一种旋转角度测量方法及旋转角度测量装置与流程

本发明涉及角度测量，尤其涉及一种旋转角度测量方法及旋转角度测量装置。

背景技术：

1、目前，对于旋转角度测量的方案大致分为以下几种：

2、其一，使用编码器的方式来实现角度测量，如使用高分辨率的光编码器等，利用光栅的衍射把旋转过程中穿过码盘的光信号转换为电信号，通过电平或脉冲信号数量来计算旋转角度。该方案能实现较高精度的角度测量，但是也具有成本高、体积较大的缺点；

3、其二，使用磁感应器件的方式来实现角度测量，如hall元件、amr元件、gmr元件等，在磁感元件附近的旋转结构件上放置永磁体，结构件带动永磁体一同旋转使磁感线的方向发生变化，磁感应元器件的输出信号随旋转角度变化而变化，根据输出信号即可计算出旋转角度。该方案具有使用寿命长、测量精度相对较高的优点，但同时具有对永磁体的装配要求高、抗干扰能力弱的缺点；

4、其三，使用精密电位器的方式来实现角度测量，电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件，在电位器上面施加电压后，通过旋转过程中电阻的变化带来了电位的变化，然后通过将电位信号转换为数字信号实现角度量的测试。该方案具有稳定性好、精度高和成本低的优点，但装配方式带来不同的摩擦力将影响元件的使用寿命，一旦电位器发生故障损坏，难以被检测发现，影响待测设备的正常使用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种旋转角度测量方法及旋转角度测量装置，能够检测出角度测量传感器是否发生故障，并且加大了电压输出行程，提高了角度测量的准确度。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种旋转角度测量方法，包括：

4、旋转物体转动；

5、第一角度测量传感器和第二角度测量传感器在所述旋转物体的带动下沿相反方向转动；

6、所述第一角度测量传感器和所述第二角度测量传感器其中之一的阻值变小，其中另一的阻值变大；

7、所述第一角度测量传感器和所述第二角度测量传感器其中之一的电压变小，其中另一的电压变大；

8、所述第一角度测量传感器模数转换，所述第二角度测量传感器模数转换；

9、判断所述第一角度测量传感器和所述第二角度测量传感器的数字量变化趋势是否相反，若是，则将所述第一角度测量传感器和所述第二角度测量传感器的数字量求差，并将求差后的数字变化量显示或输出；若否，则报错。

10、作为一种旋转角度测量方法的优选方案，所述旋转物体转动时，所述第一角度测量传感器的阻值变大，所述第二角度测量传感器的阻值变小；所述第一角度测量传感器的电压变大，所述第二角度测量传感器的电压变小。

11、作为一种旋转角度测量方法的优选方案，所述第一角度测量传感器和所述第二角度测量传感器的电压动态变化范围相对称。

12、作为一种旋转角度测量方法的优选方案，所述第一角度测量传感器和所述第二角度测量传感器为电位器或光电传感器。

13、作为一种旋转角度测量方法的优选方案，所述第一角度测量传感器和所述第二角度测量传感器均为旋转电位器。

14、一种旋转角度测量装置，使用以上任一方案所述的旋转角度测量方法进行角度测量，该装置包括第一角度测量传感器、第二角度测量传感器、电路板、旋转物体和传动机构，所述第一角度测量传感器和所述第二角度测量传感器均安装于所述电路板，所述旋转物体通过所述传动机构带动所述第一角度测量传感器和所述第二角度测量传感器旋转，且所述第一角度测量传感器和所述第二角度测量传感器旋转方向相反。

15、作为一种旋转角度测量装置的优选方案，所述第一角度测量传感器和所述第二角度测量传感器的安装方向相反，并以镜像的方式安装于所述电路板的两侧；所述旋转物体为推杆，所述传动机构包括第一传动轴，所述推杆与所述第一传动轴固接，所述第一角度测量传感器和所述第二角度测量传感器通过所述第一传动轴同轴连接，所述推杆通过所述第一传动轴带动所述第一角度测量传感器和所述第二角度测量传感器同时转动。

16、作为一种旋转角度测量装置的优选方案，所述第一角度测量传感器和所述第二角度测量传感器均为旋转电位器，所述旋转电位器上设置有旋转件，所述旋转件上设有d型孔，所述第一传动轴为d型柱，所述d型柱与所述d型孔相配合，以带动所述旋转件转动。

17、作为一种旋转角度测量装置的优选方案，所述第一角度测量传感器和所述第二角度测量传感器的安装方向相同，且并列安装于所述电路板的同一侧；所述旋转物体为推杆，所述传动机构包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮和/或所述第二齿轮固接有所述推杆；所述第一齿轮上设有第二传动轴，所述第一齿轮与所述第一角度测量传感器通过所述第二传动轴同轴连接；所述第二齿轮上设置有第三传动轴，所述第二齿轮与所述第二角度测量传感器通过所述第三传动轴同轴连接；所述第二传动轴平行于所述第三传动轴。

18、作为一种旋转角度测量装置的优选方案，所述第一角度测量传感器和所述第二角度测量传感器均为旋转电位器，所述旋转电位器上设置有旋转件，所述旋转件上设有d型孔，所述第二传动轴和所述第三传动轴均为d型柱，所述d型柱与对应的所述d型孔相配合，以带动对应的所述旋转件转动。

19、本发明的有益效果为：

20、本发明通过结构设计使旋转物体转动时同时带动两个角度测量传感器转动，且两个角度测量传感器的转动方向相反，从而使得其中一个角度测量传感器的阻值和电压逐渐变小，其中另一个角度测量传感器的阻值和电压逐渐变大，然后对第一角度测量传感器和第二角度测量传感器进行模数转换，并判断第一角度测量传感器和第二角度测量传感器的数字量变化趋势是否相反，如果不相反，则说明两个角度测量传感器中的至少一个发生损坏，系统报错处理；如果相反，则将第一角度测量传感器和第二角度测量传感器的数字量求差，并将求差后的数字量显示或输出，从而得出旋转物体旋转角度的变化量。由于两个角度测量传感器的数字量求差后，其动态变化范围增大，从而加大了电压的输出行程。在旋转的角度相同，且模数转换器的位数不变的情况下，输入的电压信号动态变化范围越大，则系统对信号识别的分辨率越高，从而提高了旋转角度测量的准确度，特别在于一些微小角度的测量上。

21、本发明提供的旋转角度测量装置具有单一故障检测功能，当装置中的任一个角度测量传感器发生故障损坏时，系统即会报错提示，便于及时发现故障，保证设备正常使用；通过两个角度测量传感器的数字量求差，加大了电压的输出行程，提高了角度测量的准确度和可靠性；相对于编码器的现有技术，本发明成本更低；相对于磁感应器件，本发明装配简单，抗干扰能力强。

技术特征：

1.一种旋转角度测量方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的旋转角度测量方法，其特征在于，所述旋转物体(1)转动时，所述第一角度测量传感器(2)的阻值变大，所述第二角度测量传感器(3)的阻值变小；所述第一角度测量传感器(2)的电压变大，所述第二角度测量传感器(3)的电压变小。

3.根据权利要求1所述的旋转角度测量方法，其特征在于，所述第一角度测量传感器(2)和所述第二角度测量传感器(3)的电压动态变化范围相对称。

4.根据权利要求1-3任一项所述的旋转角度测量方法，其特征在于，所述第一角度测量传感器(2)和所述第二角度测量传感器(3)为电位器或光电传感器。

5.根据权利要求4所述的旋转角度测量方法，其特征在于，所述第一角度测量传感器(2)和所述第二角度测量传感器(3)均为旋转电位器。

6.一种旋转角度测量装置，使用权利要求1-5任一项所述的旋转角度测量方法进行角度测量，其特征在于，包括第一角度测量传感器(2)、第二角度测量传感器(3)、电路板(5)、旋转物体(1)和传动机构(4)，所述第一角度测量传感器(2)和所述第二角度测量传感器(3)均安装于所述电路板(5)，所述旋转物体(1)通过所述传动机构(4)带动所述第一角度测量传感器(2)和所述第二角度测量传感器(3)旋转，且所述第一角度测量传感器(2)和所述第二角度测量传感器(3)旋转方向相反。

7.根据权利要求6所述的旋转角度测量装置，其特征在于，所述第一角度测量传感器(2)和所述第二角度测量传感器(3)的安装方向相反，并以镜像的方式安装于所述电路板(5)的两侧；所述旋转物体(1)为推杆，所述传动机构(4)包括第一传动轴(41)，所述推杆与所述第一传动轴(41)固接，所述第一角度测量传感器(2)和所述第二角度测量传感器(3)通过所述第一传动轴(41)同轴连接，所述推杆通过所述第一传动轴(41)带动所述第一角度测量传感器(2)和所述第二角度测量传感器(3)同时转动。

8.根据权利要求7所述的旋转角度测量装置，其特征在于，所述第一角度测量传感器(2)和所述第二角度测量传感器(3)均为旋转电位器，所述旋转电位器上设置有旋转件(6)，所述旋转件(6)上设有d型孔(61)，所述第一传动轴(41)为d型柱，所述d型柱与所述d型孔(61)相配合，以带动所述旋转件(6)转动。

9.根据权利要求6所述的旋转角度测量装置，其特征在于，所述第一角度测量传感器(2)和所述第二角度测量传感器(3)的安装方向相同，且并列安装于所述电路板(5)的同一侧；所述旋转物体(1)为推杆，所述传动机构(4)包括相互啮合的第一齿轮(42)和第二齿轮(43)，所述第一齿轮(42)和/或所述第二齿轮(43)固接有所述推杆；所述第一齿轮(42)上设有第二传动轴(44)，所述第一齿轮(42)与所述第一角度测量传感器(2)通过所述第二传动轴(44)同轴连接；所述第二齿轮(43)上设置有第三传动轴(45)，所述第二齿轮(43)与所述第二角度测量传感器(3)通过所述第三传动轴(45)同轴连接；所述第二传动轴(44)平行于所述第三传动轴(45)。

10.根据权利要求9所述的旋转角度测量装置，其特征在于，所述第一角度测量传感器(2)和所述第二角度测量传感器(3)均为旋转电位器，所述旋转电位器上设置有旋转件(6)，所述旋转件(6)上设有d型孔(61)，所述第二传动轴(44)和所述第三传动轴(45)均为d型柱，所述d型柱与对应的所述d型孔(61)相配合，以带动对应的所述旋转件(6)转动。

技术总结
本发明涉及角度测量技术领域，公开了一种旋转角度测量方法及旋转角度测量装置。旋转角度测量方法包括：旋转物体转动；第一角度测量传感器和第二角度测量传感器沿相反方向转动；第一角度测量传感器和第二角度测量传感器的阻值一个变小，一个变大；第一角度测量传感器和第二角度测量传感器的电压一个变小，一个变大；第一角度测量传感器和第二角度测量传感器模数转换；判断第一角度测量传感器和第二角度测量传感器的数字量变化趋势是否相反，若是，则将第一角度测量传感器和第二角度测量传感器的数字量求差，并将求差后的数字量显示或输出；若否，则报错。本发明能检测角度测量传感器是否发生故障，并加大了电压输出行程，提高了角度测量的准确度。

技术研发人员：杨稳,郑琦
受保护的技术使用者：瑞龙诺赋（上海）医疗科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15