[发明专利]一种绝对式多圈转动角度的检测装置及方法

权利要求书

1.一种绝对式多圈转动角度的检测装置，包括壳体，盖板，旋转轴，旋转轴置于壳体内，其特征在于旋转轴上固定有主齿轮，主齿轮与齿数比其小的从动齿轮啮合，从动齿轮包括从动大齿轮和从动小齿轮，主齿轮与从动大齿轮外啮合，从动齿轮上连接有使旋转轴多圈转动减速到圈数齿轮且圈数齿轮只旋转一圈的二级减速装置，在从动齿轮和圈数齿轮上均设有轴承，轴承内均设有磁铁，两磁铁分别与从动齿轮和圈数齿轮相对固定，轴承上边缘与PCB板相贴合，固定于PCB板上的角度感应芯片位于磁铁上方，角度感应芯片与磁铁上表面相隔固定距离，盖板固定于壳体上，壳体与盖板配合固定PCB板位置。

2.根据权利要求1所述的一种绝对式多圈转动角度的检测装置，其特征在于所述的二级减速装置包括中间过渡齿轮和圈数齿轮，中间过渡齿轮包括中间过渡大齿轮和中间过渡小齿轮，中间过渡大齿轮与从动小齿轮外啮合，中间过渡小齿轮与圈数齿轮外啮合。

3.根据权利要求1所述的一种绝对式多圈转动角度的检测装置，其特征在于所述的二级减速装置为齿轮齿条和圈数齿轮，齿轮齿条包含上下两层齿轮，分别为大齿轮和小齿轮，其中大齿轮与从动小齿轮外啮合，小齿轮与圈数齿轮外啮合。

4.根据权利要求1所述的一种绝对式多圈转动角度的检测装置，其特征在于所述的二级减速装置为圈数齿轮，从动小齿轮与圈数齿轮内啮合。

5.根据权利要求1或2所述的一种绝对式多圈转动角度的检测装置，其特征在于所述的壳体内设有轴承套，主齿轮、从动齿轮、中间过度齿轮、圈数齿轮均固定于轴承套中，壳体内设有肋板，盖板上也设有肋板，盖板设有肋板一面朝向壳体内部。

6.根据权利要求1所述的一种绝对式多圈转动角度的检测装置，其特征在于所述的主齿轮上还设有阶梯结构。

7.根据权利要求1所述的一种绝对式多圈转动角度的检测装置，其特征在于所述磁铁的冲磁方向为径向，仅有一对N/S磁极，磁铁轴向末端为凸台结构。

8.根据权利要求1所述的一种绝对式多圈转动角度的检测装置，其特征在于所述的角度感应芯片与磁铁上表面相隔的固定距离在0.2mm至3mm之间。

9.根据权利要求1所述的一种绝对式多圈转动角度的检测装置，其特征在于所述的角度感应芯片输出的角度范围为0度-360度。

10.一种绝对式多圈转动角度的检测方法,特别是待检测的实际转动的角度对象超过360度,其特征在于包括下述步骤:

(1)确定检测装置中的定值，其中主齿轮数为Z1,从动小齿轮齿数为Z21，从动大齿轮齿数为Z22，中间小齿轮齿数为Z31,中间大齿轮齿数为Z32，圈数齿轮齿数为Z34；

(2)根据以上定值，确定主齿轮与从动齿轮的传动比为m=Z1/Z22,从动齿轮与中间齿轮的传动比为n＝Z32/Z21*Z34/Z31,满量程A=(n/m)*2π；

(3)进行标定,指定零点位置,读取标定时角度感应芯片的输出角度Angle_Alpha0和Cycle_phi0，并进行存储记录；

(4)通过设置在从动齿轮上和圈数齿轮上的角度感应芯片，分别检测从动齿轮和圈数齿轮的转动角度，读取相应芯片输出的原始角度信号后，进行补偿，即将读取的原始角度信号分别减去存储标定时记录的Angle_Alpha0和Cycle_phi0；补偿后相应地输出转动角度信号为Angle_Alpha和Cycle_phi；

(5)根据以下公式计算从动齿轮32转动圈数i,i=floor(Cycle_phi/Cyclestep),其中CycleStep=2π/n，i_max=A/2π＊(n-1)；

(6)根据角度感应芯片输出的转动角度信号Angle_Alpha与从动齿轮转动圈数i，计算主齿轮转动角度θ=Angle_Alpha/m+i＊2π/m；

(7)将由0到量程A的角度输出转化为-A/2到+A/2的角度θ输出。

11.根据权利要求1所述的绝对式多圈转动角度的检测方法,其特征在于还包括对于计算所得的主齿轮转动角度进行校验的步骤，其特征在于该校验步骤主要包括:

(1)给定容差范围Δθ；

(2)根据圈数齿轮上角度感应芯片输出的转动角度信号Cycle_phi，计算主齿轮转动角度θ’=Cycle_Phi＊n/m，用θ’来检验θ的可信程度；

(3)计算θ与θ’的差值的绝对值Δi，Δi＝abs(θ’-θ)。判断Δi是否比给定的容差范围Δθ小；若Δi比Δθ小，输出转动角度θ，否则计算i+1对应的转动角度θ(i+1),θ(i+1)=Angle_Alpha/m+(i+1)*2π/m;计算θ(i+1)与θ’的差值的绝对值Δ(i+1)，Δ(i+1)=abs(θ’–θ(i+1))，判断Δ(i+1)是否比给定的容差范围Δθ小，若Δ(i+1)比Δθ小，输出转动角度θ，否则计算i-1对应的转动角度θ(i-1)，θ(i-1)=Angle_Alpha/m+(i-1)*2π/m；计算θ(i-1)与θ’的差值的绝对值Δ(i-1)，Δ(i-1)=abs(θ’-θ(i-1))，判断Δ(i-1)是否比给定的容差范围Δθ小，若Δ(i-1)比Δθ小，输出转动角度θ，否则系统故障无法输出正确转动角度θ。