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CN113847934A - 混合编码器的位置确定方法及装置 - Google Patents

混合编码器的位置确定方法及装置 Download PDF

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CN113847934A
CN113847934A CN202111124576.5A CN202111124576A CN113847934A CN 113847934 A CN113847934 A CN 113847934A CN 202111124576 A CN202111124576 A CN 202111124576A CN 113847934 A CN113847934 A CN 113847934A
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CN
China
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hybrid encoder
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encoder
hybrid
sine
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CN202111124576.5A
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左思
蓝维隆
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Shenzhen Lingxi Automation Technology Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Lingxi Automation Technology Co ltd
Leadshine Technology Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本申请公开了一种混合编码器的位置确定方法及装置。其中，该方法包括：至少依据混合编码器中的至少一个第一磁感应芯片输出的第一电信号确定混合编码器当前时刻的第一绝对位置；依据混合编码器中的至少一个光感应芯片输出的第二电信号确定混合编码器当前时刻的相对位置；获取混合编码器的圈数值；依据第一绝对位置、相对位置及圈数值确定混合编码器当前时刻的第二绝对位置。本申请解决了现有的光磁混合编码器在确定位置时信号处理复杂且效率较低的技术问题。

Description

混合编码器的位置确定方法及装置
技术领域
本申请涉及编码器技术领域，具体而言，涉及一种混合编码器的位置确定方法及装置。
背景技术
光电式编码器是由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形明暗相间的刻线，有光电发射和接收器件读取并获得信号的一类传感器，主要用来测量位移或角度，其具有测量精度高的优点，同时也存在易污染，抗干扰能力差的缺点；磁电式编码器采用磁电式设计，通过磁感应器件、利用磁场的变化来产生变化的电信号并用其提供转子的绝对位置，利用磁器件代替了传统的码盘，弥补了光电编码器的缺陷，更具抗震、耐腐蚀、耐污染、可靠性高、结构更简单。
为了满足编码器使用中高精度和抗污染的需求，相关技术中提出了一种光磁混合编码器，通过磁感应芯片和光感应芯片输出的信号确定编码器的绝对位置和相对位置及圈数值，以确定编码器的实际位置，为使结果准确，主控芯片时刻处于全功耗状态，功耗较高。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种混合编码器的位置确定方法及装置，以至少解决现有的光磁混合编码器在确定位置时信号处理复杂且效率较低的技术问题。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种混合编码器的位置确定方法，包括：至少依据所述混合编码器中的至少一个第一磁感应芯片输出的第一电信号确定所述混合编码器当前时刻的第一绝对位置，其中，所述第一电信号包括：所述第一磁感应芯片在所述混合编码器的转子每旋转一周时输出的至少一个正余弦信号组，所述正余弦信号组中包括M个周期的正弦信号和M个周期的余弦信号，M为正整数；依据所述混合编码器中的至少一个光感应芯片输出的第二电信号确定所述混合编码器当前时刻的相对位置；获取所述混合编码器的圈数值，其中，所述圈数值至少包括以下之一：依据所述混合编码器中的第二磁感应芯片确定的第一圈数值；依据所述混合编码器中的磁传感器确定的第二圈数值；依据所述第二电信号中的Z脉冲信号确定的第三圈数值；依据所述第一磁感应芯片获取确定的第四圈数值；依据所述第一绝对位置、所述相对位置及所述圈数值确定所述混合编码器当前时刻的第二绝对位置。
可选地，检测所述混合编码器与外部电源的连接状态；在检测到所述混合编码器与所述外部电源断开时，控制所述混合编码器的主控芯片运行在低功耗模式，其中，在所述低功耗模式下，所述第一磁感应芯片和所述光感应芯片处于睡眠状态不工作，依据所述第二圈数值获取所述混合编码器的圈数值；在检测到所述混合编码器与所述外部电源连接时，控制所述混合编码器的主控芯片运行在全功耗模式，其中，在所述全功耗模式下，所述第一磁感应芯片和所述光感应芯片处于正常工作状态，依据所述第一圈数值或所述第三圈数值或所述第四圈数值获取所述混合编码器的圈数值。
可选地，在所述低功耗模式下，依据所述磁传感器检测所述混合编码器的转子是否发生转动，其中，所述磁传感器至少包括以下之一：至少两个霍尔元件，各向异性磁电阻元件，巨磁电阻元件，隧道磁电阻元件；在所述混合编码器的转子发生转动时，通过所述磁传感器对所述混合编码器的圈数进行计数并更新所述第二圈数值；在所述混合编码器的转子未发生转动时，所述磁传感器停止对所述混合编码器的圈数进行计数。
可选地，延时检测所述混合编码器与所述外部电源在预设时间内的连接状态；若所述混合编码器与所述外部电源在所述预设时间内持续断开，控制所述混合编码器的主控芯片运行在所述低功耗模式；若所述混合编码器与所述外部电源在所述预设时间内恢复连接，控制所述混合编码器的主控芯片运行在所述全功耗模式。
可选地，检测所述正余弦信号组中的所述正弦信号和所述余弦信号的电压幅值是否处于预设范围内；在所述正弦信号和所述余弦信号的电压幅值处于所述预设范围内时，依据所述第一绝对位置、所述相对位置及所述圈数值确定所述混合编码器当前时刻的第二绝对位置；在所述正弦信号和所述余弦信号的电压幅值不处于所述预设范围内时，生成告警信息，所述告警信息用于提示所述第一磁感应芯片存在异常。
可选地，所述第二电信号中包括所述光感应芯片在所述混合编码器的转子每旋转一周时输出的至少一个方波信号组，累计所述方波信号组获取相对位置计数值，并依据所述相对位置计数值确定所述混合编码器当前时刻的相对位置，其中，所述方波信号组中包括K个周期的第一方波信号和K个周期的第二方波信号，K为正整数，其中，同一周期内的所述第一方波信号和所述第二方波信号之间的相位差为90度。
可选地，依据所述正余弦信号组的正余弦绝对位置确定所述第一绝对位置；或，依据所述正余弦信号组的正余弦绝对位置和所述混合编码器的圈数值确定所述第一绝对位置。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种混合编码器的位置确定装置，包括：第一确定模块，用于至少依据所述混合编码器中的至少一个第一磁感应芯片输出的第一电信号确定所述混合编码器当前时刻的第一绝对位置，其中，所述第一电信号包括：所述第一磁感应芯片在所述混合编码器的转子每旋转一周时输出的至少一个正余弦信号组，所述正余弦信号组中包括M个周期的正弦信号和M个周期的余弦信号，M为正整数；第二确定模块，用于依据所述混合编码器中的至少一个光感应芯片输出的第二电信号确定所述混合编码器当前时刻的相对位置；获取模块，用于获取所述混合编码器的圈数值，其中，所述圈数值至少包括以下之一：依据所述混合编码器中的第二磁感应芯片确定的第一圈数值；依据所述混合编码器中的磁传感器确定的第二圈数值；依据所述第二电信号中的Z脉冲信号确定的第三圈数值；依据所述第一磁感应芯片获取确定的第四圈数值；第三确定模块，用于依据所述第一绝对位置、所述相对位置及所述圈数值确定所述混合编码器当前时刻的第二绝对位置。
可选地，所述装置还包括：第一检测模块，用于检测所述混合编码器与外部电源的连接状态；其中：在检测到所述混合编码器与所述外部电源断开时，控制所述混合编码器的主控芯片运行在低功耗模式，其中，在所述低功耗模式下，所述第一磁感应芯片和所述光感应芯片处于睡眠状态不工作，依据所述第二圈数值获取所述混合编码器的圈数值；在检测到所述混合编码器与所述外部电源连接时，控制所述混合编码器的主控芯片运行在全功耗模式，其中，在所述全功耗模式下，所述第一磁感应芯片和所述光感应芯片处于正常工作状态，依据所述第一圈数值或所述第三圈数值或所述第四圈数值获取所述混合编码器的圈数值。
可选地，所述装置还包括：第二检测模块，用于检测所述正余弦信号组中的所述正弦信号和所述余弦信号的电压幅值是否处于预设范围内；其中，在所述正弦信号和所述余弦信号的电压幅值不处于所述预设范围内时，生成告警信息，所述告警信息用于提示所述第一磁感应芯片存在异常。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种混合编码器，其中，所述混合编码器中包括上述的混合编码器的位置确定装置。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种电机，其中，所述电机中包括上述的混合编码器。
在本申请实施例中，首先至少依据混合编码器中的至少一个第一磁感应芯片输出的第一电信号确定混合编码器当前时刻的第一绝对位置，然后依据混合编码器中的至少一个光感应芯片输出的第二电信号确定混合编码器当前时刻的相对位置，再获取混合编码器的圈数值，最后依据第一绝对位置、相对位置及圈数值确定混合编码器当前时刻的第二绝对位置。其中，第一磁感应芯片在混合编码器的转子每旋转一周时会输出至少一个正余弦信号组，正余弦信号组中包括M个周期的正弦信号和M个周期的余弦信号(M为正整数)，通过该正余弦信号组即可确定混合编码器当前时刻的第一绝对位置，该过程只需要使用一个磁感应芯片，解决了现有的光磁混合编码器在确定位置时信号处理复杂且效率较低技术问题；同时，通过检测混合编码器与外部电源的连接状态，可以自动控制混合编码器的主控芯片运行在全功耗模式或低功耗模式，有效降低了混合编码器的功耗。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的一种混合编码器的位置确定方法的流程示意图；
图2是根据本申请实施例的一种第一电信号中的正余弦信号组的示意图；
图3是根据本申请实施例的一种第二电信号中的方波信号组的示意图；
图4是根据本申请实施例的一种第二电信号中的Z脉冲信号的示意图；
图5是根据本申请实施例的一种霍尔元件输出信号的示意图；
图6是根据本申请实施例的一种混合编码器的工作模式切换的示意图；
图7是根据本申请实施例的一种混合编码器的位置确定装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
根据本申请实施例，提供了一种混合编码器的位置确定方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本申请实施例的混合编码器的位置确定方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，至少依据混合编码器中的至少一个第一磁感应芯片输出的第一电信号确定混合编码器当前时刻的第一绝对位置。
步骤S104，依据混合编码器中的至少一个光感应芯片输出的第二电信号确定混合编码器当前时刻的相对位置。
步骤S106，获取混合编码器的圈数值。其中，圈数值至少包括以下之一：依据混合编码器中的第二磁感应芯片确定的第一圈数值；依据混合编码器中的磁传感器确定的第二圈数值；依据第二电信号中的Z脉冲信号确定的第三圈数值；依据第一磁感应芯片获取确定的第四圈数值。
步骤S108，依据第一绝对位置、相对位置及圈数值确定混合编码器当前时刻的第二绝对位置。
在本申请一些可选的实施例中，上述的第一磁感应芯片优选TMR(Tunnel MagnetoResistance，隧道磁电阻)芯片。第一电信号主要包括：第一磁感应芯片在混合编码器的转子每旋转一周时输出的至少一个正余弦信号组，其中，正余弦信号组中包括M个周期的正弦信号和M个周期的余弦信号，M为正整数。可选地，第一电信号也可以是第一磁感应芯片输出的至少一个周期的数字信号，或是至少一个随角度位置周期变化的PWM信号，或是至少两个周期的三角波信号，或是至少四个周期的梯形波信号。
以输出正余弦信号组为例，假设该正余弦信号组中包括一个周期的正弦信号和一个周期的余弦信号，如图2所示，二者相位相差90°，由于混合编码器的转子旋转到任意一点时，第一磁感应芯片输出的正弦信号和余弦信号的值都是确定的，则直接依据该正余弦信号组的正余弦绝对位置就可以确定混合编码器当前时刻的第一绝对位置。当正余弦信号组中包括多个周期的正弦信号和余弦信号时，除确定当前正弦信号和余弦信号的值外，还需要确定当前正弦信号和余弦信号所处的周期数，从而确定准确的正余弦绝对位置。可选地，当获取混合编码器的圈数值后，还可以依据正余弦信号组的正余弦绝对位置和混合编码器的圈数值确定混合编码器当前时刻的第一绝对位置。
光感应芯片可以采用常见的光敏元件，其输出的第二电信号中通常包括：光感应芯片在混合编码器的转子每旋转一周时输出的至少一个方波信号组或至少一个正余弦信号组，其中，方波信号组中包括K个周期的第一方波信号和K个周期的第二方波信号，K为正整数，正余弦信号组中包括N个周期的正弦信号和N个周期的余弦信号，N为正整数。
以输出方波信号组为例，方波信号组中的第一方波信号和第二方波信号的频率通常与混合编码器的码盘的转速成正比，假设该方波信号组中包括2个周期的第一方波信号和2个周期的第二方波信号，如图3所示，其中，同一周期内的第一方波信号和第二方波信号之间的相位差为90度。通过累计该方波信号组中的第一方波信号和第二方波信号获取相对位置计数值，然后依据该相对位置计数值即可确定混合编码器当前时刻的相对位置。
在相关技术中，当混合编码器的外部电源断开并依靠电池供电时，编码器的主控芯片仍保持正常运行，但该过程中，电机绝大部分时间实际上是不转动的，因此主控芯片时刻保持正常运行只会增加运行功耗。为解决该问题，本申请提出了依据混合编码器与外部电源的连接状态确定主控芯片运行模式的方案，以降低编码器的运行功耗。
具体地，在混合编码器运行过程中，时刻检测混合编码器与外部电源的连接状态，在检测到混合编码器与外部电源连接时，控制混合编码器的主控芯片运行在全功耗模式，其中，在全功耗模式下，第一磁感应芯片和光感应芯片处于正常工作状态，依据第一圈数值或第三圈数值或第四圈数值获取混合编码器的圈数值。具体地，可以依据混合编码器中的第二磁感应芯片输出的第三电信号确定第一圈数值，其中，第三电信号可以是上述的正余弦信号组或方波信号组等；或依据光感应芯片输出的第二电信号中的Z脉冲信号确定第三圈数值，其中，光感应芯片会在混合编码器的码盘每旋转一周时输出一个Z脉冲信号，如图4所示，通过累计该Z脉冲信号即可得到混合编码器的圈数值；也可以直接依据第一磁感应芯片输出的第一电信号确定第四圈数值。
在检测到混合编码器与外部电源断开时，可以控制混合编码器的主控芯片运行在低功耗模式，其中，在低功耗模式下，第一磁感应芯片和光感应芯片处于睡眠状态不工作，依据第二圈数值获取混合编码器的圈数值。
具体地，在低功耗模式下，可以依据磁传感器检测混合编码器的转子是否发生转动，其中，磁传感器至少包括以下之一：至少两个霍尔元件(Hall)，各向异性磁电阻元件(Anisotropic Magneto Resistance，AMR)，巨磁电阻元件(Giant Magneto Resistance，GMR)，隧道磁电阻元件(Tunnel Magneto Resistance，TMR)；在混合编码器的转子发生转动时，通过磁传感器对混合编码器的圈数进行计数并更新第二圈数值；在混合编码器的转子未发生转动时，磁传感器停止对混合编码器的圈数进行计数。
以霍尔元件为例，其输出如图5所示，第一霍尔元件输出为第一霍尔信号，第二霍尔元件输出为第二霍尔信号，依据第一霍尔信号和第二霍尔信号可以确定混合编码器的单圈值以及圈数值。两个霍尔元件会检测混合编码器的转子是否发生转动，当转子发生转动时，通过霍尔元件输出信号唤醒混合编码器的主控芯片，使其重新工作在全功耗模式，需要说明的是，在该全功耗模式下，主要通过霍尔元件更新第二圈数值以确定混合编码器的圈数值。
考虑到某些特殊情况下，混合编码器与外部电源可能断开一瞬间后又重新连接，因此，在本申请一些可选的实施例中，在检测到混合编码器与外部电源断开时，可以延时检测混合编码器与外部电源在预设时间内的连接状态，该预设时间可以由用户自行设置，如设置5s。若混合编码器与外部电源在预设时间内持续断开，则控制混合编码器的主控芯片运行在低功耗模式；若混合编码器与外部电源在预设时间内恢复连接，则控制混合编码器的主控芯片运行在全功耗模式。
图6示出了一种确定混合编码器工作模式的流程示意图，其中：时刻检测混合编码器与外部电源的连接状态，当外部电源接通时，唤醒混合编码器的主控芯片，令其进入全功耗模式，由于低功耗模式下霍尔元件正常更新第二圈数值，因此可以通过第二圈数值同步多圈值计数值，即更新第一圈数值、第三圈数值和第四圈数值；当外部电源断开时，倒计时5s，若5s内电源持续断开，则令混合编码器的主控芯片进入低功耗模式，此时霍尔元件检测电机是否转动，若未转动则混合编码器的主控芯片保持低功耗模式，若转动则唤醒混合编码器的主控芯片，令其进入全功耗模式，当电机停止转动时，重新倒计时5s后令混合编码器的主控芯片进入低功耗模式。在该过程中，在任一环节检测到外部电源接通时，立即唤醒混合编码器的主控芯片，令其进入全功耗模式。
考虑到在混合编码器运行过程中，磁感应芯片可能存在异常，为了保证最终确定的混合编码器的第二绝对位置的准确性，可以对磁感应芯片进行自检。具体地，可以检测第一磁感应芯片输出的第一电信号中的正余弦信号组中的正弦信号和余弦信号的电压幅值是否处于预设范围内；在正弦信号和余弦信号的电压幅值处于预设范围内时，说明第一磁感应芯片输出的第一电信号可靠，其确定的第一绝对位置可靠，此时可以依据第一绝对位置和相对位置确定混合编码器当前时刻的第二绝对位置；在正弦信号和余弦信号的电压幅值不处于预设范围内时，说明第一磁感应芯片输出的第一电信号不可靠，此时需要生成告警信息，该告警信息用于提示第一磁感应芯片存在异常，在这种情况下，可以直接依据由第二电信号确定的相对位置确定混合编码器当前时刻的第二绝对位置。
可选地，在完成对磁感应芯片的自检后，还可以对光感应芯片进行自检。在确定第一绝对位置可靠后，可以确定第一绝对位置与相对位置之间的差异；在该差异小于预设阈值时，说明依据第二电信号确定的相对位置也是可靠的，此时可以依据第一绝对位置和相对位置确定混合编码器当前时刻的第二绝对位置；在该差异大于预设阈值时，说明依据第二电信号确定的相对位置不可靠，此时需要生成告警信息，该告警信息用于提示光感应芯片存在异常，这种情况下，可以直接依据第一绝对位置确定混合编码器当前时刻的第二绝对位置。其中，预设阈值可以由用户根据对混合编码器位置精度的需求自行设置。
根据图4可以看出，光感应芯片输出的Z脉冲信号所对应的混合编码器的单圈位置是固定的，因此，在本申请一些可选的实施例中，每当混合编码器的转子旋转一周时，可以依据由Z脉冲信号确定的单圈相对位置对相同转轴区域由第一电信号确定的单圈绝对位置进行校验，以提高绝对位置的准确度。
具体地，可以先确定获取第二电信号中的Z脉冲信号时转轴所在的目标区域，然后依据第二电信号确定转轴在目标区域时的单圈相对位置，并依据第一电信号确定转轴在目标区域时的单圈绝对位置，再依据单圈相对位置对单圈绝对位置进行校验，这样得到的混合编码器的绝对位置的准确度更高。在本申请实施例中，首先至少依据混合编码器中的至少一个第一磁感应芯片输出的第一电信号确定混合编码器当前时刻的第一绝对位置，然后依据混合编码器中的至少一个光感应芯片输出的第二电信号确定混合编码器当前时刻的相对位置，再获取混合编码器的圈数值，最后依据第一绝对位置、相对位置及圈数值确定混合编码器当前时刻的第二绝对位置。其中，第一磁感应芯片在混合编码器的转子每旋转一周时会输出至少一个正余弦信号组，正余弦信号组中包括M个周期的正弦信号和M个周期的余弦信号(M为正整数)，通过该正余弦信号组即可确定混合编码器当前时刻的第一绝对位置，该过程只需要使用一个磁感应芯片，解决了现有的光磁混合编码器在确定位置时信号处理复杂且效率较低技术问题；同时，通过检测混合编码器与外部电源的连接状态，可以自动控制混合编码器的主控芯片运行在全功耗模式或低功耗模式，有效降低了混合编码器的功耗。
实施例2
根据本申请实施例，还提供了一种用于实现上述混合编码器的位置确定方法的混合编码器的位置确定装置，如图7所示，该装置包括第一确定模块70，第二确定模块72，获取模块74及第三确定模块76，其中：
第一确定模块70，用于至少依据混合编码器中的至少一个第一磁感应芯片输出的第一电信号确定混合编码器当前时刻的第一绝对位置，其中，第一电信号包括：第一磁感应芯片在混合编码器的转子每旋转一周时输出的至少一个正余弦信号组，正余弦信号组中包括M个周期的正弦信号和M个周期的余弦信号，M为正整数。
以输出正余弦信号组为例，假设该正余弦信号组中包括一个周期的正弦信号和一个周期的余弦信号，如图2所示，二者相位相差90°，由于混合编码器的转子旋转到任意一点时，第一磁感应芯片输出的正弦信号和余弦信号的值都是确定的，则直接依据该正余弦信号组的正余弦绝对位置就可以确定混合编码器当前时刻的第一绝对位置。当正余弦信号组中包括多个周期的正弦信号和余弦信号时，除确定当前正弦信号和余弦信号的值外，还需要确定当前正弦信号和余弦信号所处的周期数，从而确定准确的正余弦绝对位置。可选地，当获取混合编码器的圈数值后，还可以依据正余弦信号组的正余弦绝对位置和混合编码器的圈数值确定混合编码器当前时刻的第一绝对位置。
第二确定模块72，用于依据混合编码器中的至少一个光感应芯片输出的第二电信号确定混合编码器当前时刻的相对位置。
光感应芯片可以采用常见的光敏元件，其输出的第二电信号中通常包括：光感应芯片在混合编码器的转子每旋转一周时输出的至少一个方波信号组或至少一个正余弦信号组，其中，方波信号组中包括K个周期的第一方波信号和K个周期的第二方波信号，K为正整数，正余弦信号组中包括N个周期的正弦信号和N个周期的余弦信号，N为正整数。
以输出方波信号组为例，方波信号组中的第一方波信号和第二方波信号的频率通常与混合编码器的码盘的转速成正比，假设该方波信号组中包括2个周期的第一方波信号和2个周期的第二方波信号，如图3所示，其中，同一周期内的第一方波信号和第二方波信号之间的相位差为90度。通过累计该方波信号组中的第一方波信号和第二方波信号获取相对位置计数值，然后依据该相对位置计数值即可确定混合编码器当前时刻的相对位置。
获取模块74，用于获取混合编码器的圈数值，其中，圈数值至少包括以下之一：依据混合编码器中的第二磁感应芯片确定的第一圈数值；依据混合编码器中的磁传感器确定的第二圈数值；依据第二电信号中的Z脉冲信号确定的第三圈数值；依据第一磁感应芯片获取确定的第四圈数值。
第三确定模块76，用于依据第一绝对位置、相对位置及圈数值确定混合编码器当前时刻的第二绝对位置。
可选地，混合编码器的位置确定装置中还包括第一检测模块，用于检测混合编码器与外部电源的连接状态；其中：在检测到混合编码器与外部电源断开时，控制混合编码器的主控芯片运行在低功耗模式，其中，在低功耗模式下，第一磁感应芯片和光感应芯片处于睡眠状态不工作，依据第二圈数值获取混合编码器的圈数值；在检测到混合编码器与外部电源连接时，控制混合编码器的主控芯片运行在全功耗模式，其中，在全功耗模式下，第一磁感应芯片和光感应芯片处于正常工作状态，依据第一圈数值或第三圈数值或第四圈数值获取混合编码器的圈数值。
在混合编码器运行过程中，时刻检测混合编码器与外部电源的连接状态，在检测到混合编码器与外部电源连接时，控制混合编码器的主控芯片运行在全功耗模式，其中，在全功耗模式下，第一磁感应芯片和光感应芯片处于正常工作状态，依据第一圈数值或第三圈数值或第四圈数值获取混合编码器的圈数值。具体地，可以依据混合编码器中的第二磁感应芯片输出的第三电信号确定第一圈数值，其中，第三电信号可以是上述的正余弦信号组或方波信号组等；或依据光感应芯片输出的第二电信号中的Z脉冲信号确定第三圈数值，其中，光感应芯片会在混合编码器的码盘每旋转一周时输出一个Z脉冲信号，如图4所示，通过累计该Z脉冲信号即可得到混合编码器的圈数值；也可以直接依据第一磁感应芯片输出的第一电信号确定第四圈数值。
在检测到混合编码器与外部电源断开时，可以控制混合编码器的主控芯片运行在低功耗模式，其中，在低功耗模式下，第一磁感应芯片和光感应芯片处于睡眠状态不工作，依据第二圈数值获取混合编码器的圈数值。
具体地，在低功耗模式下，可以依据磁传感器检测混合编码器的转子是否发生转动，其中，磁传感器至少包括以下之一：至少两个霍尔元件(Hall)，各向异性磁电阻元件(Anisotropic Magneto Resistance，AMR)，巨磁电阻元件(Giant Magneto Resistance，GMR)，隧道磁电阻元件(Tunnel Magneto Resistance，TMR)；在混合编码器的转子发生转动时，通过磁传感器对混合编码器的圈数进行计数并更新第二圈数值；在混合编码器的转子未发生转动时，磁传感器停止对混合编码器的圈数进行计数。
考虑到某些特殊情况下，混合编码器与外部电源可能断开一瞬间后又重新连接，因此，在本申请一些可选的实施例中，在检测到混合编码器与外部电源断开时，可以延时检测混合编码器与外部电源在预设时间内的连接状态，该预设时间可以由用户自行设置，如设置5s。若混合编码器与外部电源在预设时间内持续断开，则控制混合编码器的主控芯片运行在低功耗模式；若混合编码器与外部电源在预设时间内恢复连接，则控制混合编码器的主控芯片运行在全功耗模式。
可选地，混合编码器的位置确定装置中还包括第二检测模块，用于检测正余弦信号组中的正弦信号和余弦信号的电压幅值是否处于预设范围内；其中，在正弦信号和余弦信号的电压幅值不处于预设范围内时，生成告警信息，告警信息用于提示第一磁感应芯片存在异常。
考虑到在混合编码器运行过程中，磁感应芯片可能存在异常，为了保证最终确定的混合编码器的第二绝对位置的准确性，可以对磁感应芯片进行自检。具体地，可以检测第一磁感应芯片输出的第一电信号中的正余弦信号组中的正弦信号和余弦信号的电压幅值是否处于预设范围内；在正弦信号和余弦信号的电压幅值处于预设范围内时，说明第一磁感应芯片输出的第一电信号可靠，其确定的第一绝对位置可靠，此时可以依据第一绝对位置和相对位置确定混合编码器当前时刻的第二绝对位置；在正弦信号和余弦信号的电压幅值不处于预设范围内时，说明第一磁感应芯片输出的第一电信号不可靠，此时需要生成告警信息，该告警信息用于提示第一磁感应芯片存在异常，在这种情况下，可以直接依据由第二电信号确定的相对位置确定混合编码器当前时刻的第二绝对位置。
可选地，在完成对磁感应芯片的自检后，还可以对光感应芯片进行自检。在确定第一绝对位置可靠后，可以确定第一绝对位置与相对位置之间的差异；在该差异小于预设阈值时，说明依据第二电信号确定的相对位置也是可靠的，此时可以依据第一绝对位置和相对位置确定混合编码器当前时刻的第二绝对位置；在该差异大于预设阈值时，说明依据第二电信号确定的相对位置不可靠，此时需要生成告警信息，该告警信息用于提示光感应芯片存在异常，这种情况下，可以直接依据第一绝对位置确定混合编码器当前时刻的第二绝对位置。其中，预设阈值可以由用户根据对混合编码器位置精度的需求自行设置。
根据图4可以看出，光感应芯片输出的Z脉冲信号所对应的混合编码器的单圈位置是固定的，因此，在本申请一些可选的实施例中，每当混合编码器的转子旋转一周时，可以依据由Z脉冲信号确定的单圈相对位置对相同转轴区域由第一电信号确定的单圈绝对位置进行校验，以提高绝对位置的准确度。
需要说明的是，本申请实施例中的混合编码器的位置确定装置中的各模块与实施例1中的混合编码器的位置确定方法实施步骤一一对应，由于实施例1中已经进行了详尽的描述，本实施例中部分未体现的细节可以参考实施例1，在此不再过多赘述。
实施例3
根据本申请实施例，还提供了一种非易失性存储介质，该非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行实施例1中的混合编码器的位置确定方法。
具体地，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行实现以下步骤：至少依据混合编码器中的至少一个第一磁感应芯片输出的第一电信号确定混合编码器当前时刻的第一绝对位置，其中，第一电信号包括：第一磁感应芯片在混合编码器的转子每旋转一周时输出的至少一个正余弦信号组，正余弦信号组中包括M个周期的正弦信号和M个周期的余弦信号，M为正整数；依据混合编码器中的至少一个光感应芯片输出的第二电信号确定混合编码器当前时刻的相对位置；获取混合编码器的圈数值，其中，圈数值至少包括以下之一：依据混合编码器中的第二磁感应芯片确定的第一圈数值；依据混合编码器中的磁传感器确定的第二圈数值；依据第二电信号中的Z脉冲信号确定的第三圈数值；依据第一磁感应芯片获取确定的第四圈数值；依据第一绝对位置、相对位置及圈数值确定混合编码器当前时刻的第二绝对位置。
根据本申请实施例，还提供了一种混合编码器，其中，该混合编码器中包括实施例2中的混合编码器的位置确定装置。
根据本申请实施例，还提供了一种电机，其中，该电机中包括上述的混合编码器。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (12)

1.一种混合编码器的位置确定方法，其特征在于，所述方法包括：
至少依据所述混合编码器中的至少一个第一磁感应芯片输出的第一电信号确定所述混合编码器当前时刻的第一绝对位置，其中，所述第一电信号包括：所述第一磁感应芯片在所述混合编码器的转子每旋转一周时输出的至少一个正余弦信号组，所述正余弦信号组中包括M个周期的正弦信号和M个周期的余弦信号，M为正整数；
依据所述混合编码器中的至少一个光感应芯片输出的第二电信号确定所述混合编码器当前时刻的相对位置；
获取所述混合编码器的圈数值，其中，所述圈数值至少包括以下之一：依据所述混合编码器中的第二磁感应芯片确定的第一圈数值；依据所述混合编码器中的磁传感器确定的第二圈数值；依据所述第二电信号中的Z脉冲信号确定的第三圈数值；依据所述第一磁感应芯片获取确定的第四圈数值；
依据所述第一绝对位置、所述相对位置及所述圈数值确定所述混合编码器当前时刻的第二绝对位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测所述混合编码器与外部电源的连接状态；
在检测到所述混合编码器与所述外部电源断开时，控制所述混合编码器的主控芯片运行在低功耗模式，其中，在所述低功耗模式下，所述第一磁感应芯片和所述光感应芯片处于睡眠状态不工作，依据所述第二圈数值获取所述混合编码器的圈数值；
在检测到所述混合编码器与所述外部电源连接时，控制所述混合编码器的主控芯片运行在全功耗模式，其中，在所述全功耗模式下，所述第一磁感应芯片和所述光感应芯片处于正常工作状态，依据所述第一圈数值或所述第三圈数值或所述第四圈数值获取所述混合编码器的圈数值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在检测到所述混合编码器与所述外部电源断开时，控制所述混合编码器的主控芯片运行在低功耗模式，包括：
在所述低功耗模式下，依据所述磁传感器检测所述混合编码器的转子是否发生转动，其中，所述磁传感器至少包括以下之一：至少两个霍尔元件，各向异性磁电阻元件，巨磁电阻元件，隧道磁电阻元件；
在所述混合编码器的转子发生转动时，通过所述磁传感器对所述混合编码器的圈数进行计数并更新所述第二圈数值；
在所述混合编码器的转子未发生转动时，所述磁传感器停止对所述混合编码器的圈数进行计数。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在检测到所述混合编码器与所述外部电源断开时，所述方法还包括：
延时检测所述混合编码器与所述外部电源在预设时间内的连接状态；
若所述混合编码器与所述外部电源在所述预设时间内持续断开，控制所述混合编码器的主控芯片运行在所述低功耗模式；
若所述混合编码器与所述外部电源在所述预设时间内恢复连接，控制所述混合编码器的主控芯片运行在所述全功耗模式。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在依据所述第一绝对位置、所述相对位置及所述圈数值确定所述混合编码器当前时刻的第二绝对位置之前，所述方法还包括：
检测所述正余弦信号组中的所述正弦信号和所述余弦信号的电压幅值是否处于预设范围内；
在所述正弦信号和所述余弦信号的电压幅值处于所述预设范围内时，依据所述第一绝对位置、所述相对位置及所述圈数值确定所述混合编码器当前时刻的第二绝对位置；
在所述正弦信号和所述余弦信号的电压幅值不处于所述预设范围内时，生成告警信息，所述告警信息用于提示所述第一磁感应芯片存在异常。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二电信号中包括所述光感应芯片在所述混合编码器的转子每旋转一周时输出的至少一个方波信号组，依据所述混合编码器中的至少一个光感应芯片输出的第二电信号确定所述混合编码器当前时刻的相对位置，包括：
累计所述方波信号组获取相对位置计数值，并依据所述相对位置计数值确定所述混合编码器当前时刻的相对位置，其中，所述方波信号组中包括K个周期的第一方波信号和K个周期的第二方波信号，K为正整数，其中，同一周期内的所述第一方波信号和所述第二方波信号之间的相位差为90度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少依据所述混合编码器中的至少一个第一磁感应芯片输出的第一电信号确定所述混合编码器当前时刻的第一绝对位置，包括：
依据所述正余弦信号组的正余弦绝对位置确定所述第一绝对位置；或，
依据所述正余弦信号组的正余弦绝对位置和所述混合编码器的圈数值确定所述第一绝对位置。
8.一种混合编码器的位置确定装置，其特征在于，所述装置包括：
第一确定模块，用于至少依据所述混合编码器中的至少一个第一磁感应芯片输出的第一电信号确定所述混合编码器当前时刻的第一绝对位置，其中，所述第一电信号包括：所述第一磁感应芯片在所述混合编码器的转子每旋转一周时输出的至少一个正余弦信号组，所述正余弦信号组中包括M个周期的正弦信号和M个周期的余弦信号，M为正整数；
第二确定模块，用于依据所述混合编码器中的至少一个光感应芯片输出的第二电信号确定所述混合编码器当前时刻的相对位置；
获取模块，用于获取所述混合编码器的圈数值，其中，所述圈数值至少包括以下之一：依据所述混合编码器中的第二磁感应芯片确定的第一圈数值；依据所述混合编码器中的磁传感器确定的第二圈数值；依据所述第二电信号中的Z脉冲信号确定的第三圈数值；依据所述第一磁感应芯片获取确定的第四圈数值；
第三确定模块，用于依据所述第一绝对位置、所述相对位置及所述圈数值确定所述混合编码器当前时刻的第二绝对位置。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第一检测模块，用于检测所述混合编码器与外部电源的连接状态；其中：
在检测到所述混合编码器与所述外部电源断开时，控制所述混合编码器的主控芯片运行在低功耗模式，其中，在所述低功耗模式下，所述第一磁感应芯片和所述光感应芯片处于睡眠状态不工作，依据所述第二圈数值获取所述混合编码器的圈数值；
在检测到所述混合编码器与所述外部电源连接时，控制所述混合编码器的主控芯片运行在全功耗模式，其中，在所述全功耗模式下，所述第一磁感应芯片和所述光感应芯片处于正常工作状态，依据所述第一圈数值或所述第三圈数值或所述第四圈数值获取所述混合编码器的圈数值。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二检测模块，用于检测所述正余弦信号组中的所述正弦信号和所述余弦信号的电压幅值是否处于预设范围内；其中，在所述正弦信号和所述余弦信号的电压幅值不处于所述预设范围内时，生成告警信息，所述告警信息用于提示所述第一磁感应芯片存在异常。
11.一种混合编码器，其特征在于，所述混合编码器中包括权利要求8至10中任意一项所述的混合编码器的位置确定装置。
12.一种电机，其特征在于，所述电机中包括权利要求11所述的混合编码器。
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