[发明专利]分度误差估计装置、分度误差校准装置和分度误差估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及分度误差估计装置、分度误差校准装置和分度误差估计方法。 

背景技术

旋转编码器是分度误差校准装置，其检测旋转机械的旋转角。旋转编码器包括圆光栅盘和检测器作为其的基本结构，例如，光栅盘蚀刻有包括在外围部分辐射方向上的几百到几十万个分度线的分度图形，检测器布置在光栅盘上并计数光栅盘转动时经过的分度线。提供这样的旋转编码器从而光栅盘参与到被测对象的旋转部分。与被测对象的旋转相关的通过检测器的分度线的数量被计数以检测被测对象的旋转角度(即，光栅盘的旋转角度)。 

通常，上面描述的光栅盘具有人工标记的分度线。因此，分度线并不是以均匀的角度距离标记的，并且因此偏离了理想分度线位置(具有均匀的角度距离)。因此，由检测器基于上面描述的分度线检测的检测值包含误差(此处称为分度误差)。为校准这样的分度误差，传统地会使用等分平均(equaldivision averaging)方法(参见，例如，WATANABE等人的“Automatic HighPrecision Calibration System for Rotary Encoder(First Issue)，”Journal of theJapan Society for Precision Engineering，Vol.67No.7(2001)，1091-1095)。 

图4示出了校正分度误差的传统方法。如图4所示，传统分度误差校正装置100采用同轴旋转轴220上提供的、用于校正的光栅盘200A；并采用用于参考的光栅盘200B。用于校正的光栅盘200A的外围提供有与光栅盘200A的分度图形210相对的第一检测器300A。用于参考的光栅盘200B的外围提供有多个(图4示出的示例中有6个)第二检测器300B，该第二检测器300B与光栅盘200B的分度图形210相对，每个检测器具有沿着光栅盘200B的圆周方向的均匀角度距离。配置分度误差校正装置100的计算装置(图中未示出)计算第一检测器300A的检测值和第二检测器300B的每个检测值之间的差值；通过平均所计算的差值获得分度误差；并用该分度误 差校正第一检测器300A的检测值。 

附带地，等分平均法通常具有当傅里叶分量是检测器数量的倍数时不可能识别分度误差的傅里叶分量的缺点。因此，为了估计高准确度的分度误差(该高精确分度误差不缺少包括更高阶分量的分量)，需要增加以均匀角度距离布置的检测器(第二检测器300B)的数量。然而，由于光栅盘的尺寸限制，可以布置的检测器的数量同样受到限制，从而使得在实际应用中难以识别更高阶分量。 

发明内容

本发明提供一种分度误差估计装置、分度误差校正装置和分度误差估计方法，其可以在将检测器数量保持在最小的同时估计高准确度的分度误差。 

根据本发明的一个方面的分度误差估计装置被用于分度误差校准装置，该分度误差校准装置具有由旋转轴支撑的光栅盘和布置在光栅盘上的至少四个检测器。该分度误差估计装置包括检测值合成器，其通过将从至少四个检测器的每个获得的每个检测值乘以预定的系数计算线性和；和傅里叶分量识别器，其使用线性和的傅里叶分量并识别分度误差的傅里叶分量。 

根据本发明的分度误差估计装置包括上述检测值合成器和傅里叶分量识别器。因此，分度误差估计装置可以比较分度误差的傅里叶分量和线性和的傅里叶分量，该线性通过从至少四个检测器的每个中获得的每个检测值乘以预定的系数计算。该分度误差估计装置可以随后识别该分度误差的傅里叶分量。因此，在最小化检测器数量的同时，可以估计高准确度的分度误差，该高准确度的分度误差不缺少包括更高阶分量的任何分量。 

使用根据本发明的方面的分度误差估计装置，优选地定义所述预定的系数从而移除包含在线性和中的旋转角和运动误差(kinematic error)。附带地，检测器的检测值除了分度误差以外还包括当旋转光栅盘时与光栅盘的旋转角相关的光栅盘的偏差(此处称为运动误差)。也就是说，用与光栅盘的旋转角相关的项、与分度误差相关的项和与运动误差相关的项配置由检测值合成器计算的线性和。 

因此，当简单地比较线性和的傅里叶分量和分度误差的傅里叶分量时，分度误差的傅里叶分量无法识别，因为线性和包含与光栅盘的旋转角相关的项和与运动误差相关的项。然而，根据本发明的方面，如上所述地定义系数。 所以，可以从线性和中移除与光栅盘的旋转角和运动误差相关的项，并通过比较线性和的傅里叶分量和分度误差的傅里叶分量，可以识别分度误差的傅里叶分量。