论如何实现旋转角度的精确测量

1万 · 2016-3-1 13:42

幸福至上发表于 2016-3-1 12:57
版主，我搜了一下线性CCD,发现飞思卡尔那个车赛用得比较多。我想请问一下，这个线性CCD可以用来精确测量 ...

CCD的测量精度主要由系统决定，比如光路和几何结构。

只看该作者 · 2016-3-1 14:49

玄德发表于 2016-3-1 13:42
CCD的测量精度主要由系统决定，比如光路和几何结构。

我看之前那个飞思卡尔车赛上也就用了一个线性CCD传感器，难道只是为了辨别赛道的黑白色吗?如果要配合实现高精度距离测量，还需要其它部分配合才行，有什么推荐资料吗?谢谢

1万 · 2016-3-1 16:09

幸福至上发表于 2016-3-1 14:49
我看之前那个飞思卡尔车赛上也就用了一个线性CCD传感器，难道只是为了辨别赛道的黑白色吗?如果要配合实现 ...

比如前面放一个反射镜片，
改变入射光的角度，镜子会折射到别的像素上，
镜子离器件距离越远，则跳跃越大。
所以，镜子起到“放大角度”的作用。

搜下“线阵CCD"，最好是校园网，可以找到大量论文。

只看该作者 · 2016-3-1 17:12

zhinengcheng 的CCD 只有128点分辨率，只能测个一般精度

3万 · 2016-3-1 23:40

4096的线阵ccd都是很一般的，10年前，4096的线阵ccd都很普及了，估计现在的得几万的吧。
线阵ccd的点距离是um,不是mm,mm的1/000 ,不过，得有光学配合。可以放大也可缩小。

只看该作者 · 2016-3-3 12:50

wangkj 发表于 2016-3-1 23:40
4096的线阵ccd都是很一般的，10年前，4096的线阵ccd都很普及了，估计现在的得几万的吧。
线阵ccd的点距离是 ...

看来用CCD进行短距离精确测距很有研究价值，去翻看下有没有相关的论文。谢谢指点了。

只看该作者 · 2016-3-3 13:28

如果是只要一个静止下的数据， 14位可以以考虑

如果是动态的。。。。就必须考虑整个驱动链路对应得了不,能达到不了

... 你的驱动链路的数据了 ?

什么电机最小转角最多少 (比如步进 0.75度)

变速箱有没有, 回差多少，变速比多少

链路上有没有其它关联的变速机构. 设计得好也可以以从变速机构中采用双编码器，差额出要的角度

3万 · 2016-3-4 09:28

幸福至上发表于 2016-3-3 12:50
看来用CCD进行短距离精确测距很有研究价值，去翻看下有没有相关的论文。谢谢指点了。 ...

20多年之前的老技术了，技术没新旧，合用就好。
以前测距很经典，改成角度，动动脑筋就好。

只看该作者 · 2016-3-4 10:48

wangkj 发表于 2016-3-4 09:28
20多年之前的老技术了，技术没新旧，合用就好。
以前测距很经典，改成角度，动动脑筋就好。 ...

之前没怎么接触过精密测距。还老技术了啊，可能会比较好找资料点。。。

只看该作者 · 2016-3-4 23:51

本帖最后由 cauhorse 于 2016-3-4 23:53 编辑

不好意思来晚了。
其实这个问题在做运动控制的人当中还是很常见的，我推荐一个用过的器件吧，性价比还可以的，
而且支持转轴与传感器分离安装，可以采用更简单的机械结构。
奥地利微电子公司可能很多人没听说过，不过这一是家在传感器集成电路领域很有名的企业。
资料地址：
Magnetic Rotary Position Sensors
楼主可以翻一翻，数字接口、脉冲输出，各种位数的器件都有。
使用时，转轴上贴一个一对极的小磁钢就行了，芯片正对磁钢安装就行。
这个东西性价比也不错，亲测可用。
还有一家被英国雷尼绍公司收购的RLS公司，也有类似的产品，楼主可以在雷尼绍的主页上逛逛（雷尼绍自己本土产的东西不太建议买，海德汉的也是，毕竟价格太高）。

只看该作者 · 2016-3-5 09:08

tyw 发表于 2016-2-18 20:48
轴只转360度,多圈需要增加增速齿轮,与其这样,允许加增速齿轮的话,1024分辩率的编码器也够用了.弄对1:4的 ...

这个思路好,学习了.以后玩具上用.

只看该作者 · 2016-3-5 12:38

推荐使用AS5600磁角度传感器。

只看该作者 · 2016-3-5 13:35

本帖最后由钱晋之于 2016-3-5 14:07 编辑

楼主需求是：量测分辨率<=0.1°我的建议是：AS5145H（磁旋转编码器），12-bit Programmable Magnetic Rotary Encoder
首先声明不是打广告:victory:，因为很好用所以借楼主的版面介绍给大家！
这是“一款无接触式磁旋转编码器，用于精确量测整个360°内的角度。”
注意这是“一个片上系统，在单个封装内整合了集成式Hall原件、模拟前端和数字信号处理功能。测量角度时只需简单地配备一个在芯片中心上方or下方旋转的双极磁铁即可。”（磁铁安装在转动轴上）
优点：无需校准不必温度补偿，无接触检测，应用环境严酷也可；有绝对角度输出，掉电再上电，位置信号不变，（绝对角度信号可选择串行接口输出和PWM输出）；还有可编程选择的增量信号输出。

只看该作者 · 2016-3-6 17:45

钱晋之发表于 2016-3-5 13:35
楼主需求是：量测分辨率

谢谢建议，看了下这颗芯片，确实是非接触的霍尔旋转编码器，看资料上的精度指标，那肯定是足够的。看某宝上基本上是20多一片，有空搞一个来试试。

只看该作者 · 2016-3-6 19:37

楼主，从你的发言看出来你做了不少功课。但是做方案有时候知识面的全面跟知识面的深度非常重要。
这里你其实有几个问题泛泛而谈感觉都没有什么问题，并且感觉还都是那么回事，其实里面暗藏的陷阱还蛮多的。
其中第一条编码器你的计算方式就有问题，1024的编码器是10线的，但是真正工业里面做的时候可以采用双沿触发模式跟4沿触发模式用于计量角度，及在A\B交叉的每一个上升下降沿都可以用于判断角度，也就是说1024的可以做细分到1024×4=4096度，这样成本上就下来了。但是我关心的是你要求上电的时候能**角度，如果在断点后角度有动过那编码器方式就不行，就只能电位器跟角度传感器了
电位器方式可靠性相对不是看好。应为里面受温度影响比较大，优点就是上电的时候能直接**角度
个人判断下来直接使用角度传感器最好。单纯从字面上理解就是测量角度的，所以叫角度传感器。这个就是直接解决你问题的传感器，为什么要舍近求远。做工也产品其实陈本真的有那么铭感吗？我个人现在是持怀疑态度的

只看该作者 · 2016-3-7 12:38

lhkjg 发表于 2016-3-6 19:37
楼主，从你的发言看出来你做了不少功课。但是做方案有时候知识面的全面跟知识面的深度非常重要。
这里你其 ...

谢谢你的意见。确实，我之前并没有做过角度检测相关设计，所以只能按照我的要求和预想来大致说一下可能要怎么做，也非常高兴有这么多朋友都给出了不错的建议。绝对值编码器的细分我还没查到过这方面资料，我还以为只有旋转编码器可以这样做.(⊙﹏⊙)b。我现在用的也是角度传感器，不过即便是角度传感器也分很多种，比如我现在用的霍尔角度传感器，还有绝对值光电编码器和前面网友提到的磁变压传感器应该都算吧?不知道你所说的角度传感器还指其它哪些吗?

只看该作者 · 2016-3-7 12:47

本帖最后由幸福至上于 2016-3-7 16:51 编辑

cauhorse 发表于 2016-3-4 23:51
不好意思来晚了。
其实这个问题在做运动控制的人当中还是很常见的，我推荐一个用过的器件吧，性价比还可以 ...

嗯嗯。居然之前没看到回复，抱歉了。浏览了一下连接，这家公司的磁旋转位置传感器一系列都挺不错的，估计很多成品的霍尔角度传感器就是用的这类似芯片吧。我想请问一下，你们用这个芯片的时候，一般选择采用哪种数据通信方式(SPI,IIC,PWM)来进行数据通信呢？
PWM方式下貌似只能进行数据读取，而不能进行参数设置?
输出的PWM信号直接通过电容平滑处理后，读取电压值就可以了吗?看芯片手册上说，PWM方式的误差较大哦?
另这个由磁钢和传感器组成的角度测量系统有必要密封在一个铁盒之类的东西哩来屏蔽外部电磁干扰吗?

只看该作者 · 2016-3-7 12:48

deyauo 发表于 2016-3-5 12:38
推荐使用AS5600磁角度传感器。

谢谢，之前没看到回复，和楼上 cauhorse朋友推荐的是同一家公司的，确实挺值得一试的，就是不知道是否容易受外部干扰

只看该作者 · 2016-3-8 22:49

本帖最后由 cauhorse 于 2016-3-8 23:12 编辑

幸福至上发表于 2016-3-7 12:47
嗯嗯。居然之前没看到回复，抱歉了。浏览了一下连接，这家公司的磁旋转位置传感器一系列都挺不错的，估计 ...

专门的芯片，根据你能用到的总线接口资源来考虑，一般会用I2C或者SPI，这个比较方便，如果你的芯片有QEI，比方以前老用C2000的DSP，那直接把正交编码信号接上就好了，但是，这个是增量式的，为了测量方便，一般都是首次上电时回一次原点，掉电前把角度再写到铁电里去；
器件参数就用总线设置，一般也不用怎么调整；用IO来模拟也是可以的，没有用过PWM方式；
磁铁安装不用专门做屏蔽，当然有个罩子做个防护更好，检测部位的磁密一般都超过400高斯，有些使用强磁永磁体，没有碰到过干扰导致无法工作的问题。
永磁体安装注意事项一般说明书上有写。
奥微的器件实际的确有限制，比如传感器芯片与永磁体之间的距离是有比较严格的限制的，
如果使用场合中轴向跳动比较大，也可以考虑用隧道磁电阻传感器：
这个江苏多维的器件：
TMR角度传感器
对它工作时永磁体离传感器的距离印象深刻，但是解角的精度不知道能不能满足你的要求；
输出也是正交正弦信号，需要你自己做内插，不过如果MCU没有QEI，这个用ADC也能查表解算角度。
离轴式磁编码器件，iC-Haus公司有一堆，不过不一定能方便地买到：
iC-Haus磁旋转编码器
RLS公司的OnAxis器件，我用过13位的，性能也非常好，价格也不算贵；
RLS离轴式磁编
Renishaw的销售称，RLS的器件在片内霍尔的布置数量、修正精度上比奥微的要好，抗噪能力也要强一些；
我没有类似的器件，没有对比过；不过一般奥微的器件确实要便宜一点。
以上都是永磁体与传感器分开安装的类型，工况不恶劣的话，用一个绝对式光编也可以了。还有，分辨率与精度是两码事，所以在选用传感器时先看规格书的说明；如果对分辨率要求高，上面一些器件是带正弦输出的，
自己做内插的话，可以得到很高的分辨率，但是精度不会有甚变化。

只看该作者 · 2016-3-8 23:28

幸福至上发表于 2016-3-6 17:45
谢谢建议，看了下这颗芯片，确实是非接触的霍尔旋转编码器，看资料上的精度指标，那肯定是足够的。看某宝 ...

怎么我看到的都是100多一片?要不给个链接看看?

论如何实现旋转角度的精确测量

建议使用磁旋转编码器

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