專利名稱：用于角度測(cè)量設(shè)備的角度測(cè)量方法和校準(zhǔn)方法以及角度測(cè)量設(shè)備的制作方法
用于角度測(cè)量設(shè)備的角度測(cè)量方法和校準(zhǔn)方法以及角度測(cè)量設(shè)備本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求I和11的前序部分的用于角度測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)方法和角度測(cè)量方法，以及一種根據(jù)權(quán)利要求15的前序部分的用于執(zhí)行該方法的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和一種根據(jù)權(quán)利要求14的前序部分的角度測(cè)量設(shè)備，以及借助其可以補(bǔ)償多個(gè)系
統(tǒng)性測(cè)量誤差。角度測(cè)量系統(tǒng)多年以來以各種實(shí)施形式而公開。角度測(cè)量系統(tǒng)如應(yīng)用在各種測(cè)量設(shè)備例如大地測(cè)量設(shè)備、坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備或機(jī)器人中，也應(yīng)用在機(jī)器制造和設(shè)備制造中。在其應(yīng)用中，任務(wù)是確定在兩個(gè)相對(duì)彼此在一個(gè)自由度上可轉(zhuǎn)動(dòng)的子系統(tǒng)之間的角度偏差或相應(yīng)地由此導(dǎo)出的變量譬如速度或加速度。例如，這種角度測(cè)量系統(tǒng)用于坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，譬如應(yīng)用在關(guān)節(jié)桿中，用于確定在各個(gè)關(guān)節(jié)中的角位置，根據(jù)角位置隨后計(jì)算安置在臂端部上的掃描元件的空間位置。這樣的角度測(cè)量器也安裝在側(cè)地測(cè)量設(shè)備譬如經(jīng)緯儀中，借助其執(zhí)行各種測(cè)量任務(wù)譬如確定水平角度和垂直角度。同樣，這樣的角度測(cè)量系統(tǒng)可應(yīng)用在設(shè)備和機(jī)器中，以便檢測(cè)機(jī)器部件譬如驅(qū)動(dòng)裝置、樞轉(zhuǎn)頭、節(jié)流閥、轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)等等的位置。在此所檢測(cè)的位置可以用作測(cè)量目的的位置值，或也用于通過具有位置調(diào)節(jié)回路的驅(qū)動(dòng)裝置來定位部件。角度測(cè)量系統(tǒng)由兩個(gè)可在一個(gè)自由度上彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的子系統(tǒng)構(gòu)建。第一子系統(tǒng)帶有位置編碼，其由安置在第二子系統(tǒng)上的讀取頭完全或部分檢測(cè)。分析單元通過分析讀取頭的信號(hào)因此可以確定兩個(gè)子系統(tǒng)彼此間的位置。如果位置編碼是絕對(duì)編碼，則至少分區(qū)段地可以確定兩個(gè)子系統(tǒng)彼此間的唯一的角位置值。通常在此情況下，編碼表用于將位置編碼轉(zhuǎn)換成角位置值。多個(gè)目前可供使用的角度測(cè)量系統(tǒng)包含多個(gè)讀取頭，其用以以提高的測(cè)量精度來確定角位置值，其方式是例如通過對(duì)各個(gè)角位置值求平均值而減小非系統(tǒng)性誤差譬如信號(hào)噪聲。在其他應(yīng)用中，多個(gè)讀取頭也可以用于通過冗余而避免帶有誤差的測(cè)量值。由出現(xiàn)的多個(gè)誤差的系統(tǒng)性特性所限，這些誤差通過這樣的平均并未充分地校正。尤其是關(guān)于整轉(zhuǎn)為諧波的誤差，具體而言，低階的諧波誤差(如其例如在轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器的情況下由于偏心、軸承誤差、碼分割誤差等等而形成)在實(shí)踐中通常是整個(gè)誤差的大部分。因此，特別有興趣檢測(cè)其并且相應(yīng)地校正測(cè)量值。為此，已知了校準(zhǔn)角度測(cè)量器的各種可能性。為了校準(zhǔn)高精度的角度測(cè)量設(shè)備，需要最高精度的校準(zhǔn)裝置，其精度必須明顯高于待校準(zhǔn)的受檢物的精度。因此，這樣的裝置在制造方面相當(dāng)復(fù)雜并且因此成本高昂。通常，校準(zhǔn)過程也與非常高的時(shí)間開銷和人工開銷相聯(lián)系。因此嘗試使該過程盡可能地自動(dòng)化并且取消昂貴的裝置。因此，在EP O 440 833B1公開文獻(xiàn)中描述了一種角度測(cè)量設(shè)備，其中借助多個(gè)讀取頭根據(jù)離散遞歸計(jì)算檢測(cè)并且校正系統(tǒng)性故障。在此情況下，為了完全修正在整個(gè)測(cè)量 范圍上由于遞增編碼而造成的誤差，需要大量讀取頭、或必須借助外部參考系來工作，該參考系從外部規(guī)定已知的位置。在實(shí)踐中，這種遞歸計(jì)算由于誤差傳播和始終存在的噪聲成分所限，也立刻遇到在可達(dá)到的精度方面的極限。在DE 11 2006 003 663T5中公開了將角度誤差展開成傅里葉級(jí)數(shù)，該傅里葉級(jí)數(shù)特別適于描述和修正轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器在360°的整個(gè)測(cè)量范圍上的諧波誤差。借助在此所使用的各個(gè)分開的讀取頭可以精確地確定更高階次的諧波角度誤差。由于在使用傅里葉分析的情況下并不足以精確確定分開的讀取頭覆蓋的小角度的低階次諧波，所以首先通過對(duì)子系統(tǒng)彼此間預(yù)確定的外部定位也可實(shí)現(xiàn)精確確定低階次誤差。例如，在盡可能對(duì)置的位置上的測(cè)量有利于借助傅里葉分解來確定第I階次諧波，這是因?yàn)橛纱嗽摰贗階次諧波大部分可確定并且因此也可以以相應(yīng)的良好信噪比來確定(參見后續(xù)的等式I)。然而為此在該公開內(nèi)容中，外部參考是必須的，其將傳感器定位在預(yù)先確定的位置中，以便也能夠以足夠的精度確定低階次諧波。
EP I 944 582A1示出了一種方法，其為了借助探測(cè)器裝置來確定對(duì)角度測(cè)量器中的偏心率的至少一個(gè)影響量而對(duì)位置進(jìn)行分析，其中該探測(cè)器裝置由四個(gè)光學(xué)探測(cè)器元件、一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)體構(gòu)成，該旋轉(zhuǎn)體具有多個(gè)圍繞圖案中心設(shè)置的圖案元件，所述圖案元件至少部分成像到探測(cè)器裝置上，并且該方法確定了圖案中心相對(duì)于探測(cè)器裝置的探測(cè)器中心的偏心率。在此所使用的對(duì)四個(gè)探測(cè)器的布置是對(duì)稱的，其中探測(cè)器沿著轉(zhuǎn)動(dòng)體的圓周均勻地分開，由此例如不能確定四次諧波。DE 103 57 602A1同樣描述一種角度傳感器，其中在外部預(yù)先確定的角位置上的校準(zhǔn)過程期間，確定測(cè)量值與外部預(yù)先確定的角位置之差，并且展開成傅里葉級(jí)數(shù)。級(jí)數(shù)系數(shù)被存儲(chǔ)，并且已經(jīng)存儲(chǔ)的系數(shù)此后用于修正測(cè)量值。在此情況下也可以僅借助外部參考來校準(zhǔn)。在Tsukasa Watanbe 等人的文章“Self Calibrationg Rotary Encoder，，(其發(fā)表于物理學(xué)期刊(第13期，2005年第240-245頁(yè))中)中描述了一種自校準(zhǔn)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器，其與多個(gè)等距設(shè)置在圓周上的讀取頭一起工作。在期刊“Measurement Science and Technology”(第 19 期，2008 年)中，由R. Probst 以文章 “Self-calibration of divided circles on the basis of a primefactor algorithm”描述了通過應(yīng)用離散傅里葉變換的質(zhì)因數(shù)分解來自校準(zhǔn)分度圓。已知方法中的缺點(diǎn)是，只能借助角度測(cè)量系統(tǒng)的從外部預(yù)給定的定位以足夠的精度來確定誤差修正，尤其是低階次的諧波誤差的誤差修正。因此，只能借助外部輔助裝置進(jìn)行校準(zhǔn)以減小誤差。這使校準(zhǔn)極為復(fù)雜，尤其是在將角度測(cè)量器安裝到設(shè)備之后。此外，也沒有重新校準(zhǔn)已制成的設(shè)備的簡(jiǎn)單方案，以便例如能夠?qū)ψ兓沫h(huán)境條件或潛在的誤差源如沖擊作用和撞擊作用做出反應(yīng)，因?yàn)閷?duì)安裝在設(shè)備中的傳感器的高精度外部定位通常是困難的或甚至是可能的?；诖吮尘?，因此一般性任務(wù)是通過校準(zhǔn)補(bǔ)償現(xiàn)有誤差來改進(jìn)角度測(cè)量系統(tǒng)的角度精度。具體的任務(wù)因此是提供一種具有改進(jìn)的誤差補(bǔ)償?shù)男?zhǔn)方法。尤其是，一個(gè)任務(wù)在于提供一種校準(zhǔn)方法，其無參考系地工作并且借助該校準(zhǔn)方法在無需任何外部輔助措施和角度預(yù)給定的情況下可以執(zhí)行校準(zhǔn)。配備有這樣的校準(zhǔn)方法并且針對(duì)這樣的校準(zhǔn)方法所配備的角度測(cè)量系統(tǒng)因此提供例如如下可能性任何時(shí)間在沒有昂貴的校準(zhǔn)單元的情況下獨(dú)自地校準(zhǔn)。此外，這樣的不帶外部輔助裝置的無參考系的校準(zhǔn)也稱作自校準(zhǔn)。本發(fā)明的一個(gè)具體任務(wù)還在于，以高精度實(shí)現(xiàn)誤差修正，特別是針對(duì)角度測(cè)量系統(tǒng)的主要誤差，其尤其是在角度測(cè)量器中經(jīng)常以相對(duì)于完整一轉(zhuǎn)的低階次諧波誤差形式出現(xiàn)。在此，此外也要使用盡可能少的讀取頭，以便將角度測(cè)量系統(tǒng)的成本、復(fù)雜度和誤差敏感性保持為低。特別是在移動(dòng)使用中，角度測(cè)量系統(tǒng)的能量需求也要保持得盡可能小，以便例如能夠保證電池驅(qū)動(dòng)的大地測(cè)量設(shè)備的長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間。因此，另一任務(wù)是使用盡可能少的讀取頭和盡可能不用計(jì)算密集的修正算法。此外，不多的讀取頭和簡(jiǎn)單的修正算法能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)的更高分析速度，因此實(shí)現(xiàn)了對(duì)用戶而言更短的測(cè)量時(shí)間。該任務(wù)通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分的實(shí)現(xiàn)來解決。以另選或有利方式改進(jìn)的本發(fā)明特征可從從屬權(quán)利要求得到。
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根據(jù)本發(fā)明的角度測(cè)量器通過根據(jù)本發(fā)明布置多個(gè)確定絕對(duì)位置的讀取頭和確定誤差系數(shù)的相關(guān)方法和借助誤差系數(shù)來修正測(cè)量值的方法來解決該任務(wù)。在此，通過相應(yīng)地布置讀取頭和絕對(duì)編碼能夠?qū)崿F(xiàn)精確確定諧波誤差，特別是低階次的主要諧波誤差，僅通過角度測(cè)量系統(tǒng)本身來實(shí)現(xiàn)。所確定的誤差隨后可以借助所描述的修正方法在確定測(cè)量值時(shí)予以考慮并且因此可以輸出校正過的測(cè)量值用以進(jìn)一步處理。諧波誤差例如可能源于裝配時(shí)的偏心率、劣質(zhì)的支承、傾斜的裝配、碼盤的刻度誤差、碼盤的擺動(dòng)、熱或機(jī)械變形、碼盤的誤調(diào)、老化現(xiàn)象或其他情況。在實(shí)踐中，在此通常低階次(例如最高第10或15階次)的諧波就比例而言占據(jù)主導(dǎo)地位。因此，特別應(yīng)當(dāng)精確檢測(cè)這類諧波，這是因?yàn)槠湔伎傉`差的最大比例。在此，在角度傳感器中，特別是主要角度誤差作為至少達(dá)到第8階次的諧波提供了主要的誤差分量，并且因此應(yīng)當(dāng)包含在具有高精度的用于鑒定的數(shù)學(xué)函數(shù)或級(jí)數(shù)中，至少具有至少25%的信噪比。所使用的角度測(cè)量系統(tǒng)由至少兩個(gè)相對(duì)彼此可在一個(gè)自由度上運(yùn)動(dòng)的子系統(tǒng)構(gòu)成。這些子系統(tǒng)中的第一子系統(tǒng)帶有位置編碼，而第二子系統(tǒng)配備有至少兩個(gè)用于檢測(cè)該位置編碼或其一部分的讀取頭?；蛘?，也可以有多個(gè)彼此連接的子系統(tǒng)，其分別具有一個(gè)或多個(gè)讀取頭。當(dāng)然，讀取頭的布置或結(jié)構(gòu)至少必須適于檢測(cè)在至少兩個(gè)不同角位置上的位
置編碼。所述至少兩個(gè)讀取頭相對(duì)彼此以固定的已知角距安置。角位置選擇為使得在兩兩相鄰的讀取頭之間的角距中的至少一個(gè)是與其余角距不同的，尤其是其中，讀取頭相對(duì)彼此可以具有大于50度的角距。同樣可以應(yīng)用具有長(zhǎng)形傳感器或二維傳感器的讀取頭，根據(jù)本發(fā)明此時(shí)借助它可以在至少兩個(gè)角位置讀取位置編碼，所述至少兩個(gè)角位置尤其是以至少50度的角度彼此間隔。由此在本發(fā)明意義下例如也可以通過單獨(dú)的物理讀取頭來實(shí)現(xiàn)這里所描述的兩個(gè)或多個(gè)讀取頭。位置編碼是絕對(duì)式位置編碼，讀取頭在編碼載體的外周上的絕對(duì)角位置可以根據(jù)該絕對(duì)式位置編碼來確定。除了實(shí)施為碼盤之外，也已知了帶有編碼載體的轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器，在轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器中角度刻度安置在所纏繞的帶上并且位置編碼是從這些帶上讀取的。編碼載體的編碼例如可以以具有串行絕對(duì)編碼(例如具有最大序列)的編碼軌跡或多個(gè)編碼軌跡(例如具有多個(gè)平行的編碼軌跡，這些編碼軌跡表現(xiàn)為二進(jìn)制位置編碼)的形式實(shí)施，借助編碼軌跡可以絕對(duì)地確定位置。也可能的是，使用僅一個(gè)僅部分實(shí)施的絕對(duì)編碼，該絕對(duì)編碼被補(bǔ)償以位于其間的相對(duì)編碼。由讀取頭檢測(cè)位置編碼的角位置對(duì)諧波的可確定性有直接影響。與讀取頭彼此間的角距(下文用△表示)有關(guān)，諧波的加權(quán)因數(shù)根據(jù)下式得到
權(quán)利要求
1.一種用于角度測(cè)量設(shè)備(7)的、能夠以無參考系的方式執(zhí)行的校準(zhǔn)方法，所述角度測(cè)量設(shè)備具有 ■編碼載體(2)，其帶有絕對(duì)式位置編碼，以及 _至少^^彡2個(gè)讀取頭(1&，113，1(3，1(1)，這些讀取頭分別具有固定的已知的角位置(4)，這些讀取頭相對(duì)彼此具有一角距，所述角距尤其是大于50度、例如70度到180度，優(yōu)選為140度到170度、例如150度，并且這些讀取頭分別至少部分地檢測(cè)所述位置編碼，使得能夠確定相應(yīng)的讀取頭相對(duì)于所述編碼載體的絕對(duì)角位置值， 其中，所述編碼載體(2)能夠相對(duì)于所述讀取頭(la、lb、lc、Id)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此能夠占據(jù)所述編碼載體的相對(duì)于所述讀取頭的不同角位， 所述校準(zhǔn)方法包括如下步驟 ■在一角位處確定這些讀取頭(la、lb、lc、Id)的角位置值(21 )， ■通過將這些讀取頭(la、lb、lc、Id)的角位置值之差與這些讀取頭(la、lb、lc、Id)已知的角位置(4)相互比較來確定角度誤差(22)， ■針對(duì)多個(gè)變化的角位重復(fù)確定角位置值(23)和角度誤差，以及 ■執(zhí)行數(shù)學(xué)分析方法(24)，其包括 〇確定用于量化角度誤差的數(shù)學(xué)函數(shù)的參數(shù)， 并且確定校準(zhǔn)參數(shù)(40)，作為用于量化的數(shù)學(xué)函數(shù)的參數(shù)、或者作為根據(jù)所述參數(shù)導(dǎo)出的修正表或編碼表。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的校準(zhǔn)方法，其特征在于，所述讀取頭(la，lb,lc, Id)的所述角位置(4)是如此選擇的，即，在各個(gè)相鄰讀取頭(la，lb, lc, Id)之間的角距中的至少ー個(gè)不同于其余N-I個(gè)角距中的至少ー個(gè)，尤其是所有N個(gè)角距都是彼此不同的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的校準(zhǔn)方法，其特征在干， ■用于量化的數(shù)學(xué)函數(shù)的參數(shù)的確定是通過依據(jù)最優(yōu)化方法的參數(shù)估計(jì)來完成的，■尤其是其中，用于量化的數(shù)學(xué)函數(shù)是數(shù)學(xué)級(jí)數(shù)，尤其是傅里葉級(jí)數(shù)，并且所述參數(shù)通過展開針對(duì)相應(yīng)的角位所確定的角度誤差(10)來描述所述角度誤差(10)的直到> N階的所有諧波(11，12，13，14)的系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的校準(zhǔn)方法，其特征在于，在角度測(cè)量系統(tǒng)(7)的被劃分為多個(gè)子范圍的測(cè)量范圍中如此重復(fù)確定角位置值和角度誤差(10)，使得特定的多個(gè)子范圍由變化的多個(gè)角位以規(guī)定的密度覆蓋，尤其是其中，這些角位大致均勻地分布在所述特定的多個(gè)子范圍上，尤其是其中，這些角位置值是在多個(gè)讀取頭(la，lb，lc，Id)處被同時(shí)檢測(cè)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4之一所述的校準(zhǔn)方法，其特征在干， ■通過監(jiān)控校準(zhǔn)參數(shù)(40)的變化來額外地確定誤調(diào)，和/或 ■角度傳感器的精度的估計(jì)值是基于所述校準(zhǔn)參數(shù)(40)推導(dǎo)得到的。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5之一所述的校準(zhǔn)方法，其特征在干， 多次確定在相同角位處的角位置值和/或角度誤差，并且在執(zhí)行數(shù)學(xué)分析方法之前對(duì)所述角位置值和/或角度誤差進(jìn)行平均，尤其是通過按照最小二乗法的平差計(jì)算來執(zhí)行；或者， 多次執(zhí)行所述校準(zhǔn)方法，并針對(duì)在此獲得的系數(shù)集合執(zhí)行最優(yōu)化方法。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6之一所述的校準(zhǔn)方法，其特征在干，多個(gè)讀取頭(la，lb,lc, Id)的角位置(4)是依據(jù)在任意一個(gè)基準(zhǔn)角位處的多個(gè)角位置之差來確定的，或者尤其是通過平均關(guān)于多個(gè)任意基準(zhǔn)角位的差來確定的。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7之一所述的校準(zhǔn)方法，其特征在干，多個(gè)讀取頭(la，lb,lc, Id)的角位置(4)是如此選擇的，S卩，引起顯著誤差比例的主要角度誤差，尤其是 ■由于偏心率造成的誤差， ■碼盤的碼刻度中的誤差， ■由于環(huán)境影響變化引起的誤差， 這些主要角度誤差包含在用于量化的數(shù)學(xué)函數(shù)中，尤其是具有至少25%的誤差比例。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8之一所述的校準(zhǔn)方法，其特征在于，借助分別成對(duì)對(duì)稱地設(shè)置的讀取頭(la, lb, lc, Id)來實(shí)現(xiàn)角位置的確定。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9之一所述的校準(zhǔn)方法，其特征在干，讀取頭(la,lb, lc, Id)被實(shí)現(xiàn)為 ■光學(xué)讀取頭， ■光電讀取頭， ■磁性讀取頭，或 ■電容性讀取頭。
11.一種借助角度測(cè)量設(shè)備(7)確定角度測(cè)量值的角度測(cè)量方法，其中，所述角度測(cè)量設(shè)備(7)具有 ■編碼載體(2)，其帶有絕對(duì)式位置編碼，以及 _至少^^彡2個(gè)讀取頭(1&，113，1(3，1(1)，這些讀取頭分別具有固定的已知的角位置(4)，這些讀取頭相對(duì)彼此具有一角距，所述角距尤其是大于50度、例如70度到180度，優(yōu)選為140度到170度、例如150度，尤其是其中，所述讀取頭(1&，113，1(3，1(1)的所述角位置(4)是如此選擇的，即，在相應(yīng)的相鄰讀取頭(la，lb, lc, Id)之間的角距中的至少ー個(gè)不同于其余N-I個(gè)角距中的至少ー個(gè)，并且這些讀取頭分別至少部分地檢測(cè)所述位置編碼，使得能夠確定相應(yīng)的讀取頭相對(duì)于所述編碼載體(2)的絕對(duì)角位置值，其中，所述編碼載體(2)能夠相對(duì)于所述讀取頭(la、lb、lc、Id)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此能夠占據(jù)所述編碼載體的相對(duì)于所述讀取頭(la、lb、lc、ld)的不同角位， 所述方法包括如下步驟 ■通過至少ー個(gè)讀取頭(la, lb, lc, Id)來確定角位置值(31),所述至少ー個(gè)讀取頭檢測(cè)編碼載體(2)的絕對(duì)式位置編碼的至少一部分； ■通過借助在如權(quán)利要求I至10之一所述的校準(zhǔn)方法中確定的校準(zhǔn)參數(shù)(40)校正所述角位置值，從而確定角度測(cè)量值(32)； ■提供所述角度測(cè)量值(33)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的角度測(cè)量方法，其特征在干，額外執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求I至10之一所述的校準(zhǔn)方法，尤其是 ■在組裝角度傳感器期間， ■在將角度傳感器裝配在設(shè)備中之后， ■在毎次接通設(shè)備吋，■按照周期性或非周期性的時(shí)間間隔， ■由用戶觸發(fā)， ■在環(huán)境條件改變吋， ■在發(fā)生沖擊和撞擊作用之后， ■以規(guī)律的維護(hù)間隔，和/或 ■在考慮到在測(cè)量工作期間所確定的、和/或在以前校準(zhǔn)時(shí)所確定和存儲(chǔ)的校準(zhǔn)參數(shù)(40)的情況下，在測(cè)量工作期間連續(xù)地執(zhí)行。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的角度測(cè)量方法，其特征在于，在執(zhí)行所述校準(zhǔn)方法之后禁用或移除ー個(gè)讀取頭(la, lb, lc, Id)或多個(gè)讀取頭(la, lb, lc, Id)。
14.ー種角度測(cè)量設(shè)備(7)，具有 ■編碼載體(2 )，其帶有絕對(duì)式位置編碼， ■至少N彡2個(gè)讀取頭(1&，113，1(3，1(1)，這些讀取頭分別具有固定的已知的角位置(4)，這些讀取頭相對(duì)彼此具有一角距，所述角距尤其是大于50度、例如70度到180度，優(yōu)選為140度到170度、例如150度，尤其是其中，所述讀取頭(1&，113，1(3，1(1)的所述角位置(4)是如此選擇的，即，在相應(yīng)的相鄰讀取頭(la，lb, lc, Id)之間的角距中的至少ー個(gè)不同于其余N-I個(gè)角距中的至少ー個(gè)，并且這些讀取頭均適于至少部分地檢測(cè)所述位置編碼，使得能夠確定相應(yīng)的讀取頭(la，lb, lc, Id)相對(duì)于所述編碼載體的絕對(duì)角位置值，其中，所述編碼載體能夠相對(duì)于所述讀取頭(la、lb、lc、Id)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此能夠占據(jù)所述編碼載體的相對(duì)于所述讀取頭(la、lb、lc、Id)的不同角位，以及 ■分析単元，其用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求I至10之一所述的校準(zhǔn)方法的如下步驟 〇通過將這些讀取頭(la, lb, lc, Id)的角位置值之差與這些讀取頭(la, lb, lc, Id)的已知的角位置(4)相互比較來確定角度誤差(22)； 〇針對(duì)多個(gè)變化的角位重復(fù)確定(23)角位置值和角度誤差； 〇執(zhí)行數(shù)學(xué)分析方法(24)，其包括 〇確定用于量化角度誤差的數(shù)學(xué)函數(shù)的參數(shù)， 〇將校準(zhǔn)參數(shù)(40)確定作為用于量化的數(shù)學(xué)函數(shù)的參數(shù)、或者作為根據(jù)所述參數(shù)導(dǎo)出的修正表或編碼表； 和/或，根據(jù)權(quán)利要求11至13之一所述的角度測(cè)量方法的至少如下步驟 〇通過借助在如權(quán)利要求I至10之一所述的校準(zhǔn)方法中確定的校準(zhǔn)參數(shù)(40)校正所述角位置值，從而確定角度測(cè)量值(32)； 〇提供所述角度測(cè)量值(33)。
15.一種存儲(chǔ)在機(jī)器可讀載體上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，或者ー種通過電磁波體現(xiàn)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)， 其具有程序代碼，尤其是當(dāng)所述程序在角度測(cè)量系統(tǒng)(7)的分析単元中執(zhí)行時(shí)，所述程序代碼用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求I至10之一所述的校準(zhǔn)方法的如下步驟 〇通過將讀取頭(la，lb, lc, Id)的角位置值之差與讀取頭已知的角位置(4)相互比較來確定角度誤差(22)，尤其是其中，讀取頭(la，lb，lc，Id)的角位置(4)是如此選擇的，SP，在相應(yīng)的相鄰讀取頭(la，lb, lc, Id)之間的角距中的至少ー個(gè)不同于其余N-I個(gè)角距中的至少ー個(gè)；〇針對(duì)多個(gè)變化的角位重復(fù)確定(23)角位置值和角度誤差； 〇執(zhí)行數(shù)學(xué)分析方法(24)，其包括 〇確定用于量化角度誤差的數(shù)學(xué)函數(shù)的參數(shù)， 〇將校準(zhǔn)參數(shù)(40)確定作為用于量化的數(shù)學(xué)函數(shù)的參數(shù)、或者作為根據(jù)所述參數(shù)導(dǎo)出的修正表或編碼表； 和/或，根據(jù)權(quán)利要求11至13之一所述的角度測(cè)量方法的至少如下步驟 〇通過借助在如權(quán)利要求I至10之一所述的校準(zhǔn)方法中確定的校準(zhǔn)參數(shù)(40)校正角位置值，從而確定角度測(cè)量值(32)； 〇提供所述角度測(cè)量值(33)。
全文摘要
一種用于角度測(cè)量設(shè)備的無參考系地執(zhí)行的校準(zhǔn)方法，所述角度測(cè)量設(shè)備具有編碼載體(2)，其帶有絕對(duì)式位置編碼；以及至少2個(gè)讀取頭(1a和1b)，這些讀取頭分別具有固定的已知的角位置(4)，這些角位置相對(duì)彼此具有一角距，所述角距尤其是大于50度，并且在各個(gè)相鄰讀取頭(1a，1b，1c，1d)之間的角距中的至少一個(gè)不同于其余角距，這些讀取頭分別至少部分地檢測(cè)位置編碼，使得能夠確定各個(gè)讀取頭相對(duì)于所述編碼載體的絕對(duì)角位置值，其中，所述編碼載體能夠相對(duì)于所述讀取頭轉(zhuǎn)動(dòng)(3)，因此能夠占據(jù)編碼載體的相對(duì)于讀取頭的不同角位，所述校準(zhǔn)方法包括如下步驟確定在一角位處的這些讀取頭(1a和1b)的角位置值(21)；通過將這些讀取頭的角位置值之差與這些讀取頭(1a和1b)已知的角位置(4)相互比較來確定角度誤差；針對(duì)多個(gè)變化的角位反復(fù)確定角位置值和角度誤差；以及執(zhí)行數(shù)學(xué)分析方法，該數(shù)學(xué)分析方法包括確定用于量化角度誤差的數(shù)學(xué)函數(shù)的參數(shù)，并且確定校準(zhǔn)參數(shù)，作為用于量化的數(shù)學(xué)函數(shù)的參數(shù)、或者作為根據(jù)所述參數(shù)導(dǎo)出的修正表或編碼表。
文檔編號(hào)G01D5/244GK102686982SQ201080053603
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者U·沃金格, 克努特·西爾克斯, 海因茨·利普納 申請(qǐng)人:萊卡地球系統(tǒng)公開股份有限公司