[發(fā)明專利]一種基于增量式光電編碼器測量速度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611015300.2
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106771326B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王繼超;冀國文;盧東;宋興華;吳政宏;張凱旋;王浩
• 申請（專利權(quán)）人: 威科達（東莞）智能控制有限公司
• 主分類號: G01P3/50
• 分類號: G01P3/50
• 代理公司: 東莞市華南專利商標事務(wù)所有限公司 44215
• 代理人: 肖冬

本發(fā)明具體涉及基于增量式光電編碼器精確測量速度的方法，包括如下步驟：對增量式光電編碼器的A相、B相信號進行異步信號同步化；對同步后的A相、B相信號進行濾波，生成濾波后的信號A1、B1；設(shè)置4bit的狀態(tài)寄存器ab_state；設(shè)置A1信號、B1信號的正交采樣個數(shù)為N；計數(shù)器開始計數(shù)，計時器開始計時：當ab_state等于0010、1011、1101或0100時，計數(shù)器遞加1，當計數(shù)器計數(shù)值等于N時，計時器鎖存計時時間T，同時計數(shù)器和計時器清零；由正交采樣計數(shù)值N和計時時間T算出編碼器正轉(zhuǎn)的速度。本發(fā)明測量速度的方法，計數(shù)器和計時器都在同一個時鐘信號的上升沿處理，速度測量準確度更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及運動控制系統(tǒng)的速度測量領(lǐng)域，尤其涉及基于增量式光電編碼器精確測量速度的方法。

背景技術(shù)

在工業(yè)設(shè)備上，增量式光電編碼器是一種使用非常廣泛的速度傳感器。工作時，可以輸出兩路相位差為90°的正交脈沖信號A和B，正轉(zhuǎn)時，A超前B 90°；反轉(zhuǎn)時，B超前A 90°；通過對A、B信號的脈沖計算，即可得出機械設(shè)備的速度信息，從而對其進行精確控制。

目前，對增量式光電編碼器的速度測量一般有兩種方法。第一種方法是用DSP或ARM的正交脈沖采集模塊先對編碼器的AB脈沖進行采集，然后計算出在一定采樣時間內(nèi)采集到的脈沖個數(shù)或者計算出采集固定脈沖個數(shù)所需要的時間，從而根據(jù)光電編碼器的分辨率計算出速度。但由于DSP或ARM本身固有的缺陷，在采樣時間的開頭和結(jié)尾可能有不完整的脈沖，所以計算一定采樣時間內(nèi)采集到的脈沖個數(shù)最大可能有2個脈沖的誤差；而計算采集固定脈沖個數(shù)所需要的時間也可能有最大1個時間單位的偏差問題。

第二種方法是用FPGA先對編碼器AB脈沖進行解碼，解出正交脈沖的方向和脈沖，然后再計算出一定采樣時間內(nèi)采集到的脈沖個數(shù)，其中采集到的脈沖個數(shù)為采樣時間內(nèi)的整數(shù)個脈沖加上在采樣時間頭和尾多出來的不是整數(shù)個的脈沖，其中不是整數(shù)個脈沖的算法為采樣開始到第一個脈沖的上升沿計時T1，采樣結(jié)束到最后一個脈沖的上升沿計時T2，第一個脈沖上升沿到第二個脈沖上升沿計時T0，則采樣時間內(nèi)不是整數(shù)個脈沖的個數(shù)為（T1+T2）/T0,然后再根據(jù)光電編碼器的分辨率計算出速度。但這種方法要用FPGA對編碼器的AB脈沖先進行解碼，而這個解碼過程本身比較繁瑣，比較占用FPGA的資源；解碼后算出的采樣開頭和結(jié)尾的不是整數(shù)個的脈沖的個數(shù)只有在編碼器勻速運轉(zhuǎn)的情況下才準確，在加減速的情況下就非常不準確了。雖然比第一種方法有所改進，但還是有很大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于增量式光電編碼器測量速度的方法，在高速、低速或者變速時都能高精度的測量出速度，速度測量的準確度更高。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于增量式光電編碼器測量速度的方法，包括如下步驟：

S1：對增量式光電編碼器的A相、B相信號進行異步信號同步化；

S2：對同步后的A相、B相信號進行濾波，生成濾波后的信號A1、B1，消除可能出現(xiàn)的干擾信號；

S3：設(shè)置4bit的狀態(tài)寄存器ab_state，其中bit[0]表示當前時鐘信號上升沿B1信號的狀態(tài)值，bit[1]表示當前時鐘信號上升沿A1信號的狀態(tài)值，bit[2]表示上一時鐘信號上升沿B1信號的狀態(tài)值，bit[3]表示上一時鐘信號上升沿A1信號的狀態(tài)值；

S4：設(shè)置A1信號、B1信號的正交采樣個數(shù)為N；

S5：計數(shù)器開始計數(shù)，計時器開始計時：當ab_state等于0010、1011、1101或0100時，表示編碼器正在正向運轉(zhuǎn)點，計數(shù)器開始計數(shù)且同時計數(shù)器開始計時，每遇到ab_state等于0010、1011、1101或0100時，計數(shù)器遞加1，當計數(shù)器計數(shù)值等于N時，計時器鎖存計時時間T，同時計數(shù)器和計時器清零；