[发明专利]磁编码器、机器人关节及磁编码器的标定方法

权利要求书

1.一种磁编码器，其特征在于，包括：磁环固定部件、固定于所述磁环固定部件上的第一径向磁环和第二径向磁环、磁场传感器固定部件、以及固定于所述磁场传感器固定部件上的第一磁场传感器和第二磁场传感器；其中，所述第一径向磁环包括一对磁极，所述第二径向磁环包括至少两对磁极，所述第二径向磁环与所述第一径向磁环共轴；所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器分别对应朝向所述第一径向磁环和所述第二径向磁环；所述磁环固定部件相对所述磁场传感器固定部件旋转时，所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器分别感测所述第一径向磁环和所述第二径向磁环的磁场数据。

2.如权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，所述第一径向磁环相对所述第一磁场传感器转动一个周期，所述第一磁场传感器的读数变化范围是0～(2¹⁵-1)。

3.如权利要求2所述的磁编码器，其特征在于，所述第二径向磁环相对所述第二磁场传感器转动一个周期，所述第二磁场传感器的读数变化范围是0～(2^15+N-1-1)，其中，N为所述第二径向磁环中的磁极对数，N≥2。

4.如权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，还包括：单片机，所述单片机分别与所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器连接，以读取所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器读取的数据，并存储磁编码器的标定数值。

5.如权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器均包括两个由巨磁电阻组成的全桥电路，且两个全桥电路互相垂直。

6.如权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器均采用英飞凌TLE5012芯片。

7.一种机器人关节，其特征在于，包括如权利要求1～6中任一项所述的磁编码器、以及与所述磁编码器连接的电机编码器。

8.一种如权利要求1～6中任一项所述的磁编码器的标定方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：记录磁环固定部件相对磁场传感器固定部件旋转一个周期过程中，第一磁场传感器产生的一个周期信号的数据、第二磁场传感器产生的N个周期信号的数据、以及在第二磁场传感器产生的周期信号跳变时第一磁场传感器的所有读取数据(Index)，其中，N为第二径向磁环中的磁极对数；

S2：将第一磁场传感器产生的一个周期信号的数据(α₁)、第二磁场传感器产生的N个周期信号的数据(α₂)以及所述所有读取数据(Index)进行数据融合，以获得新的编码器地址值(Add)；

S3：读取与磁编码器连接的电机编码器的数据，对所述电机编码器的数据进行比例缩放，以获得第一缩放数值(δ)；

S4：选择基地址，在所述基地址的基础上，以新的编码器地址值(Add)为偏移地址保存所述第一缩放数值(δ)；

S5：判断磁编码器的每个地址是否都存储有对应的第一缩放数值，若无，则执行S2；反之，执行S6；

S6：磁编码器标定完成。

9.如权利要求8所述的磁编码器的标定方法，其特征在于，在S2中，包括如下步骤：

S21：根据所述在第二磁场传感器产生的周期信号跳变时第一磁场传感器的所有读取数据(Index)查找当前时刻第一磁场传感器的扇区(J)；

S22：将所述第一磁场传感器产生的一个周期信号的数据(α₁)和所述第二磁场传感器产生的N个周期信号的数据(α₂)进行数据融合，以获得初始的新的编码器数值(M)；

S23：舍去所述初始的新的编码器数值的跳动位数(T)，作为最终的新的编码器数值(Add)。