[发明专利]用于角度测量设备的角度测量方法和校准方法以及角度测量设备

权利要求书

1.一种用于角度测量设备（7）的、能够以无参考系的方式执行的校准方法，所述角度测量设备具有：

■编码载体（2），其带有绝对式位置编码，以及

■至少N≥2个读取头（1a，1b，1c，1d），这些读取头分别具有固定的已知的角位置（4），这些读取头相对彼此具有一角距，所述角距尤其是大于50度、例如70度到180度，优选为140度到170度、例如150度，并且这些读取头分别至少部分地检测所述位置编码，使得能够确定相应的读取头相对于所述编码载体的绝对角位置值，

其中，所述编码载体（2）能够相对于所述读取头（1a、1b、1c、1d）转动，因此能够占据所述编码载体的相对于所述读取头的不同角位，

所述校准方法包括如下步骤：

■在一角位处确定这些读取头（1a、1b、1c、1d）的角位置值（21），

■通过将这些读取头（1a、1b、1c、1d）的角位置值之差与这些读取头（1a、1b、1c、1d）已知的角位置（4）相互比较来确定角度误差（22），

■针对多个变化的角位重复确定角位置值（23）和角度误差，以及

■执行数学分析方法（24），其包括：

○确定用于量化角度误差的数学函数的参数，

并且确定校准参数（40），作为用于量化的数学函数的参数、或者作为根据所述参数导出的修正表或编码表。

2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述读取头（1a，1b，1c，1d）的所述角位置（4）是如此选择的，即，在各个相邻读取头（1a，1b，1c，1d）之间的角距中的至少一个不同于其余N-1个角距中的至少一个，尤其是所有N个角距都是彼此不同的。

3.根据权利要求1或2所述的校准方法，其特征在于，

■用于量化的数学函数的参数的确定是通过依据最优化方法的参数估计来完成的，

■尤其是其中，用于量化的数学函数是数学级数，尤其是傅里叶级数，并且所述参数通过展开针对相应的角位所确定的角度误差（10）来描述所述角度误差（10）的直到≥N阶的所有谐波（11，12，13，14）的系数。

4.根据权利要求1或3所述的校准方法，其特征在于，在角度测量系统（7）的被划分为多个子范围的测量范围中如此重复确定角位置值和角度误差（10），使得特定的多个子范围由变化的多个角位以规定的密度覆盖，尤其是其中，这些角位大致均匀地分布在所述特定的多个子范围上，尤其是其中，这些角位置值是在多个读取头（1a，1b，1c，1d）处被同时检测的。

5.根据权利要求1至4之一所述的校准方法，其特征在于，

■通过监控校准参数（40）的变化来额外地确定误调，和/或

■角度传感器的精度的估计值是基于所述校准参数（40）推导得到的。

6.根据权利要求1至5之一所述的校准方法，其特征在于，

多次确定在相同角位处的角位置值和/或角度误差，并且在执行数学分析方法之前对所述角位置值和/或角度误差进行平均，尤其是通过按照最小二乘法的平差计算来执行；或者，

多次执行所述校准方法，并针对在此获得的系数集合执行最优化方法。

7.根据权利要求1至6之一所述的校准方法，其特征在于，多个读取头（1a，1b，1c，1d）的角位置（4）是依据在任意一个基准角位处的多个角位置之差来确定的，或者尤其是通过平均关于多个任意基准角位的差来确定的。

8.根据权利要求1至7之一所述的校准方法，其特征在于，多个读取头（1a，1b，1c，1d）的角位置（4）是如此选择的，即，引起显著误差比例的主要角度误差，尤其是

■由于偏心率造成的误差，

■码盘的码刻度中的误差，

■由于环境影响变化引起的误差，

这些主要角度误差包含在用于量化的数学函数中，尤其是具有至少25%的误差比例。

9.根据权利要求1至8之一所述的校准方法，其特征在于，借助分别成对对称地设置的读取头（1a，1b，1c，1d）来实现角位置的确定。

10.根据权利要求1至9之一所述的校准方法，其特征在于，读取头（1a，1b，1c，1d）被实现为

■光学读取头，

■光电读取头，

■磁性读取头，或

■电容性读取头。