[發明專利]編碼器實時李莎育圓偏心處理方法

有效

• 申請號: 201710259798.5
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN106989768B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 楊藝榕;黃靖宇;陳建國;羅日輝
• 申請（專利權）人: 廣東盈動高科自動化有限公司;東莞盈動機電科技有限公司
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 舒丁

本發明涉及一種編碼器實時李莎育圓偏心處理方法，其包括如下步驟：編碼器上電初始化并與外部的FRAM模塊連接，FRAM模塊讀入以前的{sinθ,cosθ}信號值到FPGA模塊中的RAM模塊中，計算出初始的圓偏心值。編碼器啟動并以一個固定頻率工作，RAM模塊不斷地更新有偏心的{sinθ,cosθ}信號值，進行判斷及偏心值計算，映射到無偏心的李莎育圓中的角度的格點index中進行角度的格點計算，比較該index的變化情況。對有偏心的{sinθ,cosθ}信號值進行角度的格點計算處理，以最新的數值進行偏心值補償，之后由cordic模塊計算準確的角度。FPGA模塊進行電壓監測，當電壓開始下降，立即把所述RAM模塊中的{sinθ,cosθ}信號值寫入FRAM模塊中。該方法編碼器無需事先校準，偏心值實時計算并進行補償，完全消除偏心帶來的誤差。

技術領域

本發明涉及編碼器技術領域，特別是涉及一種編碼器實時李莎育圓偏心處理方法。

背景技術

李莎育圓是通過李莎育(Lissajous)曲線中同頻的、等幅的余弦信號X(t)＝Acos(π2ft+)a和正弦信號Y(t)＝Asin(2πft)+b分別放至X軸和Y軸圍成的合成圓，其中余弦信號和正弦信號的直流項[a,b]為李莎育圓圓心的X軸和Y軸坐標，正弦或余弦信號的振幅A為李莎育圓的半徑。由于李莎育圓由于計算誤差的存在，經常會出現李莎育圓偏心的問題，目前解決方案是編碼器做校準，測量出一個固定的、平均的偏心值寫入到儲存芯片(Flash)中，在計算角度時，讀出這個值對{sinθ,cosθ}補償后再計算角度。

為了提高分別率，編碼器通常都有物理細分，比如旋轉編碼器轉一圈輸出M個李莎育圓，在高速運動中會因軸承的游隙、盤片安裝的平行度、控制器的PWM干擾噪聲、運動的偏心、環境溫度、刻度盤圖案的重復精度等因素，運動中每個個體圓不可避免地有略微差別，存在以下問題。偏心值必須通過校準過程測量，這將增加生產時間和成本，對于有軸承的編碼器，校準過程允許在廠家完成，對于無軸承的編碼器，在用戶安裝好編碼器后方可進行校準，增加用戶使用的復雜性。圓偏心的平均值跟每個個園的偏心值略微有偏差，導致位移誤差和速度波動無法完全消除。在實際運行過程中，每個個體圓的偏心值還受到轉速、溫度等工況影響，這種誤差是無法通過校準解決的。

發明內容

基于此，有必要針對李莎育圓偏心的問題，提供一種無需事先校準、偏心值是實時動態的、可完全消除圓偏心誤差的編碼器實時李莎育圓偏心處理方法。

一種編碼器實時李莎育圓偏心處理方法，主要包括如下步驟：

第一步驟：編碼器上電初始化并與外部的FRAM模塊連接，所述FRAM模塊讀入以前的{sinθ,cosθ}信號值到FPGA模塊中的RAM模塊中，計算出初始的圓偏心值；

第二步驟：所述編碼器啟動并以一個固定頻率工作，所述RAM模塊不斷地更新有偏心的{sinθ,cosθ}信號值，進行判斷及偏心值計算，映射到無偏心的李莎育圓中的角度的格點index中進行角度的格點計算，比較該index的變化情況；

第三步驟：對有偏心的{sinθ,cosθ}信號值進行角度的格點計算處理，以最新的數值進行偏心值補償，之后由cordic模塊計算準確的角度；

第四步驟：所述FPGA模塊進行電壓監測，當電壓開始下降，立即把所述RAM模塊中的{sinθ,cosθ}信號值寫入所述FRAM模塊中。

上述編碼器實時李莎育圓偏心處理方法，由于計算偏心值的時間短于{sinθ,cosθ}信號值的更新時間，保證了偏心值的實時性及準確性，結合每個非常小的角度步進都會對應計算偏心值，能夠非常準確的糾正每個位置相關的偏心值，并實時地補償到位移的計算中。采用編碼器的實時數據計算，完全消除了工況等不確定因素導致李莎育圓偏心的影響，是一種自適應的方法，編碼器無需事先校準，偏心值可以實時計算并進行補償，完全消除偏心帶來的誤差。