈絕對值編碼器能夠?qū)崟r監(jiān)控輸出端的，并利用處理器對電機實時精確控制。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的第三目的，本發(fā)明提供一種用于多圈絕對值編碼器的控制方法，其中，多圈絕對值編碼器采用上述權(quán)利要求1-5任一項的多圈絕對值編碼器；

控制方法包括：

獲取第一驅(qū)動輪和第二驅(qū)動輪之間的齒數(shù)差、第一驅(qū)動輪的第一單圈轉(zhuǎn)角和第二驅(qū)動輪的第二單圈轉(zhuǎn)角；

計算第一單圈轉(zhuǎn)角和第二單圈轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)角差；

根據(jù)轉(zhuǎn)角差、第二單圈絕對值編碼器的分辨率、齒數(shù)差、第二齒輪的齒數(shù)計算第二齒輪的轉(zhuǎn)動圈數(shù)；

根據(jù)第二齒輪的轉(zhuǎn)動圈數(shù)和第二單圈轉(zhuǎn)角計算第二齒輪的多圈轉(zhuǎn)角。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的第四目的，本發(fā)明提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，存儲介質(zhì)上存儲有計算機程序，其中：計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述控制方法的步驟。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的第五目的，本發(fā)明提供一種多圈絕對值編碼器，多圈絕對值編碼器包括處理器和存儲器，其中：處理器用于執(zhí)行存儲器中存儲的計算機程序時實現(xiàn)如上述控制方法的步驟。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的第六目的，本發(fā)明提供一種驅(qū)動裝置，包括驅(qū)動電機、用于控制驅(qū)動電機的處理器和存儲器，其中：處理器用于執(zhí)行存儲器中存儲的計算機程序時實現(xiàn)如上述控制方法的步驟。

由上述方案可見，通過上述的控制方法，以及可實現(xiàn)上述控制方法的存儲介質(zhì)、多圈絕對值編碼器和驅(qū)動裝置，能夠通過較為簡單控制方法和結(jié)構(gòu)簡單的多圈絕對值編碼器，實現(xiàn)多圈轉(zhuǎn)角的記錄。

附圖說明

圖1是本發(fā)明多圈絕對值編碼器第一實施例的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明多圈絕對值編碼器第二實施例的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明多圈絕對值編碼器第二實施例在另一視角下的結(jié)構(gòu)圖。

圖4是本發(fā)明多圈絕對值編碼器第三實施例的結(jié)構(gòu)圖。

圖5是本發(fā)明多圈絕對值編碼器第四實施例的結(jié)構(gòu)圖。

圖6是本發(fā)明多圈絕對值編碼器控制方法實施例的流程圖。

以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。

具體實施方式

多圈絕對值編碼器第一實施例：

參照圖1，圖1是多圈絕對值編碼器第一實施例的結(jié)構(gòu)圖，多圈絕對值編碼器1包括第一傳動輪11、第二傳動輪12、第一單圈絕對值編碼器13和第二單圈絕對值編碼器14，本實施例中，第一傳動輪11和第二傳動輪12采用外齒輪直接嚙合連接，第一傳動輪11的直徑大于第二傳動輪12的直徑，且第一傳動輪11的齒數(shù)大于第二傳動輪12的齒數(shù)。

第一單圈絕對值編碼器13與第一傳動輪11連接并以相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，第二單圈絕對值編碼器14與第二傳動輪12連接并以相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，單圈絕對值編碼器與傳動輪的連接是通過共軸連接的。

對于單圈絕對值編碼器可以采用光電編碼器、磁性編碼器、旋變編碼器或容柵編碼器等。

多圈絕對值編碼器第二實施例：

參照圖2和圖3，圖2和圖3是多圈絕對值編碼器第二實施例的結(jié)構(gòu)圖，多圈絕對值編碼器2包括第一傳動輪21、第二傳動輪22、第一單圈絕對值編碼器23和第二單圈絕對值編碼器24，本實施例中，第一傳動輪21采用內(nèi)齒輪，第二傳動輪22采用外齒輪，第二傳動輪22設(shè)置在第一傳動輪21內(nèi)并與第一傳動輪21連接，第一傳動輪21的直徑大于第二傳動輪22的直徑，且第一傳動輪21的齒數(shù)大于第二傳動輪22的齒數(shù)。

第一單圈絕對值編碼器23與第一傳動輪21連接并以相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，第一單圈絕對值編碼器23位于第一側(cè)上，第二單圈絕對值編碼器24與第二傳動輪22連接并以相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，第二單圈絕對值編碼器24位于背側(cè)的第二側(cè)上，單圈絕對值編碼器與傳動輪的連接是通過共軸連接的。

多圈絕對值編碼器第三實施例：

參照圖4，圖4是多圈絕對值編碼器第三實施例的結(jié)構(gòu)圖，多圈絕對值編碼器3包括第一傳動輪31、第二傳動輪32、第一單圈絕對值編碼器33和第二單圈絕對值編碼器34，本實施例中，第一傳動輪31和第二傳動輪32均采用同步帶輪，第一傳動輪31和第二傳動輪32之間通過傳送帶35或傳送鏈連接，第一傳動輪31的直徑大于第二傳動輪32的直徑，且第一傳動輪31的齒數(shù)大于第二傳動輪32的齒數(shù)。

第一單圈絕對值編碼器33與第一傳動輪31連接并以相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，第二單圈絕對值編碼器34與第二傳動輪32連接并以相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，單圈絕對值編碼器與傳動輪的連接是通過共軸連接的。

多圈絕對值編碼器第四實施例：

參照圖5，圖5是多圈絕對值編碼器第四實施例的結(jié)構(gòu)圖，多圈絕對值編碼器4包括第一傳動輪41、第二傳動輪42、第一單圈絕對值編碼器43和第二單圈絕對值編碼器44，本實施例中，第一傳動輪41和第二傳動輪42均外齒輪，第一傳動輪41和第二傳動輪42之間通過傳動齒輪45連接，第一傳動輪41的直徑大于第二傳動輪42的直徑，且第一傳動輪41的齒數(shù)大于第二傳動輪42的齒數(shù)。

第一單圈絕對值編碼器43與第一傳動輪41連接并以相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，第二單圈絕對值編碼器44與第二傳動輪42連接并以相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，單圈絕對值編碼器與傳動輪的連接是通過共軸連接的。

多圈絕對值編碼器第五實施例：

基于上述的結(jié)構(gòu)和原理，多圈絕對值編碼器的第一驅(qū)動輪還可以采用內(nèi)齒輪，第二驅(qū)動輪采用外齒輪，而第一驅(qū)動輪和第二驅(qū)動輪通過擺線針輪傳動方式連接，擺線針輪傳動是指由外齒輪的齒廓為變態(tài)擺線，內(nèi)齒輪輪齒為圓銷的一對內(nèi)嚙合齒輪和輸出機構(gòu)所組成的行星齒輪傳動。通過第五實施例也是能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的。

多圈絕對值編碼器第六實施例：

基于上述的結(jié)構(gòu)和原理，多圈絕對值編碼器的第一驅(qū)動輪還可以采用內(nèi)齒輪，第二驅(qū)動輪采用外齒輪，第一驅(qū)動輪和第二驅(qū)動力亦可采用諧波傳動方式進行連接。

驅(qū)動裝置第一實施例：

驅(qū)動裝置包括驅(qū)動電機、用于控制所述驅(qū)動電機的處理器和多圈絕對值編碼器，多圈絕對值編碼器可采用上述實施例中任一的多圈絕對值編碼器，在本實施例中，本多圈絕對值編碼器中的傳動輪還能夠充當傳動機構(gòu)使用，上述多圈絕對值編碼器均具有不同適用傳動比，適合不同使用場所，驅(qū)動電機與第一驅(qū)動輪或第二驅(qū)動輪連接，驅(qū)動裝置的輸出端與第一驅(qū)動輪或第二驅(qū)動輪連接，可根據(jù)實際需求進行選擇。

第一單圈絕對值編碼器和第二單圈絕對值編碼器分別與處理器連接，并分別向處理器輸出各自的編碼信號。

用于多圈絕對值編碼器的控制方法的實施例：

本實施例的控制方法適用于上述多圈絕對值編碼器和驅(qū)動裝置，即本控制方法可以在多圈絕對值編碼器上實現(xiàn)，只要在多圈絕對值編碼器配備相對應(yīng)的處理器和存儲器即可，本控制方法還可以在驅(qū)動裝置上實現(xiàn)。

具體地參照圖6，控制方法包括：

首先執(zhí)行步驟s1，通過輸入并使處理器獲取第一齒輪的齒數(shù)z1，和第二齒輪的齒數(shù)z2，隨后便可計算得出第一齒輪和第二齒輪的齒數(shù)差dz=z1-z2。同時還獲取單圈絕對值編碼器分辨率m，在本實施例中，兩個單圈絕對值編碼器的分辨率m相同，在實際應(yīng)用中可采用不相同的分辨率的編碼器。

隨后執(zhí)行步驟s2，獲取第一驅(qū)動輪和第二驅(qū)動輪之間的齒數(shù)差，并且在第一驅(qū)動輪和第二驅(qū)動輪發(fā)生轉(zhuǎn)動時，通過第一單圈絕對值編碼器和第二單圈絕對值編碼器能夠獲取第一驅(qū)動輪的第一單圈轉(zhuǎn)角a和第二驅(qū)動輪的第二單圈轉(zhuǎn)角b。

然后執(zhí)行步驟s3，計算第一單圈轉(zhuǎn)角和第二單圈轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)角差da=b-a，優(yōu)選地，在計算da時，當da小于-m÷2時，則da累加上分辨率m作為da，供后續(xù)計算使用。

隨后執(zhí)行步驟s4，根據(jù)轉(zhuǎn)角差、第二單圈絕對值編碼器的分辨率、齒數(shù)差、第二齒輪的齒數(shù)計算第二齒輪的轉(zhuǎn)動圈數(shù)nb，具體地，通過公式nb=da÷((m×dz)÷z2)計算，轉(zhuǎn)動圈數(shù)nb則需進行取整計算，如nb=da÷((m×dz)÷z2)=4.9，則nb=4。

最后執(zhí)行步驟s5，根據(jù)第二齒輪的轉(zhuǎn)動圈數(shù)和第二單圈轉(zhuǎn)角計算第二齒輪的多圈轉(zhuǎn)角，本實施例的多圈轉(zhuǎn)角采用編碼器的數(shù)值表示，即多圈轉(zhuǎn)角為nb×m+b。

類似的，也可以計算第一齒輪的多圈轉(zhuǎn)角。需要說明的是，本實施例中的轉(zhuǎn)角指單圈絕對值編碼器信號輸出直接或經(jīng)過偏移、比例運算對應(yīng)的數(shù)值，多圈轉(zhuǎn)角是傳動輪對應(yīng)輸出多圈的直接或經(jīng)過偏移、比例運算對應(yīng)的數(shù)值。

計算機可讀存儲介質(zhì)實施例：

計算機存儲介質(zhì)上存儲有計算機程序，計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述控制方法的步驟。

多圈絕對值編碼器第七實施例：

多圈絕對值編碼器包括處理器和存儲器，處理器用于執(zhí)行存儲器中存儲的計算機程序時實現(xiàn)如上述控制方法的步驟。

驅(qū)動裝置第二實施例：

驅(qū)動裝置包括驅(qū)動電機、用于控制所述驅(qū)動電機的處理器和存儲器，其特征在于：處理器用于執(zhí)行存儲器中存儲的計算機程序時實現(xiàn)上述控制方法的步驟。

需要說明的是，本案的計算機可以是桌上型計算機、筆記本、掌上電腦及云端服務(wù)器等計算設(shè)備，計算機亦可包括，但不僅限于，處理器、存儲器。

所稱處理器可以是中央處理單元(centralprocessingunit，cpu)，還可以是其他通用處理器、數(shù)字信號處理器(digitalsignalprocessor，dsp)、專用集成電路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、現(xiàn)成可編程門陣列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件等。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規(guī)的處理器等，所述處理器是所述多圈絕對值編碼器和驅(qū)動裝置的控制中心，利用各種接口和線路連接整個多圈絕對值編碼器、驅(qū)動裝置的各個部分。

所述存儲器可用于存儲所述計算機程序和/或模塊，所述處理器通過運行或執(zhí)行存儲在所述存儲器內(nèi)的計算機程序和/或模塊，以及調(diào)用存儲在存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)所述多圈絕對值編碼器和驅(qū)動裝置的各種功能。所述存儲器可主要包括存儲程序區(qū)和存儲數(shù)據(jù)區(qū)。此外，存儲器可以包括高速隨機存取存儲器，還可以包括非易失性存儲器，例如硬盤、內(nèi)存、插接式硬盤，智能存儲卡（smartmediacard,smc），安全數(shù)字（securedigital,sd）卡，閃存卡（flashcard）、至少一個磁盤存儲器件、閃存器件、或其他易失性固態(tài)存儲器件。

另外，所述計算機程序包括計算機程序代碼，所述計算機程序代碼可以為源代碼形式、對象代碼形式、可執(zhí)行文件或某些中間形式等。所述計算機可讀介質(zhì)可以包括：能夠攜帶所述計算機程序代碼的任何實體或裝置、記錄介質(zhì)、u盤、移動硬盤、磁碟、光盤、計算機存儲器、只讀存儲器（rom，read-onlymemory）、隨機存取存儲器（ram，randomaccessmemory）、電載波信號、電信信號以及軟件分發(fā)介質(zhì)等。

由上可見，通過結(jié)構(gòu)簡單的單圈絕對值編碼器分別對第一傳動輪和第二傳動輪的轉(zhuǎn)動角度進行檢測，同時將第一傳動輪和第二傳動輪的直徑設(shè)置成不相同，通過轉(zhuǎn)角差和直徑差便可計算得出傳動輪的多圈轉(zhuǎn)角，即實現(xiàn)通過兩個結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的單圈絕對值編碼器，構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)也較為簡單的多圈絕對值編碼器，實現(xiàn)多圈轉(zhuǎn)角的記錄。