[发明专利]校准旋转编码器的方法和旋转编码器

说明书

本发明涉及一种用于校准(40)用于检测机器轴(20)的旋转角度位置(21，22)的旋转编码器(10)的方法，其中，所述旋转编码器(10)具有与机器轴(20)旋转固定地连接的至少一个激励单元(11)和与激励单元(11)在功能上协作的固定的传感器单元(12)，所述方法具有以下步骤：‑在存在第一传感器温度(T1)时，将机器轴(20)置于(41)具有预先给定的旋转速度的旋转运动中，‑在存在第一传感器温度(T1)时，在预先给定的旋转角度位置(21，22)处检测(42)第一位置测量值(31.1，32.1)，‑至少将传感器单元(12)加热(43a)或者冷却(43b)到高于或者低于第一传感器温度(T1)的第二传感器温度(T2)，‑在存在第二传感器温度(T2)时，在旋转角度位置(21，22)处检测(44)第二位置测量值(31.2，32.2)，‑确定(45)至少第二位置测量值(31.2，32.2)与额定位置测量值(31.0，32.0)之间的偏差(35)，以及‑在存在第二传感器温度(T2)时，在旋转角度位置(21，22)处将旋转编码器(10)的输出信号校正(46)所确定的偏差(35)。

技术领域

本发明涉及一种用于校准用于检测机器轴的旋转角度位置的旋转编码器的方法，其中，旋转编码器具有与机器轴抗扭转地(drehfest)连接的至少一个激励单元和与激励单元在功能上协作的固定的传感器单元。此外，本发明涉及一种用于确定校正后的旋转角度位置的旋转编码器。

背景技术

关于机器轴的当前位置的信息对于机器的精确运行是必不可少的。这种位置指示例如在设备的自动化中特别是为了控制在技术上通常是高精度的过程而起着重要的作用。因此，例如为了控制机床、机器人臂或者类似的应用，总是需要进行位置检测的系统。此外，在用于进行速度或者位置调节的电动机中也需要这样的系统，特别是用于知道转子位于哪个位置，以进行线圈控制。

增量旋转编码器用于检测位置变化，并且可以用于测量路程、行进方向或者角度变化。这种增量编码器使得仅能够检测标尺或者条形码的分度(Teilung)内的相对位置。为了确定绝对位置，需要检测一定数量的溢出的标尺分度。

绝对旋转编码器可以直接确定机器轴的绝对位置。这通常通过编码的并且相应地与轴的特定角度位置唯一地关联的扫描来实现。

为了能够实现特别高的测量精度，需要特别精确地定位和校准测量系统，特别是相对于激励单元定位和校准传感器单元。已经表明，传感器单元处的温度、特别是温度变化可能不利地影响测量系统的测量精度。外部环境影响、例如阳光照射、机器的运行或者旋转编码器电子设备本身在旋转编码器运行过程中经常可能引起这种温度变化。

例如，对于在室温下校准的旋转角度传感器，当存在升高的环境温度、例如100℃的温度时，检测到的位置值可能相对于实际的或者在室温下校准的旋转角度位置的位置值出现偏差。在温度升高时，这种与温度相关的偏差、也称为温度漂移的原因例如可能在于在旋转编码器上或者在机器上使用的材料的膨胀和/或为了进行测量而彼此对齐的构件的位置变化。后者特别是可能涉及通常布置在传感器单元中的部件、例如霍尔传感器、基于AMR的传感器、光学传感器、信号放大器和/或A/D转换器。其结果是，例如在使用旋转编码器来控制驱动电机时，错误地识别角度位置可能导致电机中的同心度波动和/或导致构件、例如机器人臂的定位误差。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是提供一种用于校准旋转编码器的方法，其中，在环境和/或传感器温度改变的情况下，也能够以相对小的开销实现旋转编码器的特别高的测量精度。

根据本发明，上述技术问题通过根据本发明的方法和根据本发明的旋转编码器来解决。在说明书和附图中列示了本发明的有利的设计方案和扩展方案。

根据本发明的用于校准用于检测机器轴的旋转角度位置的旋转编码器、特别是绝对值编码器的方法提供以下步骤：