检测多旋转绝对旋转角的装置以及检测该旋转角的方法与流程

技术特征：
1.一种旋转角检测装置，对第1转轴的绝对旋转角进行检测，包括：传递机构，该传递机构将旋转从所述第1转轴向第nmax转轴传递，相对于所述第1转轴的旋转角θ1，若设nmax及m为3以上的整数，且n满足1≦n≦nmax，则第n转轴的旋转角θn满足数学式120的关系；以及[数学式120]角度检测器，该角度检测器对所述第1转轴至所述第n转轴各自的旋转角进行检测。2.如权利要求1所述的旋转角检测装置，其特征在于，将由所述角度检测器检测出的所述第1转轴至所述第n转轴的角度检测值设为p1、p2、···、pn，并将各转轴的一个周期的角度检测量设为u，在该情况下，若mod(x，a)为求出将x除以a后得到的余数的余数运算，且系数k1、···、kn为包含0的正整数或负整数，则所述第1转轴的旋转角计算值θc可由下式求出θc＝mod((k1×p1+k2×p2+···+kn×pn)，u)×mn-1。3.如权利要求2所述的旋转角检测装置，其特征在于，所述系数k1、···、kn分别对应于将数学式(x+1)n-1展开后得到的x的(n-1)次项的系数。4.如权利要求1所述的旋转角检测装置，其特征在于，所述传递机构以(m±1)/m的变速比在相邻转轴之间传递旋转。5.如权利要求1所述的旋转角检测装置，其特征在于，所述传递机构中，在相邻转轴之间，齿数为m的齿轮与齿数为(m±1)的齿轮相咬合。6.如权利要求5所述的旋转角检测装置，其特征在于，固定在同一转轴上的所述齿数为m的齿轮与所述齿数为(m±1)的齿轮为一体成型。7.如权利要求1所述的旋转角检测装置，其特征在于，所述第1转轴的旋转角由光学绝对编码器检测，第2转轴至所述第n转轴的旋转角由磁角检测器检测。8.如权利要求1所述的旋转角检测装置，其特征在于，所述第1转轴至所述第n转轴的旋转角由旋转变压器检测。9.如权利要求8所述的旋转角检测装置，其特征在于，检测所述第1转轴的旋转角的旋转变压器是4倍角的旋转变压器。10.一种旋转角检测装置，对与电动机相连的第1转轴的多旋转绝对旋转角进行检测，包括：齿轮机构，该齿轮机构使得固定在所述第1转轴至第n转轴的各转轴上的齿轮连续地相咬合，并且该齿轮机构由相咬合的多个齿轮对组成，且连续的两个旋转间的转轴速度的变速比为(m±1)/m；以及角度检测器，该角度检测器分别对所述第1转轴至所述第n转轴的旋转角进行检测。11.如权利要求10所述的旋转角检测装置，其特征在于，将由所述角度检测器检测出的所述第1转轴至所述第n转轴的角度检测值设为p1、p2、···、pn，并将各转轴的一个周期的角度检测量设为u，在该情况下，若mod(x，a)为求出将x除以a后得到的余数的余数运算，且系数k1、···、kn为包含0的正整数或负整数，则所述第1转轴的旋转角计算值θc可由下式求出θc＝mod((k1×p1+k2×p2+···+kn×pn)，u)×mn-1。12.如权利要求11所述的旋转角检测装置，其特征在于，所述系数k1、···、kn分别对应于将数学式(x+1)n-1展开后得到的x的(n-1)次项的系数。13.如权利要求10所述的旋转角检测装置，其特征在于，对于所述齿轮对，在同一转轴上并排设置有齿数为m的齿轮以及齿数为(m±1)的齿轮，并使齿数为(m±1)的齿轮与相邻转轴上的齿数为m的齿轮相咬合。14.如权利要求13所述的旋转角检测装置，其特征在于，固定在同一转轴上的所述齿数为m的齿轮与所述齿数为(m±1)的齿轮为一体成型。15.一种计算多旋转绝对旋转角的方法，是在多旋转绝对旋转角检测装置中计算第1转轴的多旋转绝对旋转角的方法，该多旋转绝对旋转角检测装置具有：传递机构，该传递机构将旋转从所述第1转轴向第nmax转轴传递，相对于所述第1转轴的旋转角θ1，若设数值nmax及m为3以上的整数，且数值n满足1≦n≦nmax，则第n转轴的旋转角θn满足数学式121的关系；以及角度检测器，该角度检测器对所述第1转轴至所述第nmax转轴旋转一周内的角度检测值p1～pnmax进行检测，其中，计算第1转轴的多旋转绝对旋转角的方法具备如下步骤：[数学式121](1)利用所述角度检测器检测出第n转轴旋转一周内的所述角度检测值pn的步骤；(2)根据旋转角计算值θ1(mn-2)'以及所述角度检测值pn来确定系数Rn-2的步骤；(3)将确定出的所述系数Rn-2代入到旋转角计算式、即数学式122中，来求出旋转角计算值θ1(mn-1)'的步骤；以及[数学式122]通过重复执行上述计算旋转角的步骤、即步骤(1)、(2)、(3)，直到所述数值n从2变为nmax为止，从而依次确定系数R0至系数Rnmax-2的值，并求得第1转轴的多旋转绝对旋转角计算值θ1(mnmax-1)'的步骤，这里，系数R0～Rnmax-2是包含0及m-1的0至m-1的整数，u是基本单位量，而旋转角计算值θ1(m0)'是第1转轴的角度检测值p1。16.如权利要求15所述的计算多旋转绝对旋转角的方法，其特征在于：确定所述系数Rn-2的步骤具备：利用数学式123求出根据n轴的检测值求得的周期信号S(mn-1)的步骤，其中，k1、k2、···kn是(x+1)n-1的展开式k1×x0+k2×x1+k3×x2+···+knxn-1中的x的n-1次项的系数，mod(x，a)是求出将x除以a后得到的余数的余数运算，而对于符号调整项J，在相邻转轴间的变速比为-(m-1)/m时，J＝1，在所述变速比为-(m+1)/m时，J＝-1；[数学式123]S(mn-1)＝mod((k1×p1+k2×p2'+k3×p3'+…+kn-1×pn-1'+kn×pn)×Jn-1,u)将mn-1乘以所述周期信号S(mn-1)来求出旋转角计算值θ1(mn-1)的步骤；以及确定系数Rn-2的步骤，该系数Rn-2使得求出第1转轴的旋转角计算值θ1(mn-1)'的所述旋转角计算式的计算结果近似于所述旋转角计算值θ1(mn-1)，将确定出的所述系数Rn-2代入所述旋转角计算式来求出所述第1转轴的旋转角计算值θ1(mn-1)'，另外，将求出的所述旋转角计算值θ1(mn-1)'代入数学式124中来求出角度修正值pn'[数学式124]17.如权利要求15所述的计算多旋转绝对旋转角的方法，其特征在于：确定所述系数Rn-2的步骤包含确定最近似于数学式125的计算结果的整数的步骤[数学式125]18.如权利要求16所述的计算多旋转绝对旋转角的方法，其特征在于：确定所述系数Rn-2的步骤包含对数学式126进行运算的步骤，INT(x)是舍去数值x的小数部分的运算[数学式126]19.如权利要求15所述的方法，其特征在于：进一步包含与所述传递机构并排设置的多个传递机构，并且还进一步包括如下步骤；该步骤基于由所述传递机构的角度检测器所检测出的角度检测值以及所述多个传递机构的角度检测器所检测出的角度检测值来计算多旋转绝对旋转角。20.如权利要求16所述的方法，其特征在于：进一步包含与所述传递机构并排设置的多个传递机构，并且还进一步包括如下步骤，该步骤基于由所述传递机构的角度检测器所检测出的角度检测值以及所述多个传递机构的角度检测器所检测出的角度检测值来计算所述周期信号。21.如权利要求20所述的方法，其特征在于：从所述传递机构以及所述多个传递机构求出的所述周期信号的周期互为质数。22.如权利要求19所述的方法，其特征在于：所述传递机构以及所述多个传递机构的第1转轴是同一转轴。23.一种计算多旋转绝对旋转角的装置，包括：传递机构，该传递机构将旋转从第1转轴向第nmax转轴传递，相对于所述第1转轴的旋转角θ1，若设数值nmax及m为3以上的整数，且数值n满足1≦n≦nmax，则第n转轴的旋转角θn满足数学式127的关系；[数学式127]角度检测器，该角度检测器对所述第1转轴至所述第nmax转轴旋转一周内的角度检测值p1～pnmax进行检测；以及运算装置，该运算装置基于所述角度检测值p1～pnmax来计算第1转轴的多旋转绝对旋转角计算值θ1(mnmax-1)'，对于所述运算装置，根据旋转角计算值θ1(mn-2)'以及第n转轴的角度检测值pn来确定系数Rn-2，并基于所确定出的所述系数Rn-2，并利用旋转角计算式、即数学式128来计算旋转角计算值θ1(mn-1)'，并重复上述计算、直到数值n从2到nmax为止，依次确定系数R0至系数Rnmax-2的值，并求得第1转轴的多旋转绝对旋转角计算值θ1(mnmax-1)'，这里，系数R0至Rnmax-2是包含0及m-1的0至m-1的整数，u是基本单位量，而旋转角计算值θ1(m0)'是上述第1转轴的角度检测值p1[数学式128]24.如权利要求23所述的计算多旋转绝对旋转角的装置，其特征在于，所述运算装置具备：计算周期信号的单元，该计算周期信号的单元利用数学式129来求出利用n轴的检测值所求得的S(mn-1)，其中，k1、k2、···kn是(x+1)n-1的展开式k1×x0+k2×x1+k3×x2+···+knxn-1中的x的n-1次项的系数，mod(x，a)是求出将x除以a后得到的余数的余数运算，而对于符号调整项J，在相邻转轴间的变速比为-(m-1)/m时，J＝1，在所述变速比为-(m+1)/m时，J＝-1；[数学式129]S(mn-1)＝mod((k1×p1+k2×p2'+k3×p3'+…+kn-1×pn-1'+kn×pn)×Jn-1,u)将mn-1乘上所述周期信号S(mn-1)，求出旋转角计算值θ1(mn-1)的单元；确定系数Rn-2的单元，该系数Rn-2使得求出第1转轴的旋转角计算值θ1(mn-1)'的所述旋转角计算式的计算结果近似于所述旋转角计算值θ1(mn-1)'，将确定出的所述系数Rn-2代入所述旋转角计算式，来求出第1转轴的旋转角计算值θ1(mn-1)'的单元；以及将求出的所述旋转角计算值θ1(mn-1)'代入数学式130中求出角度修正值pn'的单元[数学式130]25.如权利要求23所述的计算多旋转绝对旋转角的装置，其特征在于：所述确定系数Rn-2的单元包含确定出与数学式131的计算结果最近似的整数的单元[数学式131]26.如权利要求24所述的计算多旋转绝对旋转角的装置，其特征在于：所述确定系数Rn-2的单元通过对数学式132进行运算，来确定所述系数Rn-2，这里，INT(x)是舍去数值x的小数部分的运算[数学式132]27.如权利要求23所述的计算多旋转绝对旋转角的装置，其特征在于：进一步包含与所述传递机构并排设置的多个传递机构，基于由所述传递机构的角度检测器所检测出的角度检测值以及所述多个传递机构的角度检测器所检测出的角度检测值来计算多旋转绝对旋转角。28.如权利要求24所述的计算多旋转绝对旋转角的装置，其特征在于：进一步包含与所述传递机构并排设置的多个传递机构，基于由所述传递机构的角度检测器所检测出的角度检测值以及所述多个传递机构的角度检测器所检测出的角度检测值来计算所述周期信号。29.如权利要求28所述的计算多旋转绝对旋转角的装置，其特征在于：从所述传递机构以及所述多个传递机构求出的所述周期信号的周期互为质数。30.如权利要求27所述的计算多旋转绝对旋转角的装置，其特征在于：所述传递机构以及所述多个传递机构的第1转轴是同一转轴。31.一种计算多旋转绝对旋转角的方法，是在多旋转绝对旋转角检测装置中计算第1转轴的多旋转绝对旋转角计算值θ1(mnmax-1)'的方法，该多旋转绝对旋转角检测装置具有：传递机构，该传递机构将旋转从第1转轴向第nmax转轴传递，相对于所述第1转轴的旋转角θ1，若设数值nmax及m为3以上的整数，且数值n满足1≦n≦nmax，则第n转轴的旋转角θn满足数学式133的关系；以及角度检测器，该角度检测器检测所述第1转轴至所述第nmax转轴旋转一周内的角度检测值p1～pnmax，该计算第1转轴的多旋转绝对旋转角计算值θ1(mnmax-1)'的方法具备：[数学式133]利用所述角度检测器对所述第1转轴至所述第nmax转轴旋转一周内的所述角度检测值p1～pnmax进行检测的步骤；确定系数R0至系数Rnmax-2的值的步骤，根据第n转轴的旋转角修正值pn'来确定Rn-2，所确定出的所述系数Rn-2使得利用以下的角度修正值计算式所求出的角度修正值pn'最近似于第n转轴的角度检测值pn，通过重复所述角度修正值计算式中的计算，直到数值n从2到nmax为止，从而依次确定出所述系数R0至系数Rnmax-2的值；以及[数学式134]将所确定出的所述系数R0～Rnmax-2代入到旋转角计算式、即数学式135中，从而求出第1转轴的多旋转绝对旋转角计算值θ1(mnmax-1)'的步骤，其中，系数R0～Rnmax-2是包含0及m-1的0至m-1的整数，u是基本单位量，而角度修正值p1'是第1旋转角的角度检测值p1[数学式135]32.如权利要求31所述的计算多旋转绝对旋转角的方法，其特征在于：所述确定系数Rn-2的步骤包含确定最近似于数学式136的计算结果的整数的步骤[数学式136]33.如权利要求31所述的方法，其特征在于：进一步包含与所述传递机构并排设置的多个传递机构，并且还进一步包括如下步骤；该步骤基于由所述传递机构的角度检测器检测出的角度检测值以及所述多个传递机构的角度检测器检测出的角度检测值来计算多旋转绝对旋转角。34.如权利要求33所述的方法，其特征在于：所述传递机构以及所述多个传递机构的第1转轴是同一转轴。