[发明专利]一种用于检测轴转动角度的测量装置及测量方法

说明书

本发明涉及轴检测技术领域，提供一种用于检测轴转动角度的测量装置及测量方法，该测量装置包括基座、设于基座上的被测转轴、设于被测转轴上且与被测转轴同步转动的主齿轮、与主齿轮传动连接的从齿轮、用于感知主齿轮转动位置的第一传感单元、用于感知从齿轮转动位置的第二传感单元以及用于接收第一传感单元与第二传感单元数据并利用分段函数算法计算被测转轴转动角度的分析处理单元。本发明的提供的用于检测轴转动角度的测量装置及测量方法，利用两个传感单元，同时采用分段函数算法计算轴转动角度，测量量程大，既克服了单个传感单元量程小测量量程有限的缺陷，也提高测量精度。

技术领域

本发明涉及轴检测技术领域，尤其提供一种用于检测轴转动角度的测量装置及测量方法。

背景技术

在机械结构里，测量转动物体的角度是较普遍的需求。而角度的测量范围不同，有时需要测量小于360度的角度，有时需要测量多于360度的角度。

在很多的机械使用场景中，需要借助装置与传感单元的组合来测量转动的物体的转动角度位置，尤其是超过360度的旋转角度测量，其通过模拟的转角传感器来实现传感单元与转动装置的非接触设置。

现有的传感单元，根据传感的方式可以分为光传感器、电感式传感器、磁传感器、光传感器等，而为了获得较高的角度测量精度，通常采用光传感器。光传感器的优点在于精度高，但是为了保证光传感器的精度，必须配合高精度的编码轨道，成本相对昂贵。同时，光传感对污物较为敏感，必须设置相应的密封结构。这样不仅会增加成本，还要制造编码盘，增加装置体积。

由于磁作用的信号处理技术的进步，磁传感器方面逐步发展成较主流的解决方案，但磁作用元件受温度影响较大，在高温环境下的精度得不到保证。

感应式传感单元，包括旋转式变压器，优点是对环境要求相对低，同时精度也可以保证，但其传感单元的布置及设计较为复杂。而且，感应式传感器测量的量程小于360°，无法对大角度旋转进行角度测量。

而现有的实现角度测量的装置，有多种方式，其中，现有较常见的用于检测转动多于360度物体转角的方法和装置中，采用被测转动物体与另外两个可转动物体配合转动，所有的三个齿轮被设计成已知的齿数，这两个配合的齿轮借助两个磁作用的传感器检测出实时的角度，同时，根据其与齿轮比的算法，被测的转动物体的转角被清楚的解算出来。这种结构中，采用两个传感器单元采用一种原理作用，将其与齿轮装置组合，较为灵活的实现了多于360度角度测量。但同时，由于传感器全部在附齿轮上测量，传动间隙不可避免的影响最终的测量结果，很难将装置的测量精度提高至1度以内；同时，齿轮传动磁作用的传感单元对温度环境较为敏感也与生俱来，在高温的环境下，这种装置的精度又会降低。

而为解决这一问题，现有一些做法采用不同的传感器进行组合测量，且采用分析单元接收两不同传感器的信号，并以游标原理为基础提供关于旋转运动的轴的转角的信息。但是采用游标算法，目标测量量程和标量差值之间成线性关系，其测量误差较大，精度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于检测轴转动角度的测量装置及测量方法，旨在解决现有技术中的感应式传感器测量的量程小，采用游标算法测量误差较大，精度低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于检测轴转动角度的测量装置，包括基座、设于所述基座上的被测转轴、设于所述被测转轴上且与所述被测转轴同步转动的主齿轮、与所述主齿轮传动连接的从齿轮、用于感知所述主齿轮转动位置的第一传感单元、用于感知所述从齿轮转动位置的第二传感单元以及用于接收所述第一传感单元与所述第二传感单元数据并利用分段函数算法计算所述被测转轴转动角度的分析处理单元。

进一步地，所述第一传感单元包括设于所述主齿轮上且可随所述主齿轮运动的电感应元件、设于所述基座上的定子线圈以及与所述线圈电连接的电感应电路，所述被测转轴设于所述定子线圈内，所述电感应电路与所述分析处理单元电连接。