[發明專利]非圖像式絕對式光電編碼器的信號采集處理裝置及方法

有效

• 申請號: 202010146468.7
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111238548B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 韓慶陽;陳赟;張晰;高勝英
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01D5/347
• 分類號: G01D5/347
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 寧曉丹

非圖像式絕對式光電編碼器的信號采集處理裝置及方法涉及光電編碼器數據處理技術領域，解決了光電編碼器分辨率低的問題，該裝置包括感光單元、放大器、模數轉換器、微處理器和通信電路，微處理器上載有連接通信電路的處理模塊和連接處理模塊的AD轉換模塊，感光單元得到的粗碼信號經AD轉換模塊進行模數轉換后發送至處理模塊，感光單元得到的精碼信號依次經放大器放大、模數轉換器模數轉換后發送至處理模塊。本發明的信號采集處理裝置避免了因增加光電碼盤原始刻線數造成的光電編碼器體積增大和裝調復雜的問題，解決了現有非圖像式絕對式光電編碼器在不增加光電碼盤原始刻線的情況下提高分辨率的技術難題。

技術領域

本發明涉及光電編碼器數據處理技術領域，具體涉及非圖像式絕對式光電編碼器的信號采集處理裝置及方法。

背景技術

光電編碼器又稱為光電角位置傳感器，是一種集光、機、電一體的數字測角裝置，是將旋轉角位置、角位移及角速度等物理量轉換成電信號的位移傳感器。絕對式光電編碼器可在任意時刻進行角度測量，得到的測量結果為絕對位置數據，且抗干擾能力強、上電或掉電后無數據丟失，而被廣泛應用。分辨率和精度是絕對式光電編碼器的兩個重要參數，精度可以通過校正算法獲得提高，故如何提高分辨率就顯得尤為重要。目前絕對式光電編碼器中除圖像式絕對式光電編碼器外，信號處理都是通過對光電接收二極管的輸出信號進行放大，然后通過微處理器自帶的AD轉換模塊采集信號，微處理器再進行處理實現的。目前主要的提高非圖像式絕對式光電編碼器的分辨率方法為增加光電碼盤的原始刻線數，同時利用微處理器(單片機、ARM或DSP)自帶的AD轉換模塊采集精碼信號后細分，并與AD轉換模塊采集的粗碼結合后實現的。由于粗碼譯碼后的位數是固定的，要提高分辨率需要增加精碼細分的位數。但微處理器的AD分辨率不高一般為10位或12位，這樣精碼細分的位數不會超過12位，超過了就會出現細分的低幾位不穩的現象，往往為了提高非圖像式光電編碼器的分辨率需要增加光電碼盤的原始刻線數，即在最后一圈粗碼碼道圖案外加精碼碼道用于提高分辨率。這樣增大了光電碼盤的面積，光電編碼器的體積因而增大，同時原始刻線數的增加消耗更多的原材料，提高成本，且使裝調更復雜。因此，亟需一種在同樣的碼盤原始刻線條件下，即：不增加碼盤原始刻線，使光電編碼器獲得具有更高的分辨率。

發明內容

為了解決在不增加現有非圖像式絕對式光電編碼器的光電碼盤原始刻線的情況下，光電編碼器分辨率低的問題，本發明提供非圖像式絕對式光電編碼器的信號采集處理裝置及方法。

本發明為解決技術問題所采用的技術方案如下：

非圖像式絕對式光電編碼器的信號采集處理裝置，包括感光單元、放大器、模數轉換器、微處理器和通信電路，所述微處理器上載有連接通信電路的處理模塊和連接處理模塊的AD轉換模塊，AD轉換模塊和放大器均連接感光單元，放大器、模數轉換器和處理模塊順次連接；

感光單元通過探測光信號獲得粗碼信號和精碼信號，感光單元得到的粗碼信號經AD轉換模塊進行模數轉換后發送至處理模塊，感光單元得到的精碼信號依次經放大器放大、模數轉換器模數轉換后發送至處理模塊，處理模塊處理接收到的粗碼信號和精碼信號得出編碼器的角度值。

非圖像式絕對式光電編碼器的信號采集處理裝置的信號采集處理方法，包括如下步驟：

步驟一、感光單元探測光信號獲得粗碼信號和精碼信號，放大器接收感光單元發送的精碼信號進行放大后發送至模數轉換器，模數轉換器對接收的精碼信號進行模數轉換后發送至處理模塊，AD轉換模塊接收感光單元發送的粗碼信號并對粗碼信號進行模數轉換后發送至處理模塊；

步驟二、處理模塊將接收的精碼信號進行處理得到精碼細分值，將粗碼信號進行處理得到粗碼二進制角度；

步驟三、處理模塊根據精碼細分值和粗碼二進制角度進行換算得出編碼器的角度值，并通過通信電路輸出。

本發明的有益效果是：