[發明專利]一種光學增量編碼器數據處理系統及方法

在審

• 申請號: 202010214942.5
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111337702A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 陳陽
• 申請（專利權）人: 深圳市微秒控制技術有限公司
• 主分類號: G01P3/36
• 分類號: G01P3/36;G01D5/36
• 代理公司: 深圳市凱卓盛世知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44672
• 代理人: 曹明蘭

1.一種光學增量編碼器數據處理系統，其特征在于，包括有：

一基準脈沖模塊(1)，用于產生基準脈沖信號；

一AB相脈沖計數器(2)，用于獲取所述編碼器(10)輸出的AB相脈沖信號，并且對固定周期內的AB相脈沖信號進行計數；

一AB相脈沖前端計數器(3)，用于獲取所述編碼器(10)輸出的AB相脈沖信號，并且對固定周期開始至第一個AB相脈沖之間的基準脈沖信號進行計數；

一AB相脈沖后端計數器(4)，用于獲取所述編碼器(10)輸出的AB相脈沖信號，并且對最后一個AB相脈沖至固定周期結束之間的基準脈沖信號進行計數；

一卡爾曼濾波器(6)，用于預測轉速以及執行測量更新和預測轉速；

一高轉速計算模塊(7)，用于根據所述AB相脈沖計數器(2)、所述AB相脈沖前端計數器(3)和所述AB相脈沖后端計數器(4)的計數值計算轉速數據；

一轉速輸出模塊(8)，用于根據固定周期內所述AB相脈沖計數器(2)的計數值進行選擇：

如果所述AB相脈沖計數器(2)的計數值≥2，則認定所述編碼器(10)的轉速位于高速區間，所述轉速輸出模塊(8)將所述高轉速計算模塊(7)計算得到的轉速數據輸出，并將該轉速數據發送至所述卡爾曼濾波器(6)進行測量更新；

如果所述AB相脈沖計數器(2)的計數值＜2，則認定所述編碼器(10)的轉速位于高速區間，所述轉速輸出模塊(8)將所述卡爾曼濾波器(6)預測的轉速數據輸出。

2.如權利要求1所述的光學增量編碼器數據處理系統，其特征在于，所述基準脈沖模塊(1)與外置伺服驅動器的速度環同步，用于為所述伺服驅動器提供代表固定周期開始和固定周期結束的信號。

3.如權利要求1所述的光學增量編碼器數據處理系統，其特征在于，所述基準脈沖模塊(1)、AB相脈沖計數器(2)、AB相脈沖前端計數器(3)和AB相脈沖后端計數器(4)集成于一FPGA處理器中，所述卡爾曼濾波器(6)、所述高轉速計算模塊(7)和所述轉速輸出模塊(8)集成于一CPU中。

4.一種光學增量編碼器數據處理方法，其特征在于，所述方法基于一系統實現，所述系統包括有一基準脈沖模塊(1)、一AB相脈沖計數器(2)、一AB相脈沖前端計數器(3)、一AB相脈沖后端計數器(4)、一卡爾曼濾波器(6)、一高轉速計算模塊(7)及一轉速輸出模塊(8)，所述方法包括如下步驟：

步驟S1，所述基準脈沖模塊(1)產生基準脈沖信號；

步驟S2，利用所述AB相脈沖計數器(2)獲取所述編碼器(10)輸出的AB相脈沖信號，并且對固定周期內的AB相脈沖信號進行計數；

步驟S3，所述轉速輸出模塊(8)根據固定周期內所述AB相脈沖計數器(2)的計數值進行選擇：若所述AB相脈沖計數器(2)的計數值≥2，則執行步驟S4，若所述AB相脈沖計數器(2)的計數值＜2，則執行步驟S7；

步驟S4，所述AB相脈沖前端計數器(3)和所述AB相脈沖后端計數器(4)分別獲取所述編碼器(10)輸出的AB相脈沖信號，并利用所述AB相脈沖前端計數器(3)對固定周期開始至第一個AB相脈沖之間的基準脈沖信號進行計數，利用所述AB相脈沖后端計數器(4)對最后一個AB相脈沖至固定周期結束之間的基準脈沖信號進行計數；

步驟S5，所述高轉速計算模塊(7)根據所述AB相脈沖計數器(2)、所述AB相脈沖前端計數器(3)和所述AB相脈沖后端計數器(4)的計數值計算轉速數據；

步驟S6，在所述AB相脈沖計數器(2)的計數值≥2的條件下，認定所述編碼器(10)的轉速位于高速區間，所述轉速輸出模塊(8)將所述高轉速計算模塊(7)計算得到的轉速數據輸出，并將該轉速數據發送至所述卡爾曼濾波器(6)進行測量更新；

步驟S7，在所述AB相脈沖計數器(2)的計數值＜2的條件下，認定所述編碼器(10)的轉速位于低速區間，所述轉速輸出模塊(8)將所述卡爾曼濾波器(6)預測的轉速數據輸出。

5.如權利要求4所述的光學增量編碼器數據處理方法，其特征在于，步驟S1中，所述轉速輸出模塊(8)根據所述基準脈沖模塊(1)產生的基準脈沖信號判斷固定周期是否到達，若是，則執行步驟S2，若否，則處理過程結束。