一种偏心盘轴角编码器的误差修正方法与流程

本发明涉及编码器，具体的说，是一种偏心盘轴角编码器的误差修正方法。

背景技术：

1、随着汽车行业的技术发展，车辆的数据化、智能化得到了快速推动，普遍应用于车辆aebs、esc功能的轴角编码器也得到了推广。

2、但车辆恶劣的工作环境是编码器需要面对的一个难题，特别行驶过程中因海拔变化导致的温度变化，以及极寒极热环境都会使光电部件工作状态发生大幅度的迁移，如何确保读数的准确性便成为了一个需要解决的难点。工作温度对电子器件的稳定性影响很大，特别是光电器件尤其显著。因发光管的成光效率较低，热累积比其他电子器件更大，光电器件的温漂也非常明显，因此，编码器的工作环境温度对系统精度影响很大，车辆行驶过程的温度变化会使编码器工作温度产生大幅度变化，发光管、接收管及其精密的电子系统的工作状态会随之迁移，进而影响编码器读数的大幅偏差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种偏心盘轴角编码器，用于解决现有技术中偏心盘轴角编码器的加工、装配误差对精度影响很大，且无法用修正系数的方法来补偿误差的问题。

2、本发明通过下述技术方案解决上述问题：

3、一种偏心盘轴角编码器的误差修正方法，所述编码器包括依次同轴安装的后盖、编码器核心部分和安装面板，所述编码器核心部分包括依次同轴安装的发光管控制板、发光管灯座、偏心盘、接收管灯座和接收管控制板，所述发光管控制板上沿圆周均匀分布有发光管和发光管控制板温差片；所述接收管控制板上沿圆周均匀分布有接收管和接收管控制板温差片，所述发光管控制板温差片的一端与发光管灯座贴合，另一端与后盖贴合，所述接收管控制板温差片的一端与接收管灯座贴合，另一端与安装面板贴合，所述发光管控制板温差片、接收管控制板温差片所在区域设置有温度传感器，温度传感器形成传感器阵列，温差片形成温度控制节点，采用控制算法，即可在发光管和接收管工作空间获得均匀的温度场，方法包括：

4、步骤s110、通过温度传感器采集各个点位温度参数；

5、步骤s120、分别以发光管控制板温差片、接收管控制板温差片为区域控制节点，将采集区域划分为多个子温度区，形成温度区参数列表；

6、步骤s130、根据子温度去参数列表，对比对应区域预设温度，计算出各区域控制节点温度差值；

7、步骤s140、根据温度差值的正/负，选择加热/制冷模式，根据区域控制节点温度差值大小，选择预设控制算法输出控制电压(如选择相应预设等级控制方式，并输出该预设等级控制电压)；

8、步骤s150、根据输入支路、控制电压和极性，向相应区域的温差片输出相应极性的驱动电流。

9、进一步地，还包括发光管的恒流控制方法，具体为：

10、发光管控制板上的参考电压模块输出基准电压到比较器，比较器将基准电压与采样电阻反馈的采样电压做比较后，向功率管提供调整后的输出电压，功率管的输出电流随输入电压的变化得到调整，该电流流经功率管、发光管、采样电阻，在采样电阻上生成新的采样电压，回送比较器，形成发光管的恒流控制。

11、进一步地，还包括接收管的信号调零调幅控制方法，具体包括：将接收管接收的输入信号和调零控制电平一起输入到减法运算放大器，通过调整调零控制电平，将输入信号的波谷电平拉低到0位；调零后的信号输入到运算放大器后输出，可调反馈网络根据输入的调幅控制信号以及运算放大器的输出反馈调节放大器的放大倍数，将输入信号的波峰电平拉高到预设峰值。

12、进一步地，所述发光管为沿发光管控制板圆周分布的8颗红外发光二极管，所述接收管为沿接收管控制板圆周分布的8颗红外接收二极管，通过设置8组读数头，使用前后相邻45°读数头的数据来修正本读数头相位的方法，进而可形成标准相位差45°的8路正弦信号或标准相位差90°的4路正弦信号，具体包括：

13、步骤s310、将输入的n-45°头、n°头和n+45°头正弦信号的峰值进行压缩；

14、步骤s320、通过同轴或高精度齿轮连接参考编码器，采用可行的误差采集方式，核查s0相位误差，若无相位差，则跳转步骤s330，若相位滞后，则跳转步骤s340，若相位超前，则跳转步骤s350；

15、步骤s330、关闭n-45°头和n+45°头输入放大器后端的模拟开关，使0°头信号直接送入加法运算放大器，再进行调幅调零电路恢复其峰值即可；

16、步骤s340、包括：

17、1)使能n-45°头输入放大器后端的模拟开关，使该路信号输出与0°头信号一同参与相位细分，得到((θn-45+θn)/2)+θn)/2的初相信号，再将信号幅度进行压缩；

18、2)根据相位滞后的差值，选择单路或多路初相信号；

19、3)将选择的单路或多路初相信号与0°头信号进行相位整合，然后通过调幅调零后输出；

20、步骤s350、包括：

21、1)使能n+45°头输入放大器后端的模拟开关，使该路信号输出与0°头信号一同参与相位细分，得到((θn+45+θn)/2)+θn)/2的初相信号，再将信号幅度进行压缩；

22、2)根据相位滞后的差值，选择单路或多路初相信号；

23、3)将选择的单路或多路初相信号与0°头信号进行相位整合，然后通过调幅调零后输出。

24、进一步地，所述后盖内设有底壳轴承套环，所述底壳轴承套环内安装有底壳轴承，底壳轴承外轴面与底壳轴承套环紧配合安装，底壳轴承内轴面与编码器核心部分主轴紧配合安装，后盖设置有第一螺纹孔；所述编码器核心部分，依次包括发光管控制板、发光管灯座、偏心盘、接收管灯座和接收管控制板，所述发光管控制板上设置有发光管，所述发光管与所述发光管灯座上设置的发光管灯座通光孔同轴装配，所述发光管灯座通光孔内径与所述发光管外径相适应；所述接收管控制板上设置有接收管，所述接收管与所述接收管灯座上设置的接收管灯座通光孔同轴装配，所述接收管灯座通光孔内径与所述接收管外径相适应；所述发光管灯座与接收管灯座轴向端面重合且与所述偏心盘同轴装配，并分别位于偏心盘两侧；所述安装面板内设置有面板轴承套环，所述面板轴承套环同轴装配有面板轴承，所述面板轴承与偏心盘的轴承主轴同轴安装，偏心盘的轴承主轴穿过所述编码器核心部分与所述底壳轴承同轴连接，安装面板设置有与所述第一螺纹孔对应的第二螺纹孔。

25、进一步地，所述所述偏心盘的直径与所述发光管灯座和接收光灯座的8颗通光孔圆心所呈直径相同，所述偏心盘的偏心距略小于所述发光管灯座、接收管灯座上的通光孔的半径，当偏心盘发生旋转时，相应的通光孔被偏心盘遮挡的面积发生变化。

26、进一步地，所述底壳轴承套环外侧设置有定位条，所述编码器核心部分外侧设置有与所述定位条紧配合的定位槽。

27、本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

28、(1)本发明通过相关功能模块的优化调优，能输出四路标准幅值和相位的正弦信号。一方面，在调优过程中采用了相邻±45°相位信号的信息，增加上述四路信号的熵值。二方面，通过调优后的信号幅值和相位已经达到要求，无需后级再次对数据进行误差修正，提高了数据处理效率，极大提升了编码器输出准确角度信息的速度，可为高速高精度应用场景提供更强助力。三方面，通过高精度恒流恒温控制，随环境温度变化和工作时长的增加，编码器关键部件的工作状态不会发生偏移，可确保恶劣多变的环境中获取高精度读数，更适用于军用车用和航空航天应用场景。

29、(2)本发明通过后盖、发光管控制板、发光管灯座、偏心盘、接收管灯座和接收管控制板和安装面板同轴安装，发光管、接收管与通光孔的同轴安装，减小偏心盘轴角编码器的加工、装配误差。

30、(3)本发明中偏心盘直径与均布通光孔的圆周直径一致，为避免加工和装配误差带来的峰谷信号丢失，偏心距应根据实际情况，设置为略小于通光孔半径的参数。当偏心盘发生旋转时，相应的通光孔被偏心盘遮挡的面积发生变化，在8组读数头发光管光功率恒定的情况下，读数头接收管上流过的电流将随之产生变化，偏心盘旋转一周，8组读数头的接收管中将随之产生相位相差45°的正弦电流信号。