[发明专利]使用双增量编码器电机及其编码方法

说明书

本发明公开了一种双增量编码器电机及其编码方法，使用双增量编码器电机的编码方法，包括步骤S1：高速端增量型编码器的转子与高速驱动电机的输出轴相连接，并且通过高速端增量型编码器的读数板读取高速端增量型编码器的转子的第一信息，低速端增量型编码器的转子与减速机的输出轴相连接，并且通过低速端增量型编码器的读数板读取低速端增量型编码器的转子的第二信息。本发明公开的一种双增量编码器电机及其编码方法，其通过两个增量型双编码器采集高速端和低速端的数据，然后通过游标刻线的方式进行计算获得高速驱动电机和减速机的绝对位置信息，其具有成本低、精确度高和响应高和负载强等优点。

技术领域

本发明属于高速驱动电机和减速机组成模块的角度获取技术领域，具体涉及一种使用双增量编码器电机和一种使用双增量编码器电机的编码方法。

背景技术

在需要用到大扭矩和精确定位的场合，一般使用伺服电机(高速驱动电机)+减速机(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。

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。

当高度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，造成机器人关节轴向尺寸的大大增加，且成本会显著上升。

因此，针对上述问题，予以进一步改进。

发明内容

本发明的主要目的在于提供使用双增量编码器电机及其编码方法，其通过两个增量型双编码器采集高速端和低速端的数据，然后通过游标刻线的方式进行计算获得电机的绝对位置信息，其具有成本低、精确度高和响应高和负载强等优点。

本发明的另一目的在于提供使用双增量编码器电机及其编码方法，高度端与低速端均采用增量式编码器，且两编码器仅需输出sin、cos信号，两编码器的增量码道数目分别为a和b，减速机的减速比为m：n，设置a与b的关系满足a*m与b*n互质或者a*m与b*n存在公约数，通标游标原理计算两编码器绝对角度信息。

本发明的另一目的在于提供使用双增量编码器电机及其编码方法，a*m与b*n互质时，通过同步采集并计算高速端和低速端全角度位置信息，通过偏差分析计算后得到位置偏移量θoff，并固化到计量系统中。在任一位置上电，采样计算后得到高速端编码器的码道角度位置为θ10，低速端编码器的码道角度位置为θ20。计算高速端的绝对位置P10时，需要将θoff补偿至θ20，得到低速端的补偿角度位置θ21，再将θ10和θ21做差值得到θ31，根据θ31和θ10的值，可以计算出高速端的码道序号T10(0～a-1)。最后将T10和θ10进行高低位数据融合即可得到高速端的绝对位置。

本发明的另一目的在于提供使用双增量编码器电机及其编码方法，a*m与b*n互质时，同理计算低速端的绝对位置时，需要将θoff补偿至θ10，得到高速端的补偿角度位置θ12，再将θ12和θ20做差值得到θ32，根据θ32和θ20的值，可以计算出低速端的码道序号T20(0～b-1)，最后将T20和θ20进行高低位数据融合即可得到低速端的绝对位置。