阅读说明：本技术 多圈绝对值编码器 (Multi-turn absolute value encoder ) 是由 程秀章 于 2020-06-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种多圈绝对值编码器,包括：主体、主轴、主齿轮、多个行星齿轮、多码道绝对值编码盘和电路板；主轴转动设置于主体上,主齿轮、每个行星齿轮、多码道绝对值编码盘和电路板均设置于主体内部；主齿轮和多码道绝对值编码盘设置于主轴上,主齿轮与行星齿轮啮合连接,且每个行星齿轮上均设置有单极径向充磁磁铁；主轴转动带动主齿轮转动,主齿轮转动带动行星齿轮转动,电路板获取每个单极径向充磁磁铁相对于多码道绝对值编码盘的单极径向充磁磁铁数据,并将单极径向充磁磁铁数据发送至上位机,通过多码道绝对值编码盘和多个行星齿轮,可以有效地提高编码器的分辨率和精确度。(The invention relates to a multi-turn absolute value encoder, comprising: the device comprises a main body, a main shaft, a main gear, a plurality of planetary gears, a multi-code-channel absolute value coding disc and a circuit board; the main shaft is rotationally arranged on the main body, and the main gear, each planetary gear, the multi-code-channel absolute value coding disc and the circuit board are all arranged in the main body; the main gear and the multi-code-channel absolute value coding disc are arranged on the main shaft, the main gear is meshed with the planetary gears, and each planetary gear is provided with a single-pole radial magnetizing magnet; the main shaft rotates to drive the main gear to rotate, the main gear rotates to drive the planetary gears to rotate, the circuit board obtains the unipolar radial magnetizing magnet data of each unipolar radial magnetizing magnet relative to the multi-code-channel absolute value coding disc, the unipolar radial magnetizing magnet data are sent to the upper computer, and the resolution and the accuracy of the encoder can be effectively improved through the multi-code-channel absolute value coding disc and the plurality of planetary gears.)

多圈绝对值编码器

技术领域

本发明涉及编码器技术领域，具体涉及一种多圈绝对值编码器。

背景技术

绝对值编码器通常是根据两种原理制作而成的，一种是光学原理，另一种则是磁电原理。光学原理通常是采用光栅系统，由于光栅系统尺寸较大的问题，在实际应用中受到很多条件限制，因此，磁电原理的绝对值编码器便应用越来越广泛。

但是，大多数结构简单的磁电编码器的分辨率和精确度相对较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多圈绝对值编码器，以提高绝对值编码器的分辨率和精确度。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种多圈绝对值编码器，包括：主体、主轴、主齿轮、多个行星齿轮、多码道绝对值编码盘和电路板；

所述主轴转动设置于所述主体上，所述主齿轮、每个所述行星齿轮、所述多码道绝对值编码盘和所述电路板均设置于所述主体内部；

所述主齿轮和所述多码道绝对值编码盘设置于所述主轴上，所述主齿轮与所述行星齿轮啮合连接，且每个所述行星齿轮上均设置有单极径向充磁磁铁；

所述主轴转动带动所述主齿轮转动，所述主齿轮转动带动所述行星齿轮转动，所述电路板获取每个所述单极径向充磁磁铁相对于所述多码道绝对值编码盘的单极径向充磁磁铁数据，并将所述单极径向充磁磁铁数据发送至上位机。

可选的，上述所述行星齿轮包括第一行星齿轮、第二行星齿轮、第三行星齿轮和第四行星齿轮；

所述第一行星齿轮、所述第二行星齿轮、所述第三行星齿轮和所述第四行星齿轮环绕啮合于所述主齿轮上；

所述第一行星齿轮、所述第二行星齿轮、所述第三行星齿轮和所述第四行星齿轮均通过齿轮轴固定于所述主体上，且均设置有所述单极径向充磁磁铁。

可选的，上述所述多码道绝对值编码盘包括：中心码道和外圈码道；

所述中心码道为单极径向充磁磁环，所述外圈码道为多个单极径向充磁磁铁。

可选的，上述所述电路板包括：读数芯片、中央处理电路和接口芯片；

所述读数芯片和所述接口芯片均与所述中央处理电路相连；

所述读数芯片用于读取所述主齿轮和所述行星齿轮上的单极径向充磁磁铁数据；

所述中央处理电路用于将所述单极径向充磁磁铁数据译码为绝对位置信息；

所述接口芯片用于将所述绝对位置信息发送至上位机。

可选的，上述所述的多圈绝对值编码器，还包括霍尔传感器；

所述霍尔传感器与所述电路板相连，所述读数芯片通过所述霍尔传感器获取所述单极径向充磁磁铁数据。

可选的，上述所述的多圈绝对值编码器，还包括上盖；

所述上盖用于覆盖所述主体，以使所述主体内部的所述主齿轮、每个所述行星齿轮、所述多码道绝对值编码盘和所述电路板与外部隔离。

可选的，上述所述的多圈绝对值编码器，还包括轴承；

所述轴承设置于所述主轴与所述主体之间，所述主轴转动时带动所述轴承转动，以使所述主体相对所述电路板保持静止。

可选的，上述所述的多圈绝对值编码器，还包括AI模块；

所述AI模块与所述电路板相连，所述AI模块用于获取所述多圈绝对值编码器的现行工作信息，并将所述现行工作信息发送至上位机。

可选的，上述所述接口芯片包括无线接口组件；

所述无线接口组件与所述中央处理电路相连，所述多圈绝对值编码器通过所述无线接口组件实现数据无线传输。

可选的，上述所述主齿轮的齿数为59，所述第一行星齿轮的齿数为37，所述第二行星齿轮的齿数为39，所述第三行星齿轮的齿数为41，所述第四行星齿轮的齿数为43。

本申请的有益效果为：

本发明提供一种多圈绝对值编码器，包括：主体、主轴、主齿轮、多个行星齿轮、多码道绝对值编码盘和电路板；主轴转动设置于主体上，主齿轮、每个行星齿轮、多码道绝对值编码盘和电路板均设置于主体内部；主齿轮和多码道绝对值编码盘设置于主轴上，主齿轮与行星齿轮啮合连接，且每个行星齿轮上均设置有单极径向充磁磁铁；主轴转动带动主齿轮转动，主齿轮转动带动行星齿轮转动，电路板获取每个单极径向充磁磁铁相对于多码道绝对值编码盘的单极径向充磁磁铁数据，并将单极径向充磁磁铁数据发送至上位机。采用本申请的技术方案，通过主齿轮和多个行星齿轮的配合，以及多码道绝对值编码盘的共同作用，单圈分辨率可达24位，多圈分辨率可达21位(实现2544009个绝对位置计数)，而且由于较小的尺寸，使得可以适用于多种不同的环境，有效地提高了结构简单的磁电编码器的分辨率和精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的多圈绝对值编码器的一种整体剖面结构示意图；

图2是图1中的主轴的结构示意图；

图3a是图1中的主体的正视图；

图3b是图1中的主体的俯视图；

图4是图1中的主齿轮和行星齿轮的结构示意图；

图5是图1中的多码道绝对值编码盘的结构示意图。

图中：1、主体；2、主轴；3、主齿轮；4、行星齿轮；41、第一行星齿轮；42、第二行星齿轮；43第三行星齿轮；44、第四行星齿轮；5、多码道绝对值编码盘；6、电路板；7、单极径向充磁磁铁；8、霍尔传感器；9、上盖；10、轴承；11、齿轮轴。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

图1是本发明实施例提供的多圈绝对值编码器的一种整体剖面结构示意图，图2是图1中的主轴的结构示意图，图3a是图1中的主体的正视图，图3b是图1中的主体的俯视图，图4是图1中的主齿轮和行星齿轮的结构示意图，图5是图1中的多码道绝对值编码盘的结构示意图。

如图1-图5所示，图1为整体结构的剖面示意图，图5为多码道绝对值编码盘5的结构示意图和效果图，通过图中不同的切入角度，可以实现对本申请的编码器的完全理解，本实施例的一种多圈绝对值编码器，包括：主体1、主轴2、主齿轮3、多个行星齿轮4、多码道绝对值编码盘5和电路板6，其中，主轴2转动设置于主体1上，主齿轮3、每个行星齿轮4、多码道绝对值编码盘5和电路板6均设置于主体1内部；主齿轮3和多码道绝对值编码盘5设置于主轴2上，主齿轮3与行星齿轮4啮合连接，且每个行星齿轮4上均设置有单极径向充磁磁铁7；主轴2转动带动主齿轮3转动，主齿轮3转动带动行星齿轮4转动，电路板6获取每个单极径向充磁磁铁7相对于多码道绝对值编码盘5的单极径向充磁磁铁7数据，并将单极径向充磁磁铁7数据发送至上位机。

在一个具体的实现过程中，行星齿轮4可以是四个，分别为第一行星齿轮41、第二行星齿轮42、第三行星齿轮43和第四行星齿轮44，第一行星齿轮41、第二行星齿轮42、第三行星齿轮43和第四行星齿轮44环绕啮合于主齿轮3上，第一行星齿轮41、第二行星齿轮42、第三行星齿轮43和第四行星齿轮44均通过齿轮轴11固定于主体1上，且均设置有单极径向充磁磁铁7，每个行星齿轮4的齿轮数互质，本实施例中可以是主齿轮3的齿数为59，第一行星齿轮41的齿数为37，第二行星齿轮42的齿数为39，第三行星齿轮43的齿数为41，第四行星齿轮44的齿数为43，当然，需要指出的是，具体的齿轮数并没有严格的限定作用，只是为了清楚的说明其中的一种实现方式。通过主齿轮3和四个行星齿轮4可以确定152640539个绝对位置，大大的提高了编码器的分辨率。而多码道绝对值编码盘5则可以包括：中心码道和外圈码道；中心码道为单极径向充磁磁环，外圈码道为多个单极径向充磁磁铁7。编码原理：由中心码道和外圈码道，中心码道输出1组01数据，外圈码道输出128组01数据。解码的原理则是对中心码道和外圈码道的数据进行细分生成2组数据，对2组数组进行校正后拼接，输出21位绝对值数据。多码道绝对值编码盘5的尺寸大小为Φ12mm*Φ3mm*0.2mm，中心码道为尺寸Φ2mm*Φ1mm*1mm的径向充磁磁环，外圈码道边缘为128颗尺寸为Φ12mmΦ8mm*2.8125°*1mm的径向充磁磁铁。同样需要指出的是，关于具体的尺寸、大小、码道数量和磁铁的数量仅为举例说明，也可以是其他的数字，例如外圈码道的磁铁数可以是32/60/1000等。

多码道绝对值编码盘5和主齿轮3安装到主轴2上，四个单极径向充磁磁铁7分别安装到第一行星齿轮41、第二行星齿轮42、第三行星齿轮43和第四行星齿轮44上，行星齿轮4同主轴2同步运动，主轴2通过主齿轮3带动行星齿轮4工作，电路板6读取5个多码道绝对值编码盘5数据，对数据进行处理。具体的处理的电路板6可以包括：读数芯片、中央处理电路和接口芯片；读数芯片和接口芯片均与中央处理电路相连；读数芯片用于读取主齿轮3和行星齿轮4上的单极径向充磁磁铁7数据；中央处理电路用于将单极径向充磁磁铁7数据译码为绝对位置信息；接口芯片用于将绝对位置信息发送至上位机，接口芯片可以是无线接口组件；无线接口组件与中央处理电路相连，多圈绝对值编码器通过无线接口组件实现数据无线传输。通过读数芯片和中央处理电路的共同处理，可以将编码器现行的角度信息、角加速度、环境温度、供电电压、工作状态等信息传输给上位机系统，以使上位机进行后续处理。

整个工作的核心涉及到具体的计数过程，本实施例中以一个主齿轮3四个行星齿轮4，且主齿轮3的齿数为59，行星齿轮4的齿数分别37、39、41和43为例对多圈计数系统进行说明。主轴2转动带动主齿轮3转动，主齿轮3转动带动第一行星齿轮41、第二行星齿轮42、第三行星齿轮43和第四行星齿轮44同时同步工作，形成多行星系统，读数芯片读取齿轮上单极径向充磁磁铁7数据，通过对数据进行细分和校准，确定每一个齿的绝对位置信息，主齿轮3对应的读数芯片输出0-58绝对位置信息，第一行星齿轮41对应的读数芯片输出0-36绝对位置信息，第二行星齿轮42对应的读数芯片输出0-38绝对位置信息，第三行星齿轮43对应的读数芯片输出0-40绝对位置信息，第四行星齿轮44对应的读数芯片输出0-42绝对位置信息。五个齿轮组成的阵列组能形成152640539个绝对位置，通过查表译码后将150096530个数据变成递增或递减序列，在序列中，从起点开始，每等距的59个数据对应编码器主轴2转动一周，也就是单圈位置，此位置的磁铁数据通过细分，实现2544009个绝对位置计数，再与提取出多码道绝对值编码盘21位绝对值数据进行校正衔接(21位数据中心码道和外圈码道的数据进行细分生成2组数据，对2组数组进行校正后拼接所输出的)，输出5335173562368个绝对位置信息，总位数＞42位。具体的齿轮规格如表1所示，多圈计数译码表如表2所示。

表1齿轮参数对照表

表2多圈计数译码表

进一步地，如图1所示，本实施例的多圈绝对值编码器，还包括上盖9；上盖9用于覆盖主体1，以使主体1内部的主齿轮3、每个行星齿轮4、多码道绝对值编码盘5和电路板6与外部隔离。通过上盖9可以实现多编码盘以及齿轮组合的有效保护，有助于延长编码器的使用寿命。同时为了编码器更好地工作，主轴2与主体1之间设置有轴承10，主轴2转动时带动轴承10转动，以使主体1相对电路板6保持静止。设置有轴承10，使得主轴2的转动更为顺畅。

进一步地，本实施例中的多圈绝对值编码器，还包括AI模块；AI模块与电路板6相连，AI模块用于获取多圈绝对值编码器的现行工作信息，并将现行工作信息发送至上位机，加入人工智能的因素，可以更好的集成5G通讯的相关因素，便于后续的系列操作等。

需进行特殊强调的是，多码道绝对值编码盘5之两条码道也可以采用光学反射式码盘和磁铁组合的多码道绝对值编码盘5替代，也可由全光学反射式码盘替代，本申请中没有限定作用，同时，关于码盘尺寸、材质、刻线数等也可以根据自身的实际需求进行设定，如厚度1mm可调整为0.5mm，材质铝镍钴、玻璃，刻线数如32、60、1000等等，本申请中的码盘为轴向码盘，编码码道在向上面，也可更改为侧面。本申请中以四个行星齿轮4组成进行的说明，也可以由1个或多个齿轮组成，如17、19、21、23和25组成，齿轮规格可以更改，如模数、材质、齿数、类型等，齿轮计数方式也可以由磁铁+读数芯片改为码盘+读数芯片，也可由齿轮传感器直接测得齿轮数据。同理，多圈计数系统可以有不同算法，如将第一组数据0、0、0、0、0,译码后为150096530或其他值。本实施例中仅以举例形式进行的说明，不构成任何的限定作用。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。