[發(fā)明專利]一種鋼圈編碼器的四讀數(shù)頭數(shù)字信號解碼器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710136187.1
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN107017886B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧永停;李洪文;王帥
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H03M1/24
• 分類號: H03M1/24;H03M1/06
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙) 22210
• 代理人: 于曉慶

一種鋼圈編碼器的四讀數(shù)頭數(shù)字信號解碼器，涉及高精度編碼器信號處理領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有解碼器存在的結(jié)構(gòu)靈活性差、程序移植性弱、無法兼容多種協(xié)議、無法消除測角誤差的問題。本發(fā)明中，微型處理器單元從EEPROM中讀取編碼器協(xié)議參數(shù)并寫入邏輯處理器單元，邏輯處理器單元根據(jù)編碼器協(xié)議參數(shù)選擇編碼器讀數(shù)頭接口和解碼方式，同時采集與之對應的編碼器讀數(shù)頭的編碼器數(shù)據(jù)并對其進行解碼處理，微型處理器單元讀取解碼后的編碼器數(shù)據(jù)并對其進行均值處理獲得合成編碼器數(shù)據(jù)，微型處理器單元將合成編碼器數(shù)據(jù)發(fā)送給伺服控制器，將編碼器數(shù)據(jù)和合成編碼器數(shù)據(jù)發(fā)送給液晶顯示屏進行實時顯示。本發(fā)明協(xié)議靈活，程序移植性強，測角精度高，通用性強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高精度編碼器信號處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋼圈編碼器的四讀數(shù)頭數(shù)字信號解碼器。

背景技術(shù)

隨著精密機械的發(fā)展，對機械系統(tǒng)的位置定位精度要求越來越高，位置定位的精度除了與控制算法密切相關(guān)外，還取決于位置傳感器的反饋精度。例如在大口徑望遠鏡控制系統(tǒng)(該控制系統(tǒng)包括伺服控制器、液晶顯示屏、鋼圈編碼器(增量式編碼器、絕對式編碼器等組件))中，為了提高對空間目標的跟蹤精度，位置傳感器通常采用大直徑的鋼圈編碼器，鋼圈編碼器機械安裝過程中的偏心會引起較大的讀數(shù)誤差。

編碼器是將信號或數(shù)據(jù)進行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設(shè)備。編碼器將角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。按照工作原理分類，編碼器分為增量式和絕對式。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號，再將這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關(guān)，而與測量的中間過程無關(guān)。

目前，針對編碼器的信號進行處理的解碼器大多是與伺服控制器集成于一體的，電路的結(jié)構(gòu)靈活性差、解碼程序的可移植性不強；并且現(xiàn)有解碼器都是針對單一讀數(shù)頭，且無法兼容多種編碼器協(xié)議，這種單一讀數(shù)頭解碼器無法有效消除機械安裝帶來的測角誤差，也就無法解決大直徑鋼圈編碼器的高精度測角問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有解碼器存在的結(jié)構(gòu)靈活性差、程序移植性弱、無法兼容多種協(xié)議、無法消除測角誤差的問題，本發(fā)明提供一種鋼圈編碼器的四讀數(shù)頭數(shù)字信號解碼器，以滿足大口徑望遠鏡鋼圈編碼器的高精度位置檢測需要。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的一種鋼圈編碼器的四讀數(shù)頭數(shù)字信號解碼器，包括：

通過UART串口和RS422接口與伺服控制器相連的微型處理器單元，所述微型處理器單元接收伺服控制器的編碼器協(xié)議參數(shù)；

通過I²C總線和參數(shù)存儲接口與微型處理器單元相連的EEPROM，所述微型處理器單元將編碼器協(xié)議參數(shù)固化在EEPROM內(nèi)部；

通過地址總線和數(shù)據(jù)總線與微型處理器單元相連的邏輯處理器單元，所述微型處理器單元從EEPROM中讀取編碼器協(xié)議參數(shù)并寫入邏輯處理器單元；

4個增量式編碼器讀數(shù)頭接口，用于將增量式編碼器讀數(shù)頭的差分信號轉(zhuǎn)換為TTL信號，所述邏輯處理器單元通過增量式編碼器讀數(shù)頭接口與增量式編碼器讀數(shù)頭相連；

4個絕對式編碼器讀數(shù)頭接口，用于將絕對式編碼器讀數(shù)頭的差分信號轉(zhuǎn)換為TTL信號，所述邏輯處理器單元通過絕對式編碼器讀數(shù)頭接口與絕對式編碼器讀數(shù)頭相連；

所述邏輯處理器單元根據(jù)編碼器協(xié)議參數(shù)選擇與之對應的編碼器讀數(shù)頭接口和解碼方式，同時采集與之對應的編碼器讀數(shù)頭的編碼器數(shù)據(jù)并對其進行解碼處理，所述微型處理器單元讀取解碼后的編碼器數(shù)據(jù)并對其進行均值處理，獲得合成編碼器數(shù)據(jù)；