绝对位置检测装置及其误差补偿方法
专利名称：绝对位置检测装置及其误差补偿方法
技术领域：
本发明涉及一种绝对位置检测装置及其误差补偿方法。该装置可检测机床、工业机械、机器人或类似设备的位置。
图20是通常的绝对位置检测装置的方框图，其中线20和与此连接的线表示框与框的连接，其余的线表示传输的信号。图20中，标号1a和1b表示正弦波的模拟输入部件；2a和2b表示余弦波模拟输入部件；3为一取样保持器件，它触发来自模拟输入部件1a，1b，2a，2b的信号；4a表示正弦波输入选择模拟开关，4b表示余弦波输入选择模拟开关；5a表示一个把输入正弦波模拟值转换为数字值的模/数转换器，而5b表示一个把输入余弦波模拟值转换为数字值的模/数转换器；6表示一存储器，它存储着与由模/数转换器5a、5b提供的数字值等效的角数据；17表示一CPU，它组织存储器6的数据输出并改变在后面介绍的模拟补偿器16a、16b的补偿值；9表示非易失性存储器，它存储后面将提到的各种不同的补偿值；15表示一逻辑部件，它产生一种与一外部器件数据通讯的格式；10表示逻辑部件15用的输入/输出部件；11表示一多回转数据产生部件；12表示一模拟电压发生器，在以光，磁或其他方式的一周回转内或一个基本长度内，该发生器产生整数倍的模拟输出电压(若使用光学系统，则系统包括光发射器件，玻璃刻度盘和光接收器件)；14表示一个能在数据取样保持和模/数转换通道之间进行选择的模拟输入控制器。还有，16a和16b表示模拟补偿器，例如，它可以在一个模拟基础上补偿偏移、幅度和其他值，并包括累加器或放大器。最后，18表示一补偿转换器，它包括通过模/数转换通道从模拟补偿器16a、16b输出补偿值的装置，或者选择要在模拟补偿器16a、16中进行模/数转换的数据的装置。
现在，我们来描述前面提及的通常的绝对位置检测装置的运行。由模拟电压发生器12产生的模拟电压经模拟输入部件1a，1b或2a，2b获得放大。然后，当要求转换模拟电压时，CPU17产生一个同步触发模拟电压的信号，并且所有相的模拟电压都由取样保持器件3保持。CPU17使模拟输入控制器14产生模拟开关4a，4b的通道选择信号，从而使被保持的模拟信号通过模拟补偿器16a、16b，并由模/数转换器5a，5b依次转换成数字值。获得的数字值SIN(A)，COS(A)作为地址送入存储器6，并由存储器6输出与该地址对应的tan-1(A)。CPU17读取该数据以获得角信息。由于SIN(A)和COS(A)含有偏移误差、不均衡的，太大或太小的振幅和两相之间的移动，所以把用于补偿这些误差的模拟补偿器16a，16b放在模/数转换器5a、5b的前面，以消除这些误差。
下面按照图21，描述模拟补偿器16a、16b的一个特例。补偿按偏移，振幅和相位补偿的顺序逐一完成。图21中，101a和101b分别是进行正弦波和余弦波偏移补偿的可变电阻器，102a和102b是调节振幅值的可变电阻器，而103a和103b则是相位补偿后调节增益的可变电阻器。原始信号通过这些电路之后，送入模/数转换器5a、5b以补偿它们引起的误差。
也就是说，作偏移补偿的第一级放大器104a、104b，将偏移电压加到输入的正弦和余弦波上。作振幅补偿的第二级放大器105a，105b，受反馈电阻器102a和102b的调节而改变输出增益。在正弦波和余弦波之间作相位补偿的第三级放大器106a，106b，106c，增加和减少已补偿振幅的输入波，而把它们转换成两个正交相。
图22显示了一种补偿正弦余弦波之间相位的方法。如图所示，假设接近θ＝0的余弦波的值只偏移了e°。这样，如果振幅和偏移已经准确补偿，则当作A＝SINθ＋COSθ和B＝SINθ－COSθ运算时，A和B总是彼此正交。请注意，相信只偏移了(45±e/2)°。
如图20所示，虽然由可变电阻器组成的补偿器不能根据温度变化等因素改变补偿，但选择几个固定电阻器却能作适当的补偿。另外，如图23所示，在放大器300中提供了一个数/模转换器301，以在运行期间改变补偿值。在这种情况下，改变补偿值等等由图20中的补偿转换器18控制。易于理解，图23中的302指的是一CPU。
在上述通常的绝对位置检测装置中，补偿电路里大量的可变电阻器受温度变化和随时间变化的影响，这会导致准确度的降低。补偿电路本身也随温度和随时间变化。
而且，所需补偿电路的数目与要处理的正弦波和余弦波的数目相同，这将大大增加硬件的负担。
而且，虽然用数/模转换器替代可变电阻器安装在相应的电路中可以在一定程度上克服误差变化，但这也要增加硬件的负担。
另外，尽管图21中的电路需要经偏移补偿输出(OFSO，OFCO)和经振幅补偿输出(AMSO，AMCO)以进行更精确的补偿，但通常的绝对位置检测装置只能模/数转换和检测经相位补偿输出，给掌握独立误差造成困难。特别是，如果在正弦波和余弦波补偿中对两个振幅不同的信号加以组合，则不可能产生两个正交信号。
同时，日本公开特许公报No.SHO59—183327中揭示的技术，是一项已有技术。由于在这一技术中，要保持最大最小峰值，从保持的电压总和中找出偏移电压，从其间的差异找出振幅，因此一个简单波形的输入也需要大量的模拟电路，例如四个峰值保持电路和加/减电路，这些电路本身及部件故障将导致产生误差。还有必须从峰值保持电路中排除噪声(如果有的话)。
再有，在通常的技术中，检测得的角数据并不以与外部设备相匹配的适当的数据单位形式或以所需的数据形式输出，而外部设备必须自己转换输出数据。由此，低性能的外部设备不能处理所有的数据，而即使设备是高性能的，也要浪费运算时间。
此外，绝对位置检测装置不能从外部设备通过互通信息提供监视和校准补偿状态的功能，因此整个系统的可靠性很低。
本发明的第一个目的在于提供一个绝对位置检测装置及其误差补偿方法，因而可以利用软件而非硬件补偿的手段进行所有误差补偿。
本发明的第二个目的在于获得一种高准确度的绝对位置检测装置及其误差补偿方法，因而具有各种功能并可以随着环境的变化进行补偿。
很明显，如上所述，发明的第一特征在于，获得一种绝对位置检测装置，它由以下几部分组成在一个周期内产生一组或多组正弦波和余弦波的正弦波和余弦波发生器；将所述正弦波和余弦波发生器产生的输入正弦波和余弦波转换成数字值的模/数转换器；以及在所述模/数转换器转换而得的数字值基础上，进行运算以补偿包括偏移，振幅和位相等误差的一个运算单元。装置中，运算单元处理，所述误差补偿之前或期间运算中求得的相位角中的一个和所述模/数转换器产生的数字值，由此获得一个无需把补偿电路添加至硬件的、低价格的、可靠性高的绝对位置检测装置。
同样明显，本发明的第二个特征在于，获得一种绝对位置检测装置的误差补偿方法。该方法中，如果满足当前速度范围或角度和速度范围，则存储输入正弦波和余弦波的最大和最小值，找出输入波形峰值电压的中心值，从参考值中减去偏离值，作为进行偏移补偿的偏移值。用这种方法，绝对位置检测装置就有了一个能响应温度变化和时间变化的进行高准确度偏移补偿的方法。该方法在检测和可靠性方面都是极好的。
同样明显，本发明的第三个特征在于，涉及一种绝对位置检测装置的误差补偿方法。该方法中，如果满足当前速度范围或角度和速度范围，则存储输入正弦波和余弦波的最大和最小值，找出输入波形峰值电压的差值，并比较振幅值和参考振幅值以进行振幅补偿。用这一方式，为绝对位置检测装置提供了一种响应温度变化和时间变化的高准确度的振幅补偿法。
同样明显，本发明的第四个特征在于，涉及一种绝对位置检测装置的误差补偿方法。该方法中，对于增长的速度存储振幅阻尼因子的期望值，并根据当前速度改变振幅补偿值以进行振幅补偿。
本发明的第五个特征是，涉及一种绝对位置检测装置的误差补偿方法。该方法中，如果满足某个角度范围，存储输入正弦波和余弦波的最大和最小值及当时的速度，找出输入波形峰值电压间的差，并且通过振幅值和速度之间的关系计算依赖于转速的振幅阻尼因子，找出补偿值，进行振幅补偿。通过这一途径，对于绝对位置检测装置可获得一种能在高速旋转时进行精确振幅补偿，并仍具有高性能的振幅补偿方法。
同样明显，本发明的第六个特征在于，获得一种绝对位置检测装置的误差补偿方法。该方法中，如果满足当前速度范围或角度和速度范围，存储输入正弦波和余弦波的最大和最小值，找出输入波形峰值电压的中心值，从参考值中减去偏离值作为进行偏移补偿的偏移值。由此，如果满足当前速度范围或角度和速度范围，存储振幅R＝sin2θ＋cos2θ(假如θ为一角度)，比较0°时的振幅R0和相位相差180°的180°时的振幅R180，比较90°时的振幅R90和270°时的振幅R270，并使两个振幅R相等找出偏移值以实现偏移补偿。通过这一方式，绝对位置检测装置可获得一种高准确度、高可靠性的误差补偿方法。
同样明显，本发明的第七个特征在于，获得一种绝对位置检测装置的误差补偿方法。该方法中，如果满足当前速度范围或角度和速度范围，则存储输入正弦波和余弦波的最大和最小值，找出输入波形峰值电压间的差，比较振幅值和参考振幅值，进行振幅补偿。由此，如果满足当前速度范围或角度和速度范围，则存储振幅R＝sin2θ＋cos2θ(假如θ是一角度)，依次找出使0°时的振幅R0和180°时的振幅R180(偏移补偿已使它们相等)等于参考振幅RI的振幅补偿值和使90°时的振幅R90和270°时的振幅R270等于参考振幅RI的振幅补偿值，实现振幅补偿。通过这一方式，绝对位置检测装置可获得一种高准确度和高可靠性的偏移补偿方法。
同样明显，本发明的第八个特征包括一种绝对位置检测装置，该装置进一步包括一个运算单元，它可以根据预置在存储器中的有关正弦波和余弦波相移角的信息，依次找出与另一波形相差90°相位的波形。从而，获得一种高准确度，高可靠性的，因相位误差产生小角度检测误差的绝对位置检测装置。
同样明显，本发明的第九特征在于，涉及一种绝对位置检测装置的误差补偿方法。该方法中，经振幅补偿的，与参考轴相位相差45°的振幅作为振幅R存储起来，比较所述45°时的振幅R45和225°时的振幅R225，比较135°时的振幅R135和315°的振幅R315，改变相位补偿值使两者相等，实现相位补偿。通过这一方式，如果满足当前速度范围或角度和速度范围，则存储与轴相差45°相位的经振幅补偿的振幅R，比较所述45°时的振幅R45和225°时的振幅R225，比较135°时的振幅和315°时的振幅R315，改变相位补偿值，使两者相等，实现相位补偿。把第九特征与第六第七特征进一步结合起来利用，可为绝对位置检测装置提供一种简单，高准确度且高可靠性的相位补偿方法，自动地和完全地进行偏移、振幅和相位补偿。
另外，本发明第十个特征包括一种绝对位置检测装置的误差补偿方法。该方法中，利用补偿的正弦波和余弦波通过算术运算连续产生较高频率的正弦波和余弦波。第十特征与本发明第二至第七中任一特征和第九特征一起利用，可为绝对位置检测装置提供一种准确度更高的，可获得高得多的分辨率的，误差补偿方法。
图1是按照本发明第一个实施例的一种绝对位置检测装置的方框布置图。
图2A—2C是描述本发明第二和第三个实施例的流程图，说明补偿值检测的算法。
图3是描述本发明第四个实施例用的曲线图，显示出速度与振幅阻尼因子之间的关系。
图4是描述本发明的第四个实施例用的曲线图，显示出把图3的速度范围八等分后的振幅阻尼因子。
图5是描述本发明第四个实施例用的软件流程图。
图6是描述本发明第五个实施例用的软件流程图。
图7是描述本发明第六个实施例用的软件流程图。
图8是描述本发明第九个实施例的流程图。
图9是描述本发明第九个实施例用的简图，显示了数据采样的方法。
图10是描述本发明第十一个实施例用的补偿框图。
图11是描述本发明第十一个实施例用的算述运算流程图。
图12是描述本发明第十二个实施例用的原理图。
图13是描述本发明第十三个实施例用的原理图。
图14是描述本发明第十四个实施例用的原理图。
图15是描述本发明第十五个实施例用的原理图。
图16是描述本发明第十七个实施例用的原理图。
图17是描述本发明第十八个实施例用的原理图。
图18是描述本发明第十九个实施例用的原理图。
图19是描述本发明第二十一个实施例用的原理图。
图20是一种通常的绝对位置检测装置的方框布置图。
图21是示出了通常的绝对位置检测装置中模拟补偿器的一个特例的简图。
图22是说明通常的绝对位置检测装置中，正弦波和余弦波之间作相位补偿的一种方法的图。
图23是说明通常的绝对位置检测装置另一例的简图。
实施例1下面，参照附图描述本发明的一个实施例。图1是实施本发明的一种绝对位置检测装置的方框图，它与显示通常装置的图20对应。易于理解，图1中与图20相同的或相对应的部件用相同的参考符号标记，而这里不再描述。
图1中，标号100表示存储角数据的存储器，该角数据对应于模/数转换器5a，5b转换成的数字值，而101表示一个CPU，CPU利用获得的数字值进行各种补偿，如偏移，振幅和相位补偿，并组织由存储器100的数据输出。易于理解，与图20一样，线200和与之连接的线表示框与框的连接，而其余的线表示传输的信号。
在按以上所述布置的本发明实施例的绝对位置检测装置中，以光，磁或其他方式作一周回转时模拟电压发生器12产生整数倍的模拟输出电压，当模拟电压发生器作一周回转时，把正弦波和余弦波的N倍送入模拟输入部件1a，2a，并把一个周期的正弦波和余弦波送入模拟输入部件1b，2b。同时，由取样保持器件3触发这些波，选择模拟开关4a，4b，并且由模/数转换器5a，5b依次把波转换成数字值。这里，本实施例中配置的两个模/数转换器5a，5b可以是一个或三个或更多个。
以下描述的诸如偏移，振幅和相位补偿等各种不同的补偿，在获得的数字值的基础上进行，以产生精确的正弦波和余弦波，一个周期内的准确相位tan-1(A)在上述数据基础上获得。当存在多条线路时(本实施例有二个)，组织数据以在一周回转内产生—角度，然后从输入/输出部件10中输出该角度。
实施例2实施例2将描述所述各种补偿中的偏移补偿。首先，参照图2A的流程图，描述偏移和振幅补偿的补偿值检测算法。当运算中寻找正弦波和余弦波最大和最小值的某个速度和角度范围已经确定(步骤200)(流程图的例中规定为±10°范围，10°产生的误差为2.5％，5°产生的误差为0.4％)，假设当前的角度运算所给的角度为95°，则正弦波最大值取样范围得到满足(步骤201)。然后，比较当前正弦波输入值SINθ和存储在存储器中的先前的最大值MAX(SIN(A))(步骤202)。如果当前数值较大，则更新此数值(步骤203)。
应注意，在步骤204～207中，如果当前数值较小，则更新最小值。
运算不断循环，直到最大和最小值的取样计数N(SINMAX)和(SINMIN)都到达指定的取样计数N(SP)(步骤208)。在该时刻，利用存储在存储器100中的最大值MAX(SIN(A))和最小值MIN(SIN(A))通过下列算法找出偏移值△VOSS(A)(步骤209)△VOSS(A)＝{MAX(SIN(A))＋MIN(SIN(A))}/2然而，当如上所述使数值保持峰值时，它们要受到噪声等因素的影响。为去除噪声等因素，将满足取样计数的峰值保持值MAN(SIN(A))和MIN(SIN(A))累加M(AVE)次(步骤210)，并通过下述算法找出用于求得上述值的平均值SINMAX(AVE)和SIN-MIN(AVE)的偏移补偿值△VOSS(A)(步骤211)△VOSS(A)＝{SINMAX(AVE)+SINMIN(AVE)}/2应注意如果在步骤200中，角度θ不满足条件80≤θ≤100，则在步骤204中，判断该角是否接近于正弦波最小值。如果是，就执行上述过程，如果不是，则执行步骤212中的余弦处理(COS处理)。
图2B显示余弦处理的流程图。首先，步骤300判断角度数据θ是否大于等于350°或者小于等于10°。如果θ在上述范围内，则余弦波最大值取样范围得到满足(步骤301)，并且比较当前余弦波输入值(见COSθ)和存储在存储器中的先前的最大值MAX(COS(A))(步骤302)。如果当前值较大，由更新此数值(步骤303)。类似图2A中的运行，在步骤304～307中，若当前值较小，则更新最小值。
这一过程不断重复，直至最大和最小值的取样计数N(COS-MAX)和N(COSMIN)都达到指定的取样计数N(SP)(步骤308)。在此时刻，利用存储在存储器100中的最大值MAX(COS(A))和最小值MIN(COS(A))通过下列计算找出偏移值△VOSC(A)(步骤309)△VOSC(A)＝[MAX(COS(A))＋MIN(COS(A))]/2当如上所述使数值保持峰值时，为了去除噪声，将满足取样计数的峰值保持值MAX(COS(A))和MIN(COS(A))累加M(AVE)次(步骤310)，并且通过下列运算找出用于求出上述值的平均值COSMAX(AVE)和COSMIN(AVE)的偏移补偿值△VOSC(步骤311)△VOSC(A)＝[COSMAX(AVE)＋COS MIN(AVE)]/2如果在步骤300中，角度数据θ不满足条件350≤θ或θ≤10，则在步骤304中判断角θ是否接近于余弦波的最小值。如果是，就执行上述过程。如果不是，则转到程序开始端。
还有一种无需峰值保持求平均的简单方法。例如，如果范围为±5°，则在峰值保持法中几乎没有误差。在每次数据采样时都减去该值，则总可以获得消除偏移的正弦波SIN(AOS)和余弦波COS(AOS)。SIN(AOS)＝SIN(A)－△VOSS(A)COS(AOS)＝COS(A)－△VOSC(A)实施例3实施例3将描述振幅补偿的运用。偏移消除后的正弦波和余弦波数据，其振幅可能不均衡。由于振幅值也可能太小，因此把正弦波和余弦波振幅补偿至参考振幅值VIAM，从而消除不平衡值。同偏移补偿一样，数据SINMAX和SINMIN用来找振幅值VAM-SINVAMS(A)＝SINMAX－SINMIN(对正弦波而言)然后，找出振幅补偿值KAMS(A)＝VIAM/VAMS(A)和KAMC(A)＝VIAM/VAMC(A)，并且通常为了使正弦波和余弦波等于振幅值VIAM，分别将上述补偿值乘以SIN(AOS)和COS(AOS)SIN(AAM)＝KAMS(A)*SIN(AOS)COS(AAM)＝KAMC(A)*COS(AOS)实施例4当速度增加时，模拟波的振幅衰减。因此，振幅补偿值必须随速度而变化。假设VAMS(A)(ω)＝f(ω)VAMS(A)，测量每一速度下的振幅值，并把图3中速度与振幅阻尼因子之间的关系存储在非易失性存储器9中。存储的内容可以是测量获得的f(ω)的算术表达式或者是分段速度数据。例如，将图3中的速度范围分成八份，图4显示了对应于这八个速度范围的振幅阻尼因子。
根据一周回转内由相位计数器最末获得的变化，找出速度。现在，假设速度为ω0，对于考虑了速度的振幅补偿，把下述值定义为振幅补偿值KAMS(A)＝VIAM(A)/(VAMS(A)(ω0))(此式也适用于余弦情况)
图5是速度分段情况下的软件流程图。计算当前速度ω0所属的组N(步骤500)。
接下来，读取存储在非易失性存储器9中的速度阻尼因子(步骤501)，此值定义为f(ω0)。然后，用上述式子作相同的算术运算，求出振幅补偿值KAMS(A)(步骤502)。计算结束后，程序返回步骤500。
实施例5现在描述实施例5。当从采集模拟波最大值和最小值的算法中去除对速度的判断时，可以把依赖于速度的振幅阻尼函数作为数据来采样。然后，在此数据的基础上找出f(ω)以进行自动速度振幅补偿。
图6显示了自动求出速度阻尼因子f(ω0)的软件流程。首先找出当前速度范围N(步骤601)。然后，同振幅补偿的程序一样，在该速度范围内，按规定的次数采集数据(步骤602)。如果速度范围内数据以指定的次数达到最大值和最小值(步骤603)，则把这些数据存入非易失性存储器9中(步骤604)。
更明确地说，把最大振幅值的和∑MAX除以采样次数C以得到平均值VMAX，最小值可用类似方法算出，再算出它们的差VMAX(N)。然后求出差值与无振幅衰减时该速度的参考振幅宽度VIAM(A)之比；将此比值定义为f(N)(步骤604)，并存储在非易失性存储器9中。由于运算过程中f(N)不断更新，所以速度振幅补偿就自动进行。
实施例6参照图7中的流程图，可以明白实施例6，按照实施例6也可以用下述消除法实现偏移补偿。利用经偏移补偿的数据SIN(AOF)和COS(AOF)(这时，偏移补偿值的初始值△VOSS(A)和△VOSC(A)为零)，总是计算值R＝SIN2(AOF)＋COS2(AOF)，并将该数据存入存储器。同实施例2一样，此时判断条件规定为接近于轴(如±10°)。在运行中采集数据，提供给定计数下的最大值或平均值。比较R90(90±10°的数据)和R270(270±10°的数据)，根据它们的差值来改变偏移补偿值△VOSS(A)(步骤701到712)。例如，如果R90＜R270，重复增加△VOSS(A)的运算，直到R90与R270相等(对△VOSC(A)而言，用R0和R180完成相同的运算)。
参照图7，判断角度θ的变化是否小于或等于预定的参考值△θREF。如果大于，则程序重新开始，如果△θ小于参考值，则按步骤702计算R值。在步骤703中判断θ是否在80°～100°范围内。如果不在，则程序转至步骤707。在步骤707中判断θ是否处于260°和280°之间，如果不在，则程序转至启动端，如果在此范围内，则在步骤708中对R270作调整。接下来，在步骤709中判断是否有N(SINMIN)＝N(SP)，如果是，步骤710进一步对R270(AVE)作调整，使它等于R270S/N(SP)。
如果在步骤703中判断出是在80°～100°范围内，则在步骤704中调整R90S，并在步骤705中检查(SINMAX)里的值与(SP)里的值的关系。如果相等，步骤706使R90(AVE)与R90S/N(SP)相等，然后程序转至步骤711。类似地，如果在步骤705中确定结果为不等，则程序也转至步骤711。步骤710的输出通常输至步骤711，由步骤711判断是否R90SF＝R270SF。如果不等，则程序转至启动端，如果相等，则增加△VOSS(A)，直至R90等于R270。
实施例7实施例7描述一种利用实施例6中求得的数据进行振幅补偿的方法。将通过偏移补偿收敛至RS＝R90＝R270的数据与参考值R1比较，然后用如下的式子顺序地计算振幅补偿值VAMS(A)VAMS(A)=(R1/RS)]]>对于余弦的情况，用RC＝R0＝R180的数据作类似的处理VAMC(A)=(R1/RC)]]>当不可能进行√操作，或操作需要很长的处理时间时，另有实施例能通过渐变积分(gradual integration)改变VAMS(A)和VAMC(A)的值。
实施例8现在描述实施例8。经振幅补偿的波形数据的相位差不可能精确地等于90°。现假设，SIN(AAM)相对于COS(AAM)偏离90＋α°，则相位精确地对于COS(AAM)差90°的正弦波SIN(APM)有如下关系SIN(AAM)＝SIN(APH)COS(α)＋SIN(α)COS(AAM)由此，经相位补偿的数据SIN(APH)由下述运算求得SIN(APH)＝{SIN(AAM)＋COS(AAM)SIN(α)}/COS(α)易于理解，SIN(α)和COS(α)的值已预先存在存储器中。
应注意，日本公开特许公报No.SH061—149822中公布的技术是正弦波和余弦波之间进行相位误差补偿的一项现有技术。该技术中，相位补偿是根据先前存于一个存储器件中的补偿信息来实现的，它与本实施例中用近似解进行相位补偿的方法不同。
实施例9实施例9描述自动相位补偿。如果对于轴偏离45°，在速度和角度的限制下，存储R＝SIN2(AAM)＋COS2(AAM)。假设偏移和振幅补偿已经完成，R45近似等于R225，而R135近似等于R315。此后，求它们的平均值，并定义为R1和R2。在补偿过程中，通过改变α影响SIN(α)和COS(α)，从而使R1和R2相等，并利用这些值进行相位补偿。
图8显示了自动相位补偿的流程图。基本采集的数据是经振幅补偿的正弦波和余弦波的平方和。由于数据在对轴有45°相位差的四个角度范围内采集，因此结果如图9所示(黑点表示采样点；该例假设一正弦波滞后的波形)。
图8中，首先，检查(如偏移和振幅补偿一样)是否四个范围内的采样次数已达到了指定的次数(步骤801)。关于这一点，对每一角数据累加n(SP)次，当次数超过指定次数后，角数据停止增加。同偏移和振幅补偿的情况一样，这里采样过程中的算法已经省略，但这对普通技术人员是显而易见的。
若超出了四个区域中的累加值，则将225度与45度的和减去135度与315度的和，并将结果规定为值A(步骤802)。如果A值为正，说明相位补偿角α小，因此α增1。如果A值为负，说明相位补偿角α大，因此α减1。当然，如果A＝0，则α保留原值(步骤803)。从已求得的α值出发，求出进行相位补偿的数据SIN(α)和COS(α)(数据可以计算获得，也可以从存储器中获得)(步骤804)。消除当前累加数据和采样计数，并再次采样(步骤805)。易于理解，相位补偿后，如前所述计算正弦波SIN(APH)。
实施例10实施例10提供一种产生无误差正弦波和余弦波的补偿。这两个相位补偿数据用来产生较高频率的正弦波和余弦波。例如，为了提供高八倍的频率，按下列表达式连续进行算术运算，从而提高分辨率SIN2θ＝2SINθ·COSθCOS2θ＝1－2COS2θSIN4θ＝2SIN2θ·COS2θCOS4θ＝1－2COS22θSIN8θ＝2SIN4θ·COS4θCOS8θ＝1－2COS24θ然后，从获得的数据出发作tan-1(A)运算(为了减少运算时间，数据tan-1可以与作为地址排列在存储表中的SIN和COS数据一起输出)。假设获得的两个数据都是N位长，为使八倍频率的数据与一倍频率的数据相匹配，对低位数据进行匹配，从而提供N＋3位长度的分辨率。用类似的方法匹配一周回转中一个周期的数据，计算一周回转内的相位角。
绝对位置检测装置每次发出请求时向外输出累积的回转计数(N)和一周回转内的相位计数(P)，从而终止序列的操作。
实施例11现在描述实施例11。当绝对位置检测装置与同步电动机(交流伺服电动机)连接时，电动机的磁极位置一般从检测装置的一周回转内的相位信息中获得。在这种情况下，电动机和安装上的检测装置的参考位置必须彼此匹配。本实施例中，当适配的检测装置的位置与电动机的位置不匹配，而与电动机参考位置有相位差(+PER)时，预先把该误差存入存储器中，并依次找出磁极位置经检测—补偿的数据Pc，Nc，如图10所示。图中说明相关的补偿波形。
图11是与本实施例有关的一个算法流程图。
起初，计算X＝P－PER(步骤1100)。然后，当X≥0时，使Pc＝X，Nc＝N(步骤1101)。当X＜0时，使Pc＝PMAX＋X，Nc＝N－1(步骤1102)，其中PMAX是一周回转内的最大相位。
经补偿的数据Pc，Nc总是向外输出。
实施例12实施例12描述输出数据的方法。确保数据可以在绝对位置检测装置1200和与之相连的器件1210(如伺服放大器，假如装置可做成一体)之间传输。图12中，在放大器1210请求下，绝对位置检测装置将对数据重新运算，然后传递它。
实施例13现在描述实施例13。普通的绝对位置检测装置1300输出累积回转次数Nc和一周回转内的计数Pc两个不同的数据(假如保证采样计时匹配)。已接收这些数据的伺服放大器1310必须组合这两个数据以产生绝对位置。在本实施例中，总是进行下述算术运算，并且在图13中所示的一周回转计数Pc的脉冲旋转的基础上输出结果PABS＝NcPMAX＋Pc从而无需通过伺服放大器1310处理累积回转计数Nc和一周回转内计数Pc。
实施例14现在描述实施例14。模/数转换器的数据和CPU进行的算术运算一般是在二进制基础上进行的。因此一周回转内的分割数也是2n。同时，机械系统和控制单元是建立在十进制基础上的。因此，接收数据的伺服放大器必须将它从二进制转化为十进制。本实施例中，由绝对位置检测装置1400将此数据转换为最接近于零的十进制数Kp(假如Kp基本上小于2n)后输出该数据，并送给伺服放大器1410。例如，如图14所示，当一周回转内的分割数为220脉冲时，总是进行下列算术运算以找出并输出1,000,000脉冲的PDPD＝Kpc(K＝106/220)从而无需在伺服放大器中进行转换。
把当时的数值K存入存储器。这时，实施例13中产生的绝对值数据也可以用相同的方式转换。
实施例15在实施例15中，一周回转内的任何分割数Kp(或K)进一步从相连的器件送出。如图15所示，绝对位置检测装置1500把K＝Kp/2n存在存储器中，同实施例14一样进行算术运算，并把数据输出至伺服放大器1510。在这种情况下，实施例13中产生的绝对值数据也可以用相同的方式转换。
实施例16
在实施例16中，有关电动机和机械侧(machine end)的传动比M(确保电动机转M圈，滚珠丝杠转一圈)和滚珠丝杠螺距L的最小控制单位的信息从伺服放大器1610中传出，并且绝对位置检测装置1600在将其转换成控制单位最大整数部分分辨率之后输出该数据。例如假设最小控制单位为0.01μm，M为2，L为10mm，则电动机转一圈5mm可转换为500000段最小控制单位。若假设一周回转中分段数为220，则因为最大整数是2，所以数据转换成106段，然后输出。
实施例17图16显示了实施例17的原理，安装在旋转轴上的绝对位置检测装置1600，每机械侧转了360°，复位输出数据。根据实施例16中的传动比M，转换数据，电动机每旋转M圈，复位数据。在这样的情况下，利用PABS进行算术运算更为方便，其中PABS是累积回转计数和一周回转内相位计数的组合结果。然后，绝对位置检测装置1600根据下述方程输出PABS除以M与一次回转内分段计数2n的乘积的余数PROTPROT＝余数(PABS/(M2n)实施例18图17显示出实施例18的原理，如果希望确定某一位置上的点(绝对位置)为参考点，就由放大器发出一个指令。绝对位置检测装置把该点的PABSO存入非易性存储器9中，然后通常将一数减去上述值的差输出到放大器，从而进行完整的绝对位置检测。
换一种做法，从放大器输送PBASO’值及从绝对位置检测装置输出一值减去上述值的差，可以把任意一点确定为0参考点。
实施例19描述了按照实施例19的一种绝对位置检测装置的初调方法，参见图18。图中显示了绝对位置检测装置1800与伺服放大器1810之间的连接。对于实时进行的偏移、振幅、相位及其他补偿，把它们的初值预置在收敛值附近，可以避免长时间收敛补偿过程中产生的误差。由此，在外部装置(初调装置)的指令下，依次完成各种补偿，并重新确定初期补偿值，存入编码器的非易失性存储器中。初调装置以适当的恒定转速旋转编码器，并产生一个偏移补偿启动命令。编码器根据适用的算法进行初调并确定补偿值。在此期间，在调节装置的请求下，传输不同数据和预置补偿值以允许从外部来检查调节。之后，振幅和位相补偿的初调以类似的方法进行。
实施例20如果初调无法进行(例如，过大的偏移值引起电压钳住，导致了波形变形)，则产生一个警告并送给调节装置。
实施例21利用实际运行期间可被检查的数据，根据使系统停止的数据，从外部判断重新初调(当未用实时补偿时)或绝对位置检测1900的一个故障。图19通过装置1900与伺服放大器1910的连结显示了本实施例的原理。
权利要求
1.在一种绝对位置检测方法中，在一个周期内产生一组或多组正弦波和余弦波，把产生的正弦波和余弦波模—数转换成数字值，并且在转换的数值基础上进行算术运算，以补偿偏移，振幅和相位误差，其特征在于，误差补偿方法包括用所述误差补偿前或期间进行的算术运算所求得的相位角和已转换的数字值来对一相角进行运算。
2.如权利要求1中所述的误差补偿方法，其特征在于，它进一步包括判断是否满足当前速度范围或角度和速度范围；如果满足，存储输入正弦波和余弦波的最大和最小值；找出输入波形峰值电压的中心值，并且从参考值中减去偏离值，作为进行偏移补偿的偏移值。
3.如权利要求1中所述的误差补偿方法，其特征在于，它进一步包括判断是否满足当前速度范围或角度和速度范围；如果满足，存储输入正弦波和余弦波的最大和最小值；找出输入波形峰值电压间的差值；并且比较振幅值和参考振幅值，进行振幅补偿。
4.如权利要求3中所述的误差补偿方法，其特征在于，它进一步包括对于增长的速度存储振幅阻尼因子的期望值；并且根据当前速度改变振幅补偿值，进行振幅补偿。
5.如权利要求1中所述的误差补偿方法，其特征在于，它进一步包括判断是否满足一个角度范围；如果满足，存储输入正弦波和余弦波的最大和最小值和当时的速度；找出输入波形峰值电压的差；并且从振幅值和速度的关系出发，对依赖于旋转速度的振幅阻尼因子进行运算，找出补偿值，进行振幅补偿。
6.如权利要求2中所述的误差补偿方法，其特征在于，它进一步包括如果满足当前速度范围或角度和速度范围，存储振幅R＝sin2θ＋cos2θ(假如θ为一角度)；比较0°时的振幅R0和与之相差180°相位的振幅R180，并比较90°时的振幅R180和270°时的振幅R270，并且找出使两振幅值R相等的偏移值，进行偏移补偿。
7.如权利要求3中所述的误差补偿方法，其特征在于，它进一步包括如果满足当前速度范围或角度和速度范围，存储振幅R＝sin2θ＋cos2θ(假如θ为一角度)，并且依次找出由偏移补偿使0°时的振幅R0和180°时的振幅R180相等并都等于参考振幅RI及使90°时的振幅R90和270°时的振幅也都等于参考振幅的振幅补偿值，进行振幅补偿。
8.如权利要求1所述的误差补偿方法，其特征在于，它进一步包括根据预置于存储器中的有关正弦波和余弦波相移角的信息，依次找出与另一波形有90°相位差的一个波形。
9.如权利要求6所述的误差补偿方法，其特征在于，相对于参考轴有45°相位差的经振幅补偿的振幅R作为振幅R存储起来，比较所述45°时的振幅R45和225°时的振幅R225，比较135°时的振幅R135和315°时的振幅R315，并且改变相位补偿值，使两者相等，从而进行相位补偿。
10.如权利要求7所述的误差补偿方法，其特征在于，相对参考轴有45°相位差的经振幅补偿的振幅R作为振幅R存储起来，比较所述45°时的振幅R45和225°时的振幅R225，比较135°时的振幅R135和315°时的振幅R315，并且改变相位补偿值，使两者相等，从而进行相位补偿。
11.如权利要求2所述的误差补偿方法，其特征在于，通过利用正弦波和余弦波补偿的算术运算，连续产生较高频率的正弦波和余弦波。
12.如权利要求3所述的误差补偿方法，其特征在于，通过利用正弦波和余弦波补偿的算术运算，连续产生较高频率的正弦波和余弦波。
13.如权利要求4所述的误差补偿方法，其特征在于，通过利用正弦波和余弦波补偿的算术运算，连续产生较高频率的正弦波和余弦波。
14.如权利要求5所述的误差补偿方法，其特征在于，通过利用正弦波和余弦波补偿的算术运算，连续产生较高频率的正弦波和余弦波。
15.如权利要求6所述的误差补偿方法，其特征在于，通过利用正弦波和余弦波补偿的算术运算，连续产生较高频率的正弦波和余弦波。
16.如权利要求7所述的误差补偿方法，其特征在于，通过利用正弦波和余弦波补偿的算术运算，连续产生较高频率的正弦余弦波。
17.如权利要求9所述的误差补偿方法，其特征在于，通过利用正弦波和余弦波补偿的算术运算，连续产生较高频率的正弦波和余弦波。
18.如权利要求10所述的误差补偿方法，其特征在于，通过利用正弦波和余弦波补偿的算术运算，连续产生较高频率的正弦波和余弦波。
19.一个绝对位置检测装置，其特征在于，它包括在一个周期内产生一组或多组正弦波和余弦波的正弦波和余弦波发生器(1a，1b，2a，2b)，把所述正弦波和余弦波发生器(1a，1b，2a，2b)产生的输入正弦波和余弦波转换成数字值的模/数转换器(5a，5b)，和在所述模/数转换器(5a，5b)产生的数字值基础上进行算术运算，补偿偏移、振幅和相位误差的一个运算器(17)，该运算器对在上述误差补偿之前或期间通过算术运算求得的相位角中的一个相位角和所述模/数转换器(5a，5b)产生的数字值进行运算。
20.如权利要求19所述的绝对位置检测装置，其特征在于，它进一步包括在当前速度范围或角度和速度范围内，存储输入正弦波和余弦波最大和最小值的装置，找出输出波形峰值电压中心值的装置以及从参考值中减去偏离值作为偏移值，进行偏移补偿的装置。
21.如权利要求19所述的绝对位置检测装置，其特征在于，它进一步包括在当前速度范围或角度和速度范围内，存储输入正弦波和余弦波最大和最小值的装置，确定输入波形峰值电压之间差值的装置，以及比较振幅值和参考振幅值，进行振幅补偿的装置。
22.如权利要求19所述的绝对位置检测装置，其特征在于，它进一步包括一个角度范围满足时，存储输入正弦波和余弦波最大和最小值及当时速度的装置，确定输入波形峰值电压差值的装置，以及从振幅值和速度之间的关系出发对依赖于旋转速度的振幅阻尼因子进行运算以找出补偿值，实现振幅补偿的装置。
23.如权利要求1所述的绝对位置检测装置，其特征在于，它进一步包括一个运算器，该运算器根据存于存储器中的正弦波和余弦波相移的角信息，顺序找出与另一波形有90°相位差的一个波形。
全文摘要
一种绝对位置检测装置，它包括在一个周期内产生一组或多组正弦波和余弦波的正弦波和余弦波发生器；把正弦余弦波发生器产生的输入正弦波和余弦波转换成数字值的模/数转换器。在模/数转换器产生的数字值基础上，利用一个运算器计算误差补偿，包括偏移、振幅和相位误差。在装置中，运算器对在所述误差补偿前或期间通过算术运算求得的诸多相位角中的一个和模/数转换器产生的数字值进行运算，从而无需附加硬件补偿电路，便可获得价格低、可靠性高的绝对位置检测装置。
文档编号G01D5/244GK1117577SQ95100738
公开日1996年2月28日 申请日期1995年1月28日 优先权日1994年1月28日
发明者加知光康, 佐久间浩和, 风间务, 青木幸男, 水谷孝夫 申请人:三菱电机株式会社
技术领域：
本发明涉及一种绝对位置检测装置及其误差补偿方法。该装置可检测机床、工业机械、机器人或类似设备的位置。
图20是通常的绝对位置检测装置的方框图，其中线20和与此连接的线表示框与框的连接，其余的线表示传输的信号。图20中，标号1a和1b表示正弦波的模拟输入部件；2a和2b表示余弦波模拟输入部件；3为一取样保持器件，它触发来自模拟输入部件1a，1b，2a，2b的信号；4a表示正弦波输入选择模拟开关，4b表示余弦波输入选择模拟开关；5a表示一个把输入正弦波模拟值转换为数字值的模/数转换器，而5b表示一个把输入余弦波模拟值转换为数字值的模/数转换器；6表示一存储器，它存储着与由模/数转换器5a、5b提供的数字值等效的角数据；17表示一CPU，它组织存储器6的数据输出并改变在后面介绍的模拟补偿器16a、16b的补偿值；9表示非易失性存储器，它存储后面将提到的各种不同的补偿值；15表示一逻辑部件，它产生一种与一外部器件数据通讯的格式；10表示逻辑部件15用的输入/输出部件；11表示一多回转数据产生部件；12表示一模拟电压发生器，在以光，磁或其他方式的一周回转内或一个基本长度内，该发生器产生整数倍的模拟输出电压(若使用光学系统，则系统包括光发射器件，玻璃刻度盘和光接收器件)；14表示一个能在数据取样保持和模/数转换通道之间进行选择的模拟输入控制器。还有，16a和16b表示模拟补偿器，例如，它可以在一个模拟基础上补偿偏移、幅度和其他值，并包括累加器或放大器。最后，18表示一补偿转换器，它包括通过模/数转换通道从模拟补偿器16a、16b输出补偿值的装置，或者选择要在模拟补偿器16a、16中进行模/数转换的数据的装置。
现在，我们来描述前面提及的通常的绝对位置检测装置的运行。由模拟电压发生器12产生的模拟电压经模拟输入部件1a，1b或2a，2b获得放大。然后，当要求转换模拟电压时，CPU17产生一个同步触发模拟电压的信号，并且所有相的模拟电压都由取样保持器件3保持。CPU17使模拟输入控制器14产生模拟开关4a，4b的通道选择信号，从而使被保持的模拟信号通过模拟补偿器16a、16b，并由模/数转换器5a，5b依次转换成数字值。获得的数字值SIN(A)，COS(A)作为地址送入存储器6，并由存储器6输出与该地址对应的tan-1(A)。CPU17读取该数据以获得角信息。由于SIN(A)和COS(A)含有偏移误差、不均衡的，太大或太小的振幅和两相之间的移动，所以把用于补偿这些误差的模拟补偿器16a，16b放在模/数转换器5a、5b的前面，以消除这些误差。
下面按照图21，描述模拟补偿器16a、16b的一个特例。补偿按偏移，振幅和相位补偿的顺序逐一完成。图21中，101a和101b分别是进行正弦波和余弦波偏移补偿的可变电阻器，102a和102b是调节振幅值的可变电阻器，而103a和103b则是相位补偿后调节增益的可变电阻器。原始信号通过这些电路之后，送入模/数转换器5a、5b以补偿它们引起的误差。
也就是说，作偏移补偿的第一级放大器104a、104b，将偏移电压加到输入的正弦和余弦波上。作振幅补偿的第二级放大器105a，105b，受反馈电阻器102a和102b的调节而改变输出增益。在正弦波和余弦波之间作相位补偿的第三级放大器106a，106b，106c，增加和减少已补偿振幅的输入波，而把它们转换成两个正交相。
图22显示了一种补偿正弦余弦波之间相位的方法。如图所示，假设接近θ＝0的余弦波的值只偏移了e°。这样，如果振幅和偏移已经准确补偿，则当作A＝SINθ＋COSθ和B＝SINθ－COSθ运算时，A和B总是彼此正交。请注意，相信只偏移了(45±e/2)°。
如图20所示，虽然由可变电阻器组成的补偿器不能根据温度变化等因素改变补偿，但选择几个固定电阻器却能作适当的补偿。另外，如图23所示，在放大器300中提供了一个数/模转换器301，以在运行期间改变补偿值。在这种情况下，改变补偿值等等由图20中的补偿转换器18控制。易于理解，图23中的302指的是一CPU。
在上述通常的绝对位置检测装置中，补偿电路里大量的可变电阻器受温度变化和随时间变化的影响，这会导致准确度的降低。补偿电路本身也随温度和随时间变化。
而且，所需补偿电路的数目与要处理的正弦波和余弦波的数目相同，这将大大增加硬件的负担。
而且，虽然用数/模转换器替代可变电阻器安装在相应的电路中可以在一定程度上克服误差变化，但这也要增加硬件的负担。
另外，尽管图21中的电路需要经偏移补偿输出(OFSO，OFCO)和经振幅补偿输出(AMSO，AMCO)以进行更精确的补偿，但通常的绝对位置检测装置只能模/数转换和检测经相位补偿输出，给掌握独立误差造成困难。特别是，如果在正弦波和余弦波补偿中对两个振幅不同的信号加以组合，则不可能产生两个正交信号。
同时，日本公开特许公报No.SHO59—183327中揭示的技术，是一项已有技术。由于在这一技术中，要保持最大最小峰值，从保持的电压总和中找出偏移电压，从其间的差异找出振幅，因此一个简单波形的输入也需要大量的模拟电路，例如四个峰值保持电路和加/减电路，这些电路本身及部件故障将导致产生误差。还有必须从峰值保持电路中排除噪声(如果有的话)。
再有，在通常的技术中，检测得的角数据并不以与外部设备相匹配的适当的数据单位形式或以所需的数据形式输出，而外部设备必须自己转换输出数据。由此，低性能的外部设备不能处理所有的数据，而即使设备是高性能的，也要浪费运算时间。
此外，绝对位置检测装置不能从外部设备通过互通信息提供监视和校准补偿状态的功能，因此整个系统的可靠性很低。
本发明的第一个目的在于提供一个绝对位置检测装置及其误差补偿方法，因而可以利用软件而非硬件补偿的手段进行所有误差补偿。
本发明的第二个目的在于获得一种高准确度的绝对位置检测装置及其误差补偿方法，因而具有各种功能并可以随着环境的变化进行补偿。
很明显，如上所述，发明的第一特征在于，获得一种绝对位置检测装置，它由以下几部分组成在一个周期内产生一组或多组正弦波和余弦波的正弦波和余弦波发生器；将所述正弦波和余弦波发生器产生的输入正弦波和余弦波转换成数字值的模/数转换器；以及在所述模/数转换器转换而得的数字值基础上，进行运算以补偿包括偏移，振幅和位相等误差的一个运算单元。装置中，运算单元处理，所述误差补偿之前或期间运算中求得的相位角中的一个和所述模/数转换器产生的数字值，由此获得一个无需把补偿电路添加至硬件的、低价格的、可靠性高的绝对位置检测装置。
同样明显，本发明的第二个特征在于，获得一种绝对位置检测装置的误差补偿方法。该方法中，如果满足当前速度范围或角度和速度范围，则存储输入正弦波和余弦波的最大和最小值，找出输入波形峰值电压的中心值，从参考值中减去偏离值，作为进行偏移补偿的偏移值。用这种方法，绝对位置检测装置就有了一个能响应温度变化和时间变化的进行高准确度偏移补偿的方法。该方法在检测和可靠性方面都是极好的。
同样明显，本发明的第三个特征在于，涉及一种绝对位置检测装置的误差补偿方法。该方法中，如果满足当前速度范围或角度和速度范围，则存储输入正弦波和余弦波的最大和最小值，找出输入波形峰值电压的差值，并比较振幅值和参考振幅值以进行振幅补偿。用这一方式，为绝对位置检测装置提供了一种响应温度变化和时间变化的高准确度的振幅补偿法。
同样明显，本发明的第四个特征在于，涉及一种绝对位置检测装置的误差补偿方法。该方法中，对于增长的速度存储振幅阻尼因子的期望值，并根据当前速度改变振幅补偿值以进行振幅补偿。
本发明的第五个特征是，涉及一种绝对位置检测装置的误差补偿方法。该方法中，如果满足某个角度范围，存储输入正弦波和余弦波的最大和最小值及当时的速度，找出输入波形峰值电压间的差，并且通过振幅值和速度之间的关系计算依赖于转速的振幅阻尼因子，找出补偿值，进行振幅补偿。通过这一途径，对于绝对位置检测装置可获得一种能在高速旋转时进行精确振幅补偿，并仍具有高性能的振幅补偿方法。
同样明显，本发明的第六个特征在于，获得一种绝对位置检测装置的误差补偿方法。该方法中，如果满足当前速度范围或角度和速度范围，存储输入正弦波和余弦波的最大和最小值，找出输入波形峰值电压的中心值，从参考值中减去偏离值作为进行偏移补偿的偏移值。由此，如果满足当前速度范围或角度和速度范围，存储振幅R＝sin2θ＋cos2θ(假如θ为一角度)，比较0°时的振幅R0和相位相差180°的180°时的振幅R180，比较90°时的振幅R90和270°时的振幅R270，并使两个振幅R相等找出偏移值以实现偏移补偿。通过这一方式，绝对位置检测装置可获得一种高准确度、高可靠性的误差补偿方法。
同样明显，本发明的第七个特征在于，获得一种绝对位置检测装置的误差补偿方法。该方法中，如果满足当前速度范围或角度和速度范围，则存储输入正弦波和余弦波的最大和最小值，找出输入波形峰值电压间的差，比较振幅值和参考振幅值，进行振幅补偿。由此，如果满足当前速度范围或角度和速度范围，则存储振幅R＝sin2θ＋cos2θ(假如θ是一角度)，依次找出使0°时的振幅R0和180°时的振幅R180(偏移补偿已使它们相等)等于参考振幅RI的振幅补偿值和使90°时的振幅R90和270°时的振幅R270等于参考振幅RI的振幅补偿值，实现振幅补偿。通过这一方式，绝对位置检测装置可获得一种高准确度和高可靠性的偏移补偿方法。
同样明显，本发明的第八个特征包括一种绝对位置检测装置，该装置进一步包括一个运算单元，它可以根据预置在存储器中的有关正弦波和余弦波相移角的信息，依次找出与另一波形相差90°相位的波形。从而，获得一种高准确度，高可靠性的，因相位误差产生小角度检测误差的绝对位置检测装置。
同样明显，本发明的第九特征在于，涉及一种绝对位置检测装置的误差补偿方法。该方法中，经振幅补偿的，与参考轴相位相差45°的振幅作为振幅R存储起来，比较所述45°时的振幅R45和225°时的振幅R225，比较135°时的振幅R135和315°的振幅R315，改变相位补偿值使两者相等，实现相位补偿。通过这一方式，如果满足当前速度范围或角度和速度范围，则存储与轴相差45°相位的经振幅补偿的振幅R，比较所述45°时的振幅R45和225°时的振幅R225，比较135°时的振幅和315°时的振幅R315，改变相位补偿值，使两者相等，实现相位补偿。把第九特征与第六第七特征进一步结合起来利用，可为绝对位置检测装置提供一种简单，高准确度且高可靠性的相位补偿方法，自动地和完全地进行偏移、振幅和相位补偿。
另外，本发明第十个特征包括一种绝对位置检测装置的误差补偿方法。该方法中，利用补偿的正弦波和余弦波通过算术运算连续产生较高频率的正弦波和余弦波。第十特征与本发明第二至第七中任一特征和第九特征一起利用，可为绝对位置检测装置提供一种准确度更高的，可获得高得多的分辨率的，误差补偿方法。
图1是按照本发明第一个实施例的一种绝对位置检测装置的方框布置图。
图2A—2C是描述本发明第二和第三个实施例的流程图，说明补偿值检测的算法。
图3是描述本发明第四个实施例用的曲线图，显示出速度与振幅阻尼因子之间的关系。
图4是描述本发明的第四个实施例用的曲线图，显示出把图3的速度范围八等分后的振幅阻尼因子。
图5是描述本发明第四个实施例用的软件流程图。
图6是描述本发明第五个实施例用的软件流程图。
图7是描述本发明第六个实施例用的软件流程图。
图8是描述本发明第九个实施例的流程图。
图9是描述本发明第九个实施例用的简图，显示了数据采样的方法。
图10是描述本发明第十一个实施例用的补偿框图。
图11是描述本发明第十一个实施例用的算述运算流程图。
图12是描述本发明第十二个实施例用的原理图。
图13是描述本发明第十三个实施例用的原理图。
图14是描述本发明第十四个实施例用的原理图。
图15是描述本发明第十五个实施例用的原理图。
图16是描述本发明第十七个实施例用的原理图。
图17是描述本发明第十八个实施例用的原理图。
图18是描述本发明第十九个实施例用的原理图。
图19是描述本发明第二十一个实施例用的原理图。
图20是一种通常的绝对位置检测装置的方框布置图。
图21是示出了通常的绝对位置检测装置中模拟补偿器的一个特例的简图。
图22是说明通常的绝对位置检测装置中，正弦波和余弦波之间作相位补偿的一种方法的图。
图23是说明通常的绝对位置检测装置另一例的简图。
实施例1下面，参照附图描述本发明的一个实施例。图1是实施本发明的一种绝对位置检测装置的方框图，它与显示通常装置的图20对应。易于理解，图1中与图20相同的或相对应的部件用相同的参考符号标记，而这里不再描述。
图1中，标号100表示存储角数据的存储器，该角数据对应于模/数转换器5a，5b转换成的数字值，而101表示一个CPU，CPU利用获得的数字值进行各种补偿，如偏移，振幅和相位补偿，并组织由存储器100的数据输出。易于理解，与图20一样，线200和与之连接的线表示框与框的连接，而其余的线表示传输的信号。
在按以上所述布置的本发明实施例的绝对位置检测装置中，以光，磁或其他方式作一周回转时模拟电压发生器12产生整数倍的模拟输出电压，当模拟电压发生器作一周回转时，把正弦波和余弦波的N倍送入模拟输入部件1a，2a，并把一个周期的正弦波和余弦波送入模拟输入部件1b，2b。同时，由取样保持器件3触发这些波，选择模拟开关4a，4b，并且由模/数转换器5a，5b依次把波转换成数字值。这里，本实施例中配置的两个模/数转换器5a，5b可以是一个或三个或更多个。
以下描述的诸如偏移，振幅和相位补偿等各种不同的补偿，在获得的数字值的基础上进行，以产生精确的正弦波和余弦波，一个周期内的准确相位tan-1(A)在上述数据基础上获得。当存在多条线路时(本实施例有二个)，组织数据以在一周回转内产生—角度，然后从输入/输出部件10中输出该角度。
实施例2实施例2将描述所述各种补偿中的偏移补偿。首先，参照图2A的流程图，描述偏移和振幅补偿的补偿值检测算法。当运算中寻找正弦波和余弦波最大和最小值的某个速度和角度范围已经确定(步骤200)(流程图的例中规定为±10°范围，10°产生的误差为2.5％，5°产生的误差为0.4％)，假设当前的角度运算所给的角度为95°，则正弦波最大值取样范围得到满足(步骤201)。然后，比较当前正弦波输入值SINθ和存储在存储器中的先前的最大值MAX(SIN(A))(步骤202)。如果当前数值较大，则更新此数值(步骤203)。
应注意，在步骤204～207中，如果当前数值较小，则更新最小值。
运算不断循环，直到最大和最小值的取样计数N(SINMAX)和(SINMIN)都到达指定的取样计数N(SP)(步骤208)。在该时刻，利用存储在存储器100中的最大值MAX(SIN(A))和最小值MIN(SIN(A))通过下列算法找出偏移值△VOSS(A)(步骤209)△VOSS(A)＝{MAX(SIN(A))＋MIN(SIN(A))}/2然而，当如上所述使数值保持峰值时，它们要受到噪声等因素的影响。为去除噪声等因素，将满足取样计数的峰值保持值MAN(SIN(A))和MIN(SIN(A))累加M(AVE)次(步骤210)，并通过下述算法找出用于求得上述值的平均值SINMAX(AVE)和SIN-MIN(AVE)的偏移补偿值△VOSS(A)(步骤211)△VOSS(A)＝{SINMAX(AVE)+SINMIN(AVE)}/2应注意如果在步骤200中，角度θ不满足条件80≤θ≤100，则在步骤204中，判断该角是否接近于正弦波最小值。如果是，就执行上述过程，如果不是，则执行步骤212中的余弦处理(COS处理)。
图2B显示余弦处理的流程图。首先，步骤300判断角度数据θ是否大于等于350°或者小于等于10°。如果θ在上述范围内，则余弦波最大值取样范围得到满足(步骤301)，并且比较当前余弦波输入值(见COSθ)和存储在存储器中的先前的最大值MAX(COS(A))(步骤302)。如果当前值较大，由更新此数值(步骤303)。类似图2A中的运行，在步骤304～307中，若当前值较小，则更新最小值。
这一过程不断重复，直至最大和最小值的取样计数N(COS-MAX)和N(COSMIN)都达到指定的取样计数N(SP)(步骤308)。在此时刻，利用存储在存储器100中的最大值MAX(COS(A))和最小值MIN(COS(A))通过下列计算找出偏移值△VOSC(A)(步骤309)△VOSC(A)＝[MAX(COS(A))＋MIN(COS(A))]/2当如上所述使数值保持峰值时，为了去除噪声，将满足取样计数的峰值保持值MAX(COS(A))和MIN(COS(A))累加M(AVE)次(步骤310)，并且通过下列运算找出用于求出上述值的平均值COSMAX(AVE)和COSMIN(AVE)的偏移补偿值△VOSC(步骤311)△VOSC(A)＝[COSMAX(AVE)＋COS MIN(AVE)]/2如果在步骤300中，角度数据θ不满足条件350≤θ或θ≤10，则在步骤304中判断角θ是否接近于余弦波的最小值。如果是，就执行上述过程。如果不是，则转到程序开始端。
还有一种无需峰值保持求平均的简单方法。例如，如果范围为±5°，则在峰值保持法中几乎没有误差。在每次数据采样时都减去该值，则总可以获得消除偏移的正弦波SIN(AOS)和余弦波COS(AOS)。SIN(AOS)＝SIN(A)－△VOSS(A)COS(AOS)＝COS(A)－△VOSC(A)实施例3实施例3将描述振幅补偿的运用。偏移消除后的正弦波和余弦波数据，其振幅可能不均衡。由于振幅值也可能太小，因此把正弦波和余弦波振幅补偿至参考振幅值VIAM，从而消除不平衡值。同偏移补偿一样，数据SINMAX和SINMIN用来找振幅值VAM-SINVAMS(A)＝SINMAX－SINMIN(对正弦波而言)然后，找出振幅补偿值KAMS(A)＝VIAM/VAMS(A)和KAMC(A)＝VIAM/VAMC(A)，并且通常为了使正弦波和余弦波等于振幅值VIAM，分别将上述补偿值乘以SIN(AOS)和COS(AOS)SIN(AAM)＝KAMS(A)*SIN(AOS)COS(AAM)＝KAMC(A)*COS(AOS)实施例4当速度增加时，模拟波的振幅衰减。因此，振幅补偿值必须随速度而变化。假设VAMS(A)(ω)＝f(ω)VAMS(A)，测量每一速度下的振幅值，并把图3中速度与振幅阻尼因子之间的关系存储在非易失性存储器9中。存储的内容可以是测量获得的f(ω)的算术表达式或者是分段速度数据。例如，将图3中的速度范围分成八份，图4显示了对应于这八个速度范围的振幅阻尼因子。
根据一周回转内由相位计数器最末获得的变化，找出速度。现在，假设速度为ω0，对于考虑了速度的振幅补偿，把下述值定义为振幅补偿值KAMS(A)＝VIAM(A)/(VAMS(A)(ω0))(此式也适用于余弦情况)
图5是速度分段情况下的软件流程图。计算当前速度ω0所属的组N(步骤500)。
接下来，读取存储在非易失性存储器9中的速度阻尼因子(步骤501)，此值定义为f(ω0)。然后，用上述式子作相同的算术运算，求出振幅补偿值KAMS(A)(步骤502)。计算结束后，程序返回步骤500。
实施例5现在描述实施例5。当从采集模拟波最大值和最小值的算法中去除对速度的判断时，可以把依赖于速度的振幅阻尼函数作为数据来采样。然后，在此数据的基础上找出f(ω)以进行自动速度振幅补偿。
图6显示了自动求出速度阻尼因子f(ω0)的软件流程。首先找出当前速度范围N(步骤601)。然后，同振幅补偿的程序一样，在该速度范围内，按规定的次数采集数据(步骤602)。如果速度范围内数据以指定的次数达到最大值和最小值(步骤603)，则把这些数据存入非易失性存储器9中(步骤604)。
更明确地说，把最大振幅值的和∑MAX除以采样次数C以得到平均值VMAX，最小值可用类似方法算出，再算出它们的差VMAX(N)。然后求出差值与无振幅衰减时该速度的参考振幅宽度VIAM(A)之比；将此比值定义为f(N)(步骤604)，并存储在非易失性存储器9中。由于运算过程中f(N)不断更新，所以速度振幅补偿就自动进行。
实施例6参照图7中的流程图，可以明白实施例6，按照实施例6也可以用下述消除法实现偏移补偿。利用经偏移补偿的数据SIN(AOF)和COS(AOF)(这时，偏移补偿值的初始值△VOSS(A)和△VOSC(A)为零)，总是计算值R＝SIN2(AOF)＋COS2(AOF)，并将该数据存入存储器。同实施例2一样，此时判断条件规定为接近于轴(如±10°)。在运行中采集数据，提供给定计数下的最大值或平均值。比较R90(90±10°的数据)和R270(270±10°的数据)，根据它们的差值来改变偏移补偿值△VOSS(A)(步骤701到712)。例如，如果R90＜R270，重复增加△VOSS(A)的运算，直到R90与R270相等(对△VOSC(A)而言，用R0和R180完成相同的运算)。
参照图7，判断角度θ的变化是否小于或等于预定的参考值△θREF。如果大于，则程序重新开始，如果△θ小于参考值，则按步骤702计算R值。在步骤703中判断θ是否在80°～100°范围内。如果不在，则程序转至步骤707。在步骤707中判断θ是否处于260°和280°之间，如果不在，则程序转至启动端，如果在此范围内，则在步骤708中对R270作调整。接下来，在步骤709中判断是否有N(SINMIN)＝N(SP)，如果是，步骤710进一步对R270(AVE)作调整，使它等于R270S/N(SP)。
如果在步骤703中判断出是在80°～100°范围内，则在步骤704中调整R90S，并在步骤705中检查(SINMAX)里的值与(SP)里的值的关系。如果相等，步骤706使R90(AVE)与R90S/N(SP)相等，然后程序转至步骤711。类似地，如果在步骤705中确定结果为不等，则程序也转至步骤711。步骤710的输出通常输至步骤711，由步骤711判断是否R90SF＝R270SF。如果不等，则程序转至启动端，如果相等，则增加△VOSS(A)，直至R90等于R270。
实施例7实施例7描述一种利用实施例6中求得的数据进行振幅补偿的方法。将通过偏移补偿收敛至RS＝R90＝R270的数据与参考值R1比较，然后用如下的式子顺序地计算振幅补偿值VAMS(A)VAMS(A)=(R1/RS)]]>对于余弦的情况，用RC＝R0＝R180的数据作类似的处理VAMC(A)=(R1/RC)]]>当不可能进行√操作，或操作需要很长的处理时间时，另有实施例能通过渐变积分(gradual integration)改变VAMS(A)和VAMC(A)的值。
实施例8现在描述实施例8。经振幅补偿的波形数据的相位差不可能精确地等于90°。现假设，SIN(AAM)相对于COS(AAM)偏离90＋α°，则相位精确地对于COS(AAM)差90°的正弦波SIN(APM)有如下关系SIN(AAM)＝SIN(APH)COS(α)＋SIN(α)COS(AAM)由此，经相位补偿的数据SIN(APH)由下述运算求得SIN(APH)＝{SIN(AAM)＋COS(AAM)SIN(α)}/COS(α)易于理解，SIN(α)和COS(α)的值已预先存在存储器中。
应注意，日本公开特许公报No.SH061—149822中公布的技术是正弦波和余弦波之间进行相位误差补偿的一项现有技术。该技术中，相位补偿是根据先前存于一个存储器件中的补偿信息来实现的，它与本实施例中用近似解进行相位补偿的方法不同。
实施例9实施例9描述自动相位补偿。如果对于轴偏离45°，在速度和角度的限制下，存储R＝SIN2(AAM)＋COS2(AAM)。假设偏移和振幅补偿已经完成，R45近似等于R225，而R135近似等于R315。此后，求它们的平均值，并定义为R1和R2。在补偿过程中，通过改变α影响SIN(α)和COS(α)，从而使R1和R2相等，并利用这些值进行相位补偿。
图8显示了自动相位补偿的流程图。基本采集的数据是经振幅补偿的正弦波和余弦波的平方和。由于数据在对轴有45°相位差的四个角度范围内采集，因此结果如图9所示(黑点表示采样点；该例假设一正弦波滞后的波形)。
图8中，首先，检查(如偏移和振幅补偿一样)是否四个范围内的采样次数已达到了指定的次数(步骤801)。关于这一点，对每一角数据累加n(SP)次，当次数超过指定次数后，角数据停止增加。同偏移和振幅补偿的情况一样，这里采样过程中的算法已经省略，但这对普通技术人员是显而易见的。
若超出了四个区域中的累加值，则将225度与45度的和减去135度与315度的和，并将结果规定为值A(步骤802)。如果A值为正，说明相位补偿角α小，因此α增1。如果A值为负，说明相位补偿角α大，因此α减1。当然，如果A＝0，则α保留原值(步骤803)。从已求得的α值出发，求出进行相位补偿的数据SIN(α)和COS(α)(数据可以计算获得，也可以从存储器中获得)(步骤804)。消除当前累加数据和采样计数，并再次采样(步骤805)。易于理解，相位补偿后，如前所述计算正弦波SIN(APH)。
实施例10实施例10提供一种产生无误差正弦波和余弦波的补偿。这两个相位补偿数据用来产生较高频率的正弦波和余弦波。例如，为了提供高八倍的频率，按下列表达式连续进行算术运算，从而提高分辨率SIN2θ＝2SINθ·COSθCOS2θ＝1－2COS2θSIN4θ＝2SIN2θ·COS2θCOS4θ＝1－2COS22θSIN8θ＝2SIN4θ·COS4θCOS8θ＝1－2COS24θ然后，从获得的数据出发作tan-1(A)运算(为了减少运算时间，数据tan-1可以与作为地址排列在存储表中的SIN和COS数据一起输出)。假设获得的两个数据都是N位长，为使八倍频率的数据与一倍频率的数据相匹配，对低位数据进行匹配，从而提供N＋3位长度的分辨率。用类似的方法匹配一周回转中一个周期的数据，计算一周回转内的相位角。
绝对位置检测装置每次发出请求时向外输出累积的回转计数(N)和一周回转内的相位计数(P)，从而终止序列的操作。
实施例11现在描述实施例11。当绝对位置检测装置与同步电动机(交流伺服电动机)连接时，电动机的磁极位置一般从检测装置的一周回转内的相位信息中获得。在这种情况下，电动机和安装上的检测装置的参考位置必须彼此匹配。本实施例中，当适配的检测装置的位置与电动机的位置不匹配，而与电动机参考位置有相位差(+PER)时，预先把该误差存入存储器中，并依次找出磁极位置经检测—补偿的数据Pc，Nc，如图10所示。图中说明相关的补偿波形。
图11是与本实施例有关的一个算法流程图。
起初，计算X＝P－PER(步骤1100)。然后，当X≥0时，使Pc＝X，Nc＝N(步骤1101)。当X＜0时，使Pc＝PMAX＋X，Nc＝N－1(步骤1102)，其中PMAX是一周回转内的最大相位。
经补偿的数据Pc，Nc总是向外输出。
实施例12实施例12描述输出数据的方法。确保数据可以在绝对位置检测装置1200和与之相连的器件1210(如伺服放大器，假如装置可做成一体)之间传输。图12中，在放大器1210请求下，绝对位置检测装置将对数据重新运算，然后传递它。
实施例13现在描述实施例13。普通的绝对位置检测装置1300输出累积回转次数Nc和一周回转内的计数Pc两个不同的数据(假如保证采样计时匹配)。已接收这些数据的伺服放大器1310必须组合这两个数据以产生绝对位置。在本实施例中，总是进行下述算术运算，并且在图13中所示的一周回转计数Pc的脉冲旋转的基础上输出结果PABS＝NcPMAX＋Pc从而无需通过伺服放大器1310处理累积回转计数Nc和一周回转内计数Pc。
实施例14现在描述实施例14。模/数转换器的数据和CPU进行的算术运算一般是在二进制基础上进行的。因此一周回转内的分割数也是2n。同时，机械系统和控制单元是建立在十进制基础上的。因此，接收数据的伺服放大器必须将它从二进制转化为十进制。本实施例中，由绝对位置检测装置1400将此数据转换为最接近于零的十进制数Kp(假如Kp基本上小于2n)后输出该数据，并送给伺服放大器1410。例如，如图14所示，当一周回转内的分割数为220脉冲时，总是进行下列算术运算以找出并输出1,000,000脉冲的PDPD＝Kpc(K＝106/220)从而无需在伺服放大器中进行转换。
把当时的数值K存入存储器。这时，实施例13中产生的绝对值数据也可以用相同的方式转换。
实施例15在实施例15中，一周回转内的任何分割数Kp(或K)进一步从相连的器件送出。如图15所示，绝对位置检测装置1500把K＝Kp/2n存在存储器中，同实施例14一样进行算术运算，并把数据输出至伺服放大器1510。在这种情况下，实施例13中产生的绝对值数据也可以用相同的方式转换。
实施例16
在实施例16中，有关电动机和机械侧(machine end)的传动比M(确保电动机转M圈，滚珠丝杠转一圈)和滚珠丝杠螺距L的最小控制单位的信息从伺服放大器1610中传出，并且绝对位置检测装置1600在将其转换成控制单位最大整数部分分辨率之后输出该数据。例如假设最小控制单位为0.01μm，M为2，L为10mm，则电动机转一圈5mm可转换为500000段最小控制单位。若假设一周回转中分段数为220，则因为最大整数是2，所以数据转换成106段，然后输出。
实施例17图16显示了实施例17的原理，安装在旋转轴上的绝对位置检测装置1600，每机械侧转了360°，复位输出数据。根据实施例16中的传动比M，转换数据，电动机每旋转M圈，复位数据。在这样的情况下，利用PABS进行算术运算更为方便，其中PABS是累积回转计数和一周回转内相位计数的组合结果。然后，绝对位置检测装置1600根据下述方程输出PABS除以M与一次回转内分段计数2n的乘积的余数PROTPROT＝余数(PABS/(M2n)实施例18图17显示出实施例18的原理，如果希望确定某一位置上的点(绝对位置)为参考点，就由放大器发出一个指令。绝对位置检测装置把该点的PABSO存入非易性存储器9中，然后通常将一数减去上述值的差输出到放大器，从而进行完整的绝对位置检测。
换一种做法，从放大器输送PBASO’值及从绝对位置检测装置输出一值减去上述值的差，可以把任意一点确定为0参考点。
实施例19描述了按照实施例19的一种绝对位置检测装置的初调方法，参见图18。图中显示了绝对位置检测装置1800与伺服放大器1810之间的连接。对于实时进行的偏移、振幅、相位及其他补偿，把它们的初值预置在收敛值附近，可以避免长时间收敛补偿过程中产生的误差。由此，在外部装置(初调装置)的指令下，依次完成各种补偿，并重新确定初期补偿值，存入编码器的非易失性存储器中。初调装置以适当的恒定转速旋转编码器，并产生一个偏移补偿启动命令。编码器根据适用的算法进行初调并确定补偿值。在此期间，在调节装置的请求下，传输不同数据和预置补偿值以允许从外部来检查调节。之后，振幅和位相补偿的初调以类似的方法进行。
实施例20如果初调无法进行(例如，过大的偏移值引起电压钳住，导致了波形变形)，则产生一个警告并送给调节装置。
实施例21利用实际运行期间可被检查的数据，根据使系统停止的数据，从外部判断重新初调(当未用实时补偿时)或绝对位置检测1900的一个故障。图19通过装置1900与伺服放大器1910的连结显示了本实施例的原理。
权利要求
1.在一种绝对位置检测方法中，在一个周期内产生一组或多组正弦波和余弦波，把产生的正弦波和余弦波模—数转换成数字值，并且在转换的数值基础上进行算术运算，以补偿偏移，振幅和相位误差，其特征在于，误差补偿方法包括用所述误差补偿前或期间进行的算术运算所求得的相位角和已转换的数字值来对一相角进行运算。
2.如权利要求1中所述的误差补偿方法，其特征在于，它进一步包括判断是否满足当前速度范围或角度和速度范围；如果满足，存储输入正弦波和余弦波的最大和最小值；找出输入波形峰值电压的中心值，并且从参考值中减去偏离值，作为进行偏移补偿的偏移值。
3.如权利要求1中所述的误差补偿方法，其特征在于，它进一步包括判断是否满足当前速度范围或角度和速度范围；如果满足，存储输入正弦波和余弦波的最大和最小值；找出输入波形峰值电压间的差值；并且比较振幅值和参考振幅值，进行振幅补偿。
4.如权利要求3中所述的误差补偿方法，其特征在于，它进一步包括对于增长的速度存储振幅阻尼因子的期望值；并且根据当前速度改变振幅补偿值，进行振幅补偿。
5.如权利要求1中所述的误差补偿方法，其特征在于，它进一步包括判断是否满足一个角度范围；如果满足，存储输入正弦波和余弦波的最大和最小值和当时的速度；找出输入波形峰值电压的差；并且从振幅值和速度的关系出发，对依赖于旋转速度的振幅阻尼因子进行运算，找出补偿值，进行振幅补偿。
6.如权利要求2中所述的误差补偿方法，其特征在于，它进一步包括如果满足当前速度范围或角度和速度范围，存储振幅R＝sin2θ＋cos2θ(假如θ为一角度)；比较0°时的振幅R0和与之相差180°相位的振幅R180，并比较90°时的振幅R180和270°时的振幅R270，并且找出使两振幅值R相等的偏移值，进行偏移补偿。
7.如权利要求3中所述的误差补偿方法，其特征在于，它进一步包括如果满足当前速度范围或角度和速度范围，存储振幅R＝sin2θ＋cos2θ(假如θ为一角度)，并且依次找出由偏移补偿使0°时的振幅R0和180°时的振幅R180相等并都等于参考振幅RI及使90°时的振幅R90和270°时的振幅也都等于参考振幅的振幅补偿值，进行振幅补偿。
8.如权利要求1所述的误差补偿方法，其特征在于，它进一步包括根据预置于存储器中的有关正弦波和余弦波相移角的信息，依次找出与另一波形有90°相位差的一个波形。
9.如权利要求6所述的误差补偿方法，其特征在于，相对于参考轴有45°相位差的经振幅补偿的振幅R作为振幅R存储起来，比较所述45°时的振幅R45和225°时的振幅R225，比较135°时的振幅R135和315°时的振幅R315，并且改变相位补偿值，使两者相等，从而进行相位补偿。
10.如权利要求7所述的误差补偿方法，其特征在于，相对参考轴有45°相位差的经振幅补偿的振幅R作为振幅R存储起来，比较所述45°时的振幅R45和225°时的振幅R225，比较135°时的振幅R135和315°时的振幅R315，并且改变相位补偿值，使两者相等，从而进行相位补偿。
11.如权利要求2所述的误差补偿方法，其特征在于，通过利用正弦波和余弦波补偿的算术运算，连续产生较高频率的正弦波和余弦波。
12.如权利要求3所述的误差补偿方法，其特征在于，通过利用正弦波和余弦波补偿的算术运算，连续产生较高频率的正弦波和余弦波。
13.如权利要求4所述的误差补偿方法，其特征在于，通过利用正弦波和余弦波补偿的算术运算，连续产生较高频率的正弦波和余弦波。
14.如权利要求5所述的误差补偿方法，其特征在于，通过利用正弦波和余弦波补偿的算术运算，连续产生较高频率的正弦波和余弦波。
15.如权利要求6所述的误差补偿方法，其特征在于，通过利用正弦波和余弦波补偿的算术运算，连续产生较高频率的正弦波和余弦波。
16.如权利要求7所述的误差补偿方法，其特征在于，通过利用正弦波和余弦波补偿的算术运算，连续产生较高频率的正弦余弦波。
17.如权利要求9所述的误差补偿方法，其特征在于，通过利用正弦波和余弦波补偿的算术运算，连续产生较高频率的正弦波和余弦波。
18.如权利要求10所述的误差补偿方法，其特征在于，通过利用正弦波和余弦波补偿的算术运算，连续产生较高频率的正弦波和余弦波。
19.一个绝对位置检测装置，其特征在于，它包括在一个周期内产生一组或多组正弦波和余弦波的正弦波和余弦波发生器(1a，1b，2a，2b)，把所述正弦波和余弦波发生器(1a，1b，2a，2b)产生的输入正弦波和余弦波转换成数字值的模/数转换器(5a，5b)，和在所述模/数转换器(5a，5b)产生的数字值基础上进行算术运算，补偿偏移、振幅和相位误差的一个运算器(17)，该运算器对在上述误差补偿之前或期间通过算术运算求得的相位角中的一个相位角和所述模/数转换器(5a，5b)产生的数字值进行运算。
20.如权利要求19所述的绝对位置检测装置，其特征在于，它进一步包括在当前速度范围或角度和速度范围内，存储输入正弦波和余弦波最大和最小值的装置，找出输出波形峰值电压中心值的装置以及从参考值中减去偏离值作为偏移值，进行偏移补偿的装置。
21.如权利要求19所述的绝对位置检测装置，其特征在于，它进一步包括在当前速度范围或角度和速度范围内，存储输入正弦波和余弦波最大和最小值的装置，确定输入波形峰值电压之间差值的装置，以及比较振幅值和参考振幅值，进行振幅补偿的装置。
22.如权利要求19所述的绝对位置检测装置，其特征在于，它进一步包括一个角度范围满足时，存储输入正弦波和余弦波最大和最小值及当时速度的装置，确定输入波形峰值电压差值的装置，以及从振幅值和速度之间的关系出发对依赖于旋转速度的振幅阻尼因子进行运算以找出补偿值，实现振幅补偿的装置。
23.如权利要求1所述的绝对位置检测装置，其特征在于，它进一步包括一个运算器，该运算器根据存于存储器中的正弦波和余弦波相移的角信息，顺序找出与另一波形有90°相位差的一个波形。
全文摘要
一种绝对位置检测装置，它包括在一个周期内产生一组或多组正弦波和余弦波的正弦波和余弦波发生器；把正弦余弦波发生器产生的输入正弦波和余弦波转换成数字值的模/数转换器。在模/数转换器产生的数字值基础上，利用一个运算器计算误差补偿，包括偏移、振幅和相位误差。在装置中，运算器对在所述误差补偿前或期间通过算术运算求得的诸多相位角中的一个和模/数转换器产生的数字值进行运算，从而无需附加硬件补偿电路，便可获得价格低、可靠性高的绝对位置检测装置。
文档编号G01D5/244GK1117577SQ95100738
公开日1996年2月28日 申请日期1995年1月28日 优先权日1994年1月28日
发明者加知光康, 佐久间浩和, 风间务, 青木幸男, 水谷孝夫 申请人:三菱电机株式会社
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