CN112945283B - 绝对编码器的圈数解码方法、装置、系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绝对式编码器的圈数解码方法，包括：当主电源为主编码组件和备编码组件正常供电时，通过主编码组件和备编码组件输出的备编码信号，分别获得第一圈数值和第二圈数值；当主电源断电，备电源为备编码组件供电时，通过备编码组件获得第二圈数值；当主电源断电后再次上电时，根据当前时刻的当前单圈位置和码道零点位置偏差确定圈数校正值，并以校正后的当前第二圈数值作为当前圈数值输出。本申请中将备编码器组件获得圈数值校正为和主编码器确定的圈数值一致，避免主电源意外断电导致绝对位置中的圈数值不准确的问题，提高绝对式编码器的测量精度。本申请还提供了一种绝对式编码器的圈数解码装置、系统，具有上述有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及编码器测量技术领域，特别是涉及一种绝对编码器的圈数解码方法、装置、系统。
背景技术
编码器分为绝对值型和增量型，在高精度机械设备或钢铁、港口及起重等重工业行业，由于对测量的精度要求相对较高，更多情况会使用绝对式编码器。在这些重工业行业应用中。
绝对式编码器的编码组件主要包括和转轴固定连接的码盘、设置再码盘上的码道、感应码盘旋转的感应器件以及为感应器件供电的电源器件；在绝对式编码器测量工作时，通过感应器件感应码盘上码道的变化输出相应的编码信号，基于该编码信号即可解码获得编码器转轴旋转的单圈位置和多圈圈数值。但是在实际应用中电源设备存在意外断电的情况，若是在断电过程中转轴的旋转圈数在一圈以上，显然即便电源设备再次上电，也并不能确定断电时间段内的旋转圈数，导致绝对式编码器输出的绝对位置数据不准确。
为了避免绝对式编码器在电源设备断电过程中，无法进行旋转圈数的检测，可以在绝对式编码器中增加一组耗电量低的备用编码组件，并通过备用电池在电源设备断电时为其供电，利用该备用编码组件实现电源设备断电时的旋转圈数的检测；但目前这种旋转圈数检测的方式存在精度低的问题，不符合绝对式编码器对绝对位置检测的高精度要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种绝对式编码器的圈数解码方法、装置、系统，在一定程度上提高绝对式编码器的测量精度。
为解决上述技术问题，本发明提供一种绝对式编码器的圈数解码方法，包括：
当所述主电源为所述主编码组件和所述备编码组件正常供电时，采集所述主编码组件输出的主编码信号和所述备编码组件输出的备编码信号；
对所述主编码信号进行解码运算，获得并输出包括第一圈数值和单圈位置的绝对位置；对所述备编码信号进行解码运算，获得并记录第二圈数值；
当所述主电源断电，所述备电源为所述备编码组件供电时，采集所述备编码组件输出的备编码信号，并获得第二圈数值；
当所述主电源断电后再次上电时，根据当前时刻的当前单圈位置和码道零点位置偏差确定圈数校正值，根据所述圈数校正值对当前第二圈数值校正并以校正后的所述当前第二圈数值作为当前圈数值输出，其中，所述码道零点偏差为所述主编码组件的码盘和所述备编码组件的码盘之间的零点位置偏差。
可选地，根据当前时刻的当前单圈位置和码道零点位置偏差确定圈数校正值，包括：
当所述当前单圈位置和起始基点均位于第一区间或均位于第二区间时，则所述圈数校正值为0；
若所述绝对式编码器的转轴旋转时，所述主编码组件的第一码道零点落后于所述备编码组件的第二码道零点，则当所述当前单圈位置和所述起始基点分别位于所述第一区间和所述第二区间两个区间中的不同区间，则所述圈数校正值为-1；
若所述绝对式编码器的转轴旋转时，所述备编码组件的第二码道零点落后于所述主编码组件的第一码道零点，则当所述当前单圈位置和所述起始基点分别位于所述第一区间和所述第二区间两个区间中的不同区间，则所述圈数校正值为1；
其中，所述起始基点为所述绝对式编码器第一次开始工作时的起始角度位置点；所述第一区间为所述第一码道零点和所述第二码道零点之间的锐角区间；所述第二区间为码盘一圈所述第一区间之外的角度位置区间。
可选地，确定所述当前单圈位置是否位于所述第一区间的过程，包括：
根据所述主编码组件输出的当前主编码信号解码获得第一当前单圈位置；
根据预先对所述主编码组件的码盘划分的四个象限区间，确定所述第一当前圈数位置所在的第一当前象限区间；
根据所述备编码组件输出的当前备编码信号，以及预先对所述备编码组件的码盘划分的四个象限区间，确定当前备编码信号对应的所述第二当前圈数位置所在的第二当前象限区间；
若所述第一当前象限区间和所述第二当前象限区间中的一个当前象限区间为第一象限区间，另一当前象限区间为第四象限区间，则所述当前单圈位置位于所述第一区间；
其中，所述主编码组件的码盘和所述备编码组件的码盘的四个象限区间的划分均是以两个所述码盘各自的码道零点位置为起点沿所述码盘的旋转方向每90度区间为一个象限区间分别依次划分第一象限区间、第二象限区间、第三象限区间以及第四象限区间。
可选地，确定当前备编码信号对应的所述第二当前圈数位置所在的第二当前象限区间的过程，包括：
根据所述备编码组件的两个霍尔传感器感应随转轴旋转的磁钢的磁场变化输出的两组正交方波信号的大小，确定所述第二当前象限区间；
其中两组所述正交方波信号均为二分之一周期为高电平信号，二分之一周期为低电平信号，两组所述正交方波信号相位差为90度。
一种绝对式编码器的圈数解码装置，包括：
数据采集模块，用于当主电源为主编码组件和备编码组件正常供电时，采集所述主编码组件输出的主编码信号和所述备编码组件输出的备编码信号；
第一运算模块，用于对所述主编码信号进行解码运算，获得并输出包括第一圈数值和单圈位置的绝对位置；对所述备编码信号进行解码运算，获得并记录第二圈数值；
第二运算模块，用于当所述主电源断电，备电源为所述备编码组件供电时，采集所述备编码组件输出的备编码信号，并获得第二圈数值；
第三运算模块，用于当所述主电源断电后再次上电时，根据当前时刻的当前单圈位置和码道零点位置偏差确定圈数校正值，根据所述圈数校正值对当前第二圈数值校正并以校正后的所述当前第二圈数值作为当前圈数值输出，其中，所述码道零点偏差为所述主编码组件的码盘和所述备编码组件的码盘之间的零点位置偏差。
可选地，所述第三运算模块包括：
第一校正单元，用于当所述当前单圈位置和起始基点均位于第一区间或均位于第二区间时，则所述圈数校正值为0；
第二校正单元若所述绝对式编码器的转轴旋转时，所述主编码组件的第一码道零点落后于所述备编码组件的第二码道零点，则当所述当前单圈位置和所述起始基点分别位于所述第一区间和所述第二区间两个区间中的不同区间，则所述圈数校正值为-1；
第三校正单元，用于若所述绝对式编码器的转轴旋转时，所述备编码组件的第二码道零点落后于所述主编码组件的第一码道零点，则当所述当前单圈位置和所述起始基点分别位于所述第一区间和所述第二区间两个区间中的不同区间，则所述圈数校正值为1；
其中，所述起始基点为所述绝对式编码器第一次开始工作时的起始角度位置点；所述第一区间为所述第一码道零点和所述第二码道零点之间的锐角区间；所述第二区间为码盘一圈所述第一区间之外的角度位置区间。
可选地，所述第三运算模块包括：
第一象限定位单元，用于根据所述主编码组件输出的当前主编码信号解码获得第一当前单圈位置；根据预先对所述主编码组件的码盘划分的四个象限区间，确定所述第一当前圈数位置所在的第一当前象限区间；
第二象限定位单元，用于根据所述备编码组件输出的当前备编码信号，以及预先对所述备编码组件的码盘划分的四个象限区间，确定当前备编码信号对应的所述第二当前圈数位置所在的第二当前象限区间；
单圈区间定位单元，用于若所述第一当前象限区间和所述第二当前象限区间中的一个当前象限区间为第一象限区间，另一当前象限区间为第四象限区间，则所述当前单圈位置位于所述第一区间；
其中，所述主编码组件的码盘和所述备编码组件的码盘的四个象限区间的划分均是以两个所述码盘各自的零点位置为起点沿所述码盘的旋转方向每90度区间为一个象限区间分别依次划分第一象限区间、第二象限区间、第三象限区间以及第四象限区间。
一种绝对式编码器的圈数解码系统，包括主编码组件、备编码组件、主电源、备电源和MCU芯片；所述备编码组件为比所述主编码组件耗能少且精度低的编码组件；
其中，所述主电源用于为所述主编码组件和所述备编码组件供电；
所述备电源用于当所述主电源断电时，为所述备编码组件供电；
所述MCU芯片用于执行实现如上任一项所述的绝对式编码器的圈数解码方法的步骤。
可选地，所述主编码组件为第一光电编码组件；所述备编码组件为磁编码组件；所述备编码组件包括所述备编码组件包括和所述绝对编码器的转轴固定连接的磁钢以及设置在所述磁钢外周部的磁场传感器。
可选地，所述磁场传感器包括正交设置在所述磁钢外周部的两个霍尔传感器。
本发明所提供的一种绝对式编码器的圈数解码方法，包括：当主电源为主编码组件和备编码组件正常供电时，采集主编码组件输出的主编码信号和备编码组件输出的备编码信号；对主编码信号进行解码运算，获得并输出包括第一圈数值和单圈位置的绝对位置；对备编码信号进行解码运算，获得并记录第二圈数值；当主电源断电，备电源为备编码组件供电时，采集备编码组件输出的备编码信号，并获得第二圈数值；当主电源断电后再次上电时，根据当前时刻的当前单圈位置和码道零点位置偏差确定圈数校正值，根据圈数校正值对当前第二圈数值校正并以校正后的当前第二圈数值作为当前圈数值输出，其中，码道零点偏差为主编码组件的码盘和备编码组件的码盘之间的零点位置偏差。
本申请中考虑到主编码组件和备编码组件的码道零点不同，导致备编码组件获得的圈数值和备编码组件的圈数值并不一定一致。为此，本申请中在主电源能够正常供电时，主编码组件和备编码组件独立进行旋转圈数的累计，而在断电后重新上电时则依据上电时刻的单圈位置信息和两个编码组件的零点差异确定备编码组件获得的圈数值的圈数校正值，进而将备编码器组件获得圈数值校正为和主编码器确定的圈数值一致，由此获得绝对位置信息中更为准确的圈数值，避免主电源意外断电导致绝对位置中的圈数值不准确的问题，提高绝对式编码器的测量精度。
本申请还提供了一种绝对式编码器的圈数解码装置、系统，具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的绝对式编码器的圈数解码方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的主编码组件和备编码的码盘相对位置示意图；
图3为本申请实施例提供的磁编码组件的结构示意图；
图4为图3中的两个霍尔传感器输出的感应信号示意图；
图5为本发明实施例提供的绝对式编码器的圈数解码装置的结构框图。
具体实施方式
在绝对式编码器的实际应用中，主电源对编码器中感应读取编码信号的传感部件供电过程中，不可避免的会因为各种意外情况出现断电，进而无法检测读取断电时间段内编码器转轴的旋转圈数。
为此可以在绝对式编码器的内部冗余设置一个备电源，在主电源断电时提供电能。但是限于安装空间受限，备电源的尺寸一般非常小，相应地，该备电源可供电的电量也非常有限。为了尽可能的减少备电源的电量消耗，可以在编码器中进一步地冗余增加一组编码组件，当然，可以理解的是，该编码组件的耗电量是小于绝对式编码器中原有的编码组件，使得主电源无法正常供电过程中，备电源可以仅仅对新增的编码组件进行供电，通过新增的编码组件在主电源断电期间实现旋转角度的检测。而在主电源重新供电时，基于主电源断电器件检测的旋转角度为基础，重新利用原有的编码组件进行旋转角度检测。
但是，两组不同的编码组件至于同一编码器中，两组编码组件的码盘均需要和转轴固定连接，而两组码盘的码道零点往往难以实现对齐，也即是说两组编码组件中码盘同步旋转但是检测获得的旋转角度位置却不一致，也就导致主电源重新上电后，参照新增编码组件测得的断电时间段内的旋转圈数，确定原编码组件码盘在主电源断电时间段内的旋转圈数产生困难。
为此，本申请中提供了一种能够实现两组编码组件在码道零点不对齐的情况，实现检测的绝对位置一致性的技术方案。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，图1为本申请实施例提供的绝对式编码器的圈数解码方法的流程示意图，图2为本申请实施例提供的主编码组件和备编码的码盘相对位置示意图。本申请中所提供的绝对式编码器的圈数解码方法中主要包括主编码组件、备编码组件、主电源、备电源等部件；其中，备编码组件比主编码组件耗能少。当然还包括对编码信号进行解码的MCU芯片等部件，不再一一列举。
可以理解的是，本实施例中所指的主编码组件和备编码组件是指包括和转轴固定连接，可以随转轴旋转而旋转的码盘、以及检测码盘旋转的感应器件，该感应器件通过感应监测码盘的旋转输出感应获得的编码信号，通过MCU芯片等采集到编码信号即可对该编码信号进行解码运算，获得转轴当前旋转的绝对位置信息。该绝对位置信息中，包括转轴的单圈位置和旋转的圈数值。
以光电编码组件为主编码组件，磁编码组件为备编码组件为例，光电编码组件中的读数头需要包括发光部件和光电传感器，基于光电传感器输出的电信号可以输出高精度的绝对位置。而磁编码组件的感应部件仅仅包括磁场传感器即可，无需发光耗电，耗能更低；当然基于磁场传感器输出的磁编码信号解码获得的绝对位置精度更低。
对于包括上述部件的绝对式编码器的圈数解码方法，可以包括：
S11：当主电源为主编码组件和备编码组件正常供电时，采集主编码组件输出的主编码信号和备编码组件输出的备编码信号。
可以理解的是，本实施例中的主编码信号也即是主编码组件中的感应部件感应主编码组件中的码盘旋转输出的信号；同理备编码信号也即是备编码组件中的感应部件感应备编码组件中的码盘旋转输出的信号。
S12：对主编码信号进行解码运算，获得并输出包括第一圈数值和单圈位置的绝对位置；对备编码信号进行解码运算，获得并记录第二圈数值。
基于主编码信号和备编码信号进行解码运算，即可分别获得主编码信号对应的第一圈数值(即累计旋转的圈数)以及单圈位置，以及备编码信号对应的第二圈数值。当然，理论上而言，备编码信号也是可以解码获得一组单圈位置信息的。但如前所述，备编码组件的耗能低，检测精度低，其解码获得的单圈位置信息一般精度相对偏低。而本实施例中也主要是为了确定并记录其解码获得的圈数信息。
参考图2，在实际安装中，主编码组件的第一码盘和备编码组件的第二码盘应当是共轴安装在转轴上的，从俯视的角度正好形成如图2所示的两个同心圆盘。图2中，第一码盘的码道零点即第一码盘码道上的直线OA所在位置，第二码盘的码道零点即为第二码盘的码道上直线OE所在的位置。第一码盘和第二码盘是相对固定的，而因为制造工艺和材料的选择等等各方面的原因，直线OA和直线OE从图2所示的角度来看，是难以重合的，而是存在一个锐角夹角m。
那么，以直线OI为单圈位置所在直线，那么当直线OI旋转经过直线OA显然，基于主编码信号确定的圈数值则加1，而此时OI尚且未经过直线OE，显然备编码器信号确定的圈数值并不增加1，由此可见，主编码组件和备编码组件确定的圈数值存在不一致的问题。
但是，在主电源供电情况下，主编码组件能够实现绝对位置中的圈数值和单圈位置的高精度检测，因此此时主要以主编码组件测得的第一圈数值作为绝对式编码器测得的圈数值输出；而备编码组件测得的第二圈数值仅仅作为记录存储。
S13：当主电源断电，备电源为备编码组件供电时，采集备编码组件输出的备编码信号，并获得第二圈数值。
在主电源断电时间时，采用供电能力更小的备电源仅仅为备编码组件供电，保证备编码组件不间断的感应码盘旋转并输出备编码信号，由此即可通过该备编码信号解码获得第二圈数值；当然这一第二圈数值是基于主电源断电之前确定的第二圈数值基础上累加新增圈数值获得的。
而在主电源断电过程中，无法对主编码组件供电，也就无法输出编码信号从而无法获得绝对位置的相关信息。
S14：当主电源断电后再次上电时，根据当前时刻的当前单圈位置和码道零点位置偏差确定圈数校正值，根据圈数校正值对当前第二圈数值校正并以校正后的当前第二圈数值作为当前圈数值输出，其中，码道零点偏差为主编码组件的码盘和备编码组件的码盘之间的零点位置偏差。
在主电源断电的时间段中，主编码组件无法输出编码信号，而在再次上电之后，主编码组件可以获得重新输出主编码信号，但是基于该主编码信号仅仅只能够确定重新上电的单圈位置，而无法获知主电源断电时间段内一共码盘累计旋转了几圈。而此时过程中备编码组件持续不间断的对码盘的旋转圈数进行检测。那么，在主电源断电后再次上电时，即可基于备编码组件对应的第二圈数值间接获得和主编码组件的码盘实际旋转圈数一致的圈数值。
如前所述，主编码组件的码道零点和备编码组件的码道零点是存在差异的，导致二者对圈数值的累加统计存在不同步性，因此，不能直接将备编码组件对应的第二圈数值作为主编码组件的第一圈数值输出。因此，本申请中基于当前单圈位置信息和码道零点之间的差异，确定第二圈数值相对于正确的第一圈数值的一个校正圈数值，也可以理解为第一圈数值和第二圈数值之间的差异值。基于该校正圈数值对第二圈数值进行校正后，也就和主编码组件码盘旋转到当前单圈位置实际累加的第一圈数值一致，由此即可将校正后的第二圈数值作为绝对位置中的圈数值输出。
综上所述，本申请中通过在绝对式编码器中设置备编码组件，在主编码组件无论是否能够正常工作时，均能够持续的检测获得转轴旋转的圈数值，由此即可将该备编码组件获得的圈数值作为主编码组件的备用圈数值数据，在主编码组件意外不能实现圈数检测时，仍然能够输出绝对位置中的圈数值；并且还进一步地考虑到主备编码组件中两个码道零点的差异性导致圈数累加不同的问题，进而在利用备编码组件获得的圈数值时，还对该圈数值进行校正，从而实现两个编码组件获得的圈数值的一致性，实现主编码组件不可用时也能准确对旋转圈数进行检测，提高绝对编码器的测量精度。
下面将以具体实施例对基于当前单圈位置和码道零点偏差确定圈数矫正值的过程进行详细介绍。
在本申请的一种可选地实施例中，根据当前时刻的当前单圈位置和码道零点位置偏差确定圈数校正值的过程可以包括：
当当前单圈位置和起始基点均位于第一区间或均位于第二区间时，则圈数校正值为0；
若绝对式编码器的转轴旋转时，主编码组件的第一码道零点落后于备编码组件的第二码道零点，则当当前单圈位置和起始基点分别位于第一区间和第二区间两个区间中的不同区间，则圈数校正值为-1；
若绝对式编码器的转轴旋转时，备编码组件的第二码道零点落后于主编码组件的第一码道零点，则当当前单圈位置和起始基点分别位于第一区间和第二区间两个区间中的不同区间，则圈数校正值为1；
其中，起始基点为绝对式编码器第一次开始工作时的起始角度位置点；第一区间为第一码道零点和第二码道零点之间的锐角区间；第二区间为码盘一圈第一区间之外的角度位置区间。
参考图2，本实施例中所指的起始基点为绝对式编码器出厂后开始工作读取位置数据的第一个单圈位置点。该起始基点可以是码盘上任意一个位置点，对此本申请中不做具体限制。本实施例中的第一区间也即是图2中OA和OE之间的锐角夹角m所对应的扇形区间；而第二区间也即是码盘上除了第一区间之外的扇形区间。
以光电编码组件为例，基于编码器工作时码盘旋转的基本原理可知，当码盘上码道的零点位置每经过一次读数头，圈数值就增加1。而本申请中两个编码组件的零点位置不重合，经过零点位置的时间也就不一致，进而导致圈数值计数不一致。
而两个码盘对圈数值计数的差异又和当前单圈位置，也即是读数头读取的单圈位置以及起始基点相关。
如图2所示，如果起始基点和当前单圈位置均位于第一区间或者均位于第二区间。显然，无论两个码盘是顺时针转动还是逆时针转动，两个码道零点旋转经过类似于感应部件的次数也就是相同的。此时，主编码组件和备编码组件两个编码组件检测获得的圈数值是一致的，相应的校正圈数值也就为0。
而当起始基点和当前单圈位置不位于同一个区间，则主编码组件和备编码组件的码道零点经过感应部件的次数也就并不相同，获得的圈数值也不一致。
参考图2，以码盘逆时针旋转为例，若以OM1所在直线的角度位置为起始基点，也即起始基点在第二区域，显然在码盘旋转过程中，因为码盘逆时针旋转，会先读取到OE所在的角度位置之后再读取到OA所在的角度位置，也即主编码组件的第一码道零点落后于备编码组件的第二码道零点，也即是说备编码组件对圈数值计数是会先累加1，而主编码组件需要在读取的单圈位置经过第一码道零点后才会累加1。显然，若是当前单圈位置位于第一区域，备编码组件获得的第二圈数值显然要比主编码组件的第一圈数值多1。因此，此时第二圈数值相对于第一圈数值的圈数校正值显然等于-1。
同理，当以OM2所在直线的角度位置为起点基点，也即起始基点在第一区域。若主编码组件的第一码道零点扔落后于备编码组件的第二码道零点，也即码盘顺时针旋转，感应部件先检测经过第二码道零点再依次经过第二区间的各个角度位置后，才检测到第一码道零点，因此，若是当前单圈位置为第二区间的角度位置，也即是感应部件还未监测到第一码道零点。显然，备编码组件获得的第二圈数值还是要比主编码组件的第一圈数值多1。因此，此时第二圈数值相对于第一圈数值的圈数校正值显然等于-1。
若以OM1所在直线的角度位置为起始基点，也即起始基点在第二区域，以码盘顺时针旋转为例，显然会先读取到OA所在的角度位置之后再读取到OE所在的角度位置，也即备编码组件的第二码道零点落后于主编码组件的第一码道零点，和上述原理类似，感应部件应当是先依次经过第二区间的各个角度位置后，检测到第一码道零点位置，再进入到第一区间，之后才检测到第二码道零点。若是当前单圈位置为第一区间的角度位置，也即是感应部件还未监测到第二码道零点。显然，备编码组件获得的第二圈数值还是要比主编码组件的第一圈数值少1。因此，此时第二圈数值相对于第一圈数值的圈数校正值显然等于1。
同理，当以OM2所在直线的角度位置为起点基点，也即起始基点在第一区域。依然是备编码组件的第二码道零点落后于主编码组件的第一码道零点，即码盘逆时针旋转。显然，备编码组件获得的第二圈数值还是要比主编码组件的第一圈数值少1。因此，此时第二圈数值相对于第一圈数值的圈数校正值显然等于1。
由此可见，在实际应用过程中，可以依据当前单圈位置和起始基点所处的区间位置选择对应的圈数校正值，进而实现依据备编码组件获得的第二圈数值确定主编码组件的第一圈数值。
可选地，如上所述，在确定校正圈数值时需要确定当前单圈位置属于第一区域还是第二区域。为此在本申请的另一可选地实施例中，确定当前单圈位置所属区域的过程可以包括：
S141：根据主编码组件输出的当前主编码信号解码获得第一当前单圈位置。
S142：根据预先对主编码组件的码盘划分的四个象限区间，确定第一当前圈数位置所在的第一当前象限区间。
S143：根据备编码组件输出的当前备编码信号，以及预先对备编码组件的码盘划分的四个象限区间，确定当前备编码信号对应的第二当前圈数位置所在的第二当前象限区间。
S144：若第一当前象限区间和第二当前象限区间中的一个当前象限区间为第一象限区间，另一当前象限区间为第四象限区间，则当前单圈位置位于第一区间。
其中，主编码组件的码盘和备编码组件的码盘的四个象限区间的划分均是以两个码盘各自的码道零点位置为起点沿码盘的旋转方向每90度区间为一个象限区间分别依次划分第一象限区间、第二象限区间、第三象限区间以及第四象限区间。
如前所述，因为第一码盘和第二码盘的码道零点不对齐，显然，主编码组件和备编码组件检测的同一单圈位置时，输出的单圈角度位置数据也是存在一个m角度的差值的。
此外，一般情况下，主编码组件和备编码组件之间的码道零点差值往往也是难以精准检测的。为此，本实施例中对两个码盘的码道进行象限区间的划分。
参考图2，在对主编码组件的第一码盘和备编码组件的第二码盘进行象限划分时，以码盘逆时针旋转为例。每90度的区间作为一个象限。显然，对于第一码盘则有：第一象限区间为弧AB之间的角度位置区间；第二象限区间为弧BC之间角度位置区间；第三象限区间为弧CD之间的角度位置区间；第四象限区间为弧DA之间的角度位置区间。
对于第二码盘则有：第一象限区间为弧EF之间的角度位置区间；第二象限区间为弧FG之间角度位置区间；第三象限区间为弧GH之间的角度位置区间；第四象限区间为弧HE之间的角度位置区间。
显然，第一区间是位于第一码盘的第四象限区间而位于第二码盘的第一象限区间。
如果码盘是顺时针旋转的，按照上述相同原理划分象限区域，显然可以确定，第一区间位于第一码盘的第一象限区间且位于第二码盘的第四象限区间。
也就是说，如果当前单圈位置位于两个码盘中的象限区域一个是第一象限区域一个是第四象限区域，则说明当前单圈位置位于第一区间。后续即可以此为依据判断当前单圈位置是否属于第一区间。
为此，本实施例中可以直接分别基于第一编码信号确定当前单圈位置在第一码盘中的哪一象限区间，并基于第二编码信号确定当前单圈位置在第二码盘中的哪一象限区间，结合确定的两个象限区间即可确定当前单圈位置是否位于第一区间。
对于第一编码信号，显然可以解码运算获得精准的角度位置数据，由此可以准确划定其在第一码盘所属的象限区间。对于第二编码信号，一般情况下也可以解码获得单圈位置对应的角度位置数据，只是相对而言，精度更低，但是因为仅仅只需要判断其所属的象限区间，因此，即便是精度偏低，一般情况下也不影响其在第二码盘所属象限的判断。
在本申请的一种可选地实施例中，确定当前备编码信号对应的第二当前圈数位置所在的第二当前象限区间的过程可以包括：
根据备编码组件的两个霍尔传感器感应随转轴旋转的磁钢的磁场变化输出的两组正交方波信号的大小，确定第二当前象限区间；
其中两组正交方波信号均为二分之一周期为高电平信号，二分之一周期为低电平信号，两组正交方波信号相位差为90度。
参考图3和图4，图3为本申请实施例提供的磁编码组件的结构示意图。图3中是以备编码组件为磁编码组件为例进行说明，该磁编码组件可包括设置在转轴顶部的一个圆形磁钢1，且半圆形部分未N极另外半圆部分未S极，还包括两个霍尔传感器2，两个霍尔传感器2的测量方向相互垂直，相应地，如图4所示，图4为图3中的两个霍尔传感器输出的感应信号示意图。
显然，基于图4可以看出对应于磁编码组件的不同象限区间，输出的两个高低电平信号各不相同，在当前位置位于磁码盘(即磁钢1)的码道的第一象限区域至第四象限区间时，两个霍尔传感器2输出的高低电平信号分别为(0，0)、(0，1)、(1，1)、(1，0)，由此可见在本实施例中无需对根据磁编码信号进行当前单圈位置的解码，仅仅根据两个霍尔传感器输出的高低电平信号，即可简单快速的确定当前单圈位置所在的象限区间。
下面对本发明实施例提供的绝对式编码器的圈数解码装置进行介绍，下文描述的绝对式编码器的圈数解码装置与上文描述的绝对式编码器的圈数解码方法可相互对应参照。
图5为本发明实施例提供的绝对式编码器的圈数解码装置的结构框图，参照图5中的绝对式编码器的圈数解码装置可以包括：
绝对式编码器包括主编码组件、备编码组件、主电源、备电源；其中，备编码组件比主编码组件耗能少；圈数解码装置包括：
数据采集模块100，用于当主电源为主编码组件和备编码组件正常供电时，采集主编码组件输出的主编码信号和备编码组件输出的备编码信号；
第一运算模块200，用于对主编码信号进行解码运算，获得并输出包括第一圈数值和单圈位置的绝对位置；对备编码信号进行解码运算，获得并记录第二圈数值；
第二运算模块300，用于当主电源断电，备电源为备编码组件供电时，采集备编码组件输出的备编码信号，并获得第二圈数值；
第三运算模块400，用于当主电源断电后再次上电时，根据当前时刻的当前单圈位置和码道零点位置偏差确定圈数校正值，根据圈数校正值对当前第二圈数值校正并以校正后的当前第二圈数值作为当前圈数值输出，其中，码道零点偏差为主编码组件的码盘和备编码组件的码盘之间的零点位置偏差。
在本申请的一种可选地实施例中，所述第三运算模块400包括：
第一校正单元，用于当所述当前单圈位置和起始基点均位于第一区间或均位于第二区间时，则所述圈数校正值为0；
第二校正单元，用于若所述绝对式编码器的转轴旋转时，所述主编码组件的第一码道零点落后于所述备编码组件的第二码道零点，则当所述当前单圈位置和所述起始基点分别位于所述第一区间和所述第二区间两个区间中的不同区间，则所述圈数校正值为-1；
第三校正单元，用于若所述绝对式编码器的转轴旋转时，所述备编码组件的第二码道零点落后于所述主编码组件的第一码道零点，则当所述当前单圈位置和所述起始基点分别位于所述第一区间和所述第二区间两个区间中的不同区间，则所述圈数校正值为1；
其中，所述起始基点为所述绝对式编码器第一次开始工作时的起始角度位置点；所述第一区间为所述第一码道零点和所述第二码道零点之间的锐角区间；所述第二区间为码盘一圈所述第一区间之外的角度位置区间。
在本申请的一种可选地实施例中，所述第三运算模块400包括：
第一象限定位单元，用于根据所述主编码组件输出的当前主编码信号解码获得第一当前单圈位置；根据预先对所述主编码组件的码盘划分的四个象限区间，确定所述第一当前圈数位置所在的第一当前象限区间；
第二象限定位单元，用于根据所述备编码组件输出的当前备编码信号，以及预先对所述备编码组件的码盘划分的四个象限区间，确定当前备编码信号对应的所述第二当前圈数位置所在的第二当前象限区间；
单圈区间定位单元，用于若所述第一当前象限区间和所述第二当前象限区间中的一个当前象限区间为第一象限区间，另一当前象限区间为第四象限区间，则所述当前单圈位置位于所述第一区间；
其中，所述主编码组件的码盘和所述备编码组件的码盘的四个象限区间的划分均是以两个所述码盘各自的零点位置为起点沿所述码盘的旋转方向每90度区间为一个象限区间分别依次划分第一象限区间、第二象限区间、第三象限区间以及第四象限区间。
在本申请的一种可选地实施例中，第二象限定位单元用于根据所述备编码组件的两个霍尔传感器感应随转轴旋转的磁钢的磁场变化输出的两组正交方波信号的大小，确定所述第二当前象限区间；其中两组所述正交方波信号均为二分之一周期为高电平信号，二分之一周期为低电平信号，两组所述正交方波信号相位差为90度。
本实施例的绝对式编码器的圈数解码装置用于实现前述的绝对式编码器的圈数解码方法，因此绝对式编码器的圈数解码装置中的具体实施方式可见前文中的绝对式编码器的圈数解码方法的实施例部分，在此不再赘述。
本申请还进一步地提供了一种绝对式编码器的圈数解码系统，包括主编码组件、备编码组件、主电源、备电源和MCU芯片；备编码组件为比主编码组件耗能少且精度低的编码组件；
其中，主电源用于为主编码组件和备编码组件供电；
备电源用于当主电源断电时，为备编码组件供电；
MCU芯片用于执行实现如上任一项所述的绝对式编码器的圈数解码方法的步骤。
以主编码组件为光电编码组件，备编码组件为磁编码组件为例进行说明，显然，对于磁编码组件而言，光编码组件一般情况下更为耗能。而对于磁编码组件而言，主要作用是为了解码获得旋转圈数，因此磁编码组件可以选择精度较低，甚至完全无法精准解码出单圈位置的编码组件。如图4所示，图4中包含磁钢、两个正交设置的磁场传感的磁编码组件即可为本申请中磁编码组件的一种可行的实施例。
当然，在实际应用中，磁编码组件还可以仅仅包括一个磁铁和一个磁感传感器，磁铁没经过磁感传感器一次，就输出一个磁场信号等等，也能够实现本申请中的技术方案，对此本申请中不再赘述。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种绝对式编码器的圈数解码方法，其特征在于，包括：
当主电源为主编码组件和备编码组件正常供电时，采集所述主编码组件输出的主编码信号和所述备编码组件输出的备编码信号；
对所述主编码信号进行解码运算，获得并输出包括第一圈数值和单圈位置的绝对位置；对所述备编码信号进行解码运算，获得并记录第二圈数值；
当所述主电源断电，备电源为所述备编码组件供电时，采集所述备编码组件输出的备编码信号，并获得第二圈数值；
当所述主电源断电后再次上电时，根据当前时刻的当前单圈位置和码道零点位置偏差确定圈数校正值，根据所述圈数校正值对当前第二圈数值校正并以校正后的所述当前第二圈数值作为当前圈数值输出，其中，所述码道零点位置偏差为所述主编码组件的码盘和所述备编码组件的码盘之间的零点位置偏差；
所述根据当前时刻的当前单圈位置和码道零点位置偏差确定圈数校正值，包括：
当所述当前单圈位置和起始基点均位于第一区间或均位于第二区间时，则所述圈数校正值为0；
若所述绝对式编码器的转轴旋转时，所述主编码组件的第一码道零点落后于所述备编码组件的第二码道零点，则当所述当前单圈位置和所述起始基点分别位于所述第一区间和所述第二区间两个区间中的不同区间，则所述圈数校正值为-1；
若所述绝对式编码器的转轴旋转时，所述备编码组件的第二码道零点落后于所述主编码组件的第一码道零点，则当所述当前单圈位置和所述起始基点分别位于所述第一区间和所述第二区间两个区间中的不同区间，则所述圈数校正值为1；
其中，所述起始基点为所述绝对式编码器第一次开始工作时的起始角度位置点；所述第一区间为所述第一码道零点和所述第二码道零点之间的锐角区间；所述第二区间为码盘一圈所述第一区间之外的角度位置区间；
确定所述当前单圈位置是否位于所述第一区间的过程，包括：
根据所述主编码组件输出的当前主编码信号解码获得第一当前单圈位置；
根据预先对所述主编码组件的码盘划分的四个象限区间，确定第一当前圈数位置所在的第一当前象限区间；
根据所述备编码组件输出的当前备编码信号，以及预先对所述备编码组件的码盘划分的四个象限区间，确定当前备编码信号对应的第二当前圈数位置所在的第二当前象限区间；
若所述第一当前象限区间和所述第二当前象限区间中的一个当前象限区间为第一象限区间，另一当前象限区间为第四象限区间，则所述当前单圈位置位于所述第一区间；
其中，所述主编码组件的码盘和所述备编码组件的码盘的四个象限区间的划分均是以两个所述码盘各自的码道零点位置为起点沿所述码盘的旋转方向每90度区间为一个象限区间分别依次划分第一象限区间、第二象限区间、第三象限区间以及第四象限区间。
2.如权利要求1所述的绝对式编码器的圈数解码方法，其特征在于，确定当前备编码信号对应的所述第二当前圈数位置所在的第二当前象限区间的过程，包括：
根据所述备编码组件的两个霍尔传感器感应随转轴旋转的磁钢的磁场变化输出的两组正交方波信号的大小，确定所述第二当前象限区间；
其中两组所述正交方波信号均为二分之一周期为高电平信号，二分之一周期为低电平信号，两组所述正交方波信号相位差为90度。
3.一种绝对式编码器的圈数解码装置，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于当主电源为主编码组件和备编码组件正常供电时，采集所述主编码组件输出的主编码信号和所述备编码组件输出的备编码信号；
第一运算模块，用于对所述主编码信号进行解码运算，获得并输出包括第一圈数值和单圈位置的绝对位置；对所述备编码信号进行解码运算，获得并记录第二圈数值；
第二运算模块，用于当所述主电源断电，备电源为所述备编码组件供电时，采集所述备编码组件输出的备编码信号，并获得第二圈数值；
第三运算模块，用于当所述主电源断电后再次上电时，根据当前时刻的当前单圈位置和码道零点位置偏差确定圈数校正值，根据所述圈数校正值对当前第二圈数值校正并以校正后的所述当前第二圈数值作为当前圈数值输出，其中，所述码道零点位置偏差为所述主编码组件的码盘和所述备编码组件的码盘之间的零点位置偏差；
所述根据当前时刻的当前单圈位置和码道零点位置偏差确定圈数校正值，包括：
当所述当前单圈位置和起始基点均位于第一区间或均位于第二区间时，则所述圈数校正值为0；
若所述绝对式编码器的转轴旋转时，所述主编码组件的第一码道零点落后于所述备编码组件的第二码道零点，则当所述当前单圈位置和所述起始基点分别位于所述第一区间和所述第二区间两个区间中的不同区间，则所述圈数校正值为-1；
若所述绝对式编码器的转轴旋转时，所述备编码组件的第二码道零点落后于所述主编码组件的第一码道零点，则当所述当前单圈位置和所述起始基点分别位于所述第一区间和所述第二区间两个区间中的不同区间，则所述圈数校正值为1；
其中，所述起始基点为所述绝对式编码器第一次开始工作时的起始角度位置点；所述第一区间为所述第一码道零点和所述第二码道零点之间的锐角区间；所述第二区间为码盘一圈所述第一区间之外的角度位置区间；
确定所述当前单圈位置是否位于所述第一区间的过程，包括：
根据所述主编码组件输出的当前主编码信号解码获得第一当前单圈位置；
根据预先对所述主编码组件的码盘划分的四个象限区间，确定第一当前圈数位置所在的第一当前象限区间；
根据所述备编码组件输出的当前备编码信号，以及预先对所述备编码组件的码盘划分的四个象限区间，确定当前备编码信号对应的第二当前圈数位置所在的第二当前象限区间；
若所述第一当前象限区间和所述第二当前象限区间中的一个当前象限区间为第一象限区间，另一当前象限区间为第四象限区间，则所述当前单圈位置位于所述第一区间；
其中，所述主编码组件的码盘和所述备编码组件的码盘的四个象限区间的划分均是以两个所述码盘各自的码道零点位置为起点沿所述码盘的旋转方向每90度区间为一个象限区间分别依次划分第一象限区间、第二象限区间、第三象限区间以及第四象限区间。
4.如权利要求3所述的绝对式编码器的圈数解码装置，其特征在于，所述第三运算模块包括：
第一校正单元，用于当所述当前单圈位置和起始基点均位于第一区间或均位于第二区间时，则所述圈数校正值为0；
第二校正单元若所述绝对式编码器的转轴旋转时，所述主编码组件的第一码道零点落后于所述备编码组件的第二码道零点，则当所述当前单圈位置和所述起始基点分别位于所述第一区间和所述第二区间两个区间中的不同区间，则所述圈数校正值为-1；
第三校正单元，用于若所述绝对式编码器的转轴旋转时，所述备编码组件的第二码道零点落后于所述主编码组件的第一码道零点，则当所述当前单圈位置和所述起始基点分别位于所述第一区间和所述第二区间两个区间中的不同区间，则所述圈数校正值为1；
其中，所述起始基点为所述绝对式编码器第一次开始工作时的起始角度位置点；所述第一区间为所述第一码道零点和所述第二码道零点之间的锐角区间；所述第二区间为码盘一圈所述第一区间之外的角度位置区间。
5.如权利要求3所述的绝对式编码器的圈数解码装置，其特征在于，所述第三运算模块包括：
第一象限定位单元，用于根据所述主编码组件输出的当前主编码信号解码获得第一当前单圈位置；根据预先对所述主编码组件的码盘划分的四个象限区间，确定第一当前圈数位置所在的第一当前象限区间；
第二象限定位单元，用于根据所述备编码组件输出的当前备编码信号，以及预先对所述备编码组件的码盘划分的四个象限区间，确定当前备编码信号对应的第二当前圈数位置所在的第二当前象限区间；
单圈区间定位单元，用于若所述第一当前象限区间和所述第二当前象限区间中的一个当前象限区间为第一象限区间，另一当前象限区间为第四象限区间，则所述当前单圈位置位于第一区间；
其中，所述主编码组件的码盘和所述备编码组件的码盘的四个象限区间的划分均是以两个所述码盘各自的零点位置为起点沿所述码盘的旋转方向每90度区间为一个象限区间分别依次划分第一象限区间、第二象限区间、第三象限区间以及第四象限区间。
6.一种绝对式编码器的圈数解码系统，其特征在于，包括主编码组件、备编码组件、主电源、备电源和MCU芯片；所述备编码组件为比所述主编码组件耗能少且精度低的编码组件；
其中，所述主电源用于为所述主编码组件和所述备编码组件供电；
所述备电源用于当所述主电源断电时，为所述备编码组件供电；
所述MCU芯片用于执行实现如权利要求1至2任一项所述的绝对式编码器的圈数解码方法的步骤。
7.如权利要求6所述的一种绝对式编码器的圈数解码系统，其特征在于，所述主编码组件为第一光电编码组件；所述备编码组件为磁编码组件；所述备编码组件包括所述备编码组件包括和所述绝对式编码器的转轴固定连接的磁钢以及设置在所述磁钢外周部的磁场传感器。
8.如权利要求7所述的一种绝对式编码器的圈数解码系统，其特征在于，所述磁场传感器包括正交设置在所述磁钢外周部的两个霍尔传感器。
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