[發明專利]一種基于FPGA的增量式編碼器故障診斷方法

有效

• 申請號: 202210130276.6
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN114543864B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 周黨生;劉偉;秦志
• 申請（專利權）人: 深圳市禾望電氣股份有限公司
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 深圳市鼎泰正和知識產權代理事務所(普通合伙) 44555
• 代理人: 繆太清

1.一種基于FPGA的增量式編碼器故障診斷方法，其特征在于，增量式編碼器輸出的信號經過信號處理模塊處理，所述信號處理模塊將增量編碼器輸出的信號轉化為一對反向信號輸入至FPGA模塊，通過FPGA模塊對增量式編碼器進行故障檢測，FPGA模塊包括斷線故障檢測單元及多碼故障檢測單元；

所述多碼故障檢測單元檢測到編碼器A相的信號的上升沿或下降沿時A相脈沖計數加1，同時當檢測到編碼器Z相信號的上升沿時A相脈沖計數清0，

在編碼器Z相的上升沿時去判斷編碼器A相脈沖計數是否大于編碼器線數閾值上限，如果是，則編碼器A相多碼計數加1，

當編碼器A相多碼計數等于多碼次數閾值時，判斷為A相多碼故障；

所述多碼故障檢測單元檢測到編碼器B相的信號的上升沿或下降沿時B相脈沖計數加1，于此同時當檢測到編碼器Z相信號的上升沿時B相脈沖計數清0，

在編碼器產生Z相上升沿時去判斷編碼器B相脈沖計數是否大于編碼器線數閾值上限，如果是，則編碼器B相多碼計數加1，

當編碼器B相多碼計數等于多碼次數閾值時，判斷為B相多碼故障；

所述斷線故障檢測單元根據編碼器A相、B相及Z相各對反向信號對編碼器A相、B相及C相連接是否斷線進行判斷；

其中，所述多碼故障檢測單元在FPGA模塊上并行對編碼器的A相B相缺碼進行檢測。

2.根據權利要求1所述的基于FPGA的增量式編碼器故障診斷方法，其特征在于，所述斷線故障檢測單元根據編碼器A相、B相及Z相各對反向信號對編碼器A相、B相及C相連接是否斷線進行判斷具體為：所述斷線故障檢測單元對編碼器A相輸入的一對反向信號a+或a-，B相輸入的一對反向信號b+或b,Z相輸入的一對反向信號z+或z-進行故障檢測判斷，當A相的反相信號a+或a-不為1時，則A相為連接故障；當B相的反相信號b+或b-不為1時，則B相為連接故障；當C相的反相信號c+或c-不為1時，則C相為連接故障。

3.根據權利要求1所述的基于FPGA的增量式編碼器故障診斷方法，其特征在于，所述FPGA模塊還包括缺碼故障檢測單元，所述缺碼故障檢測單元在編碼器產生Z相上升沿時去判斷編碼器A相脈沖計數是否小于編碼器線數閾值下限，如果是，則編碼器A相缺碼計數器加1，當編碼器A相缺碼計數等于缺碼次數閾值時，判斷為編碼器A相缺碼故障；

所述缺碼故障檢測單元在編碼器Z相的上升沿時去判斷編碼器B相脈沖計數是否小于編碼器線數閾值下限，如果是，則編碼器B相缺碼計數器加1，當編碼器B相缺碼計數等于缺碼次數閾值時，判斷為編碼器B相缺碼故障。

4.根據權利要求1所述的基于FPGA的增量式編碼器故障診斷方法，其特征在于，所述FPGA模塊還包括缺碼故障檢測單元，所述缺碼故障檢測單元在編碼器產生Z相上升沿時去判斷編碼器A相或B相的脈沖計數值是否大于編碼器線數設定值，如果是，則判斷為編碼器Z相缺碼。

5.根據權利要求3所述的基于FPGA的增量式編碼器故障診斷方法，其特征在于，所述多碼故障檢測單元在編碼器產生Z相上升沿時去判斷編碼器A相和B相缺碼計數是否均大于缺碼次數閾值并且A相和B相的相鄰兩圈脈沖計數值是否不相等，如果是，則判斷為Z相多碼。

6.根據權利要求1所述的基于FPGA的增量式編碼器故障診斷方法，其特征在于，所述FPGA模塊還包括故障優先級區分單元，所述故障優先級區分單元對斷線故障檢測或者多碼故障檢測優先等級進行設置。

7.根據權利要求1所述的基于FPGA的增量式編碼器故障診斷方法，其特征在于，所述FPGA模塊還包括線數配錯檢測單元，所述線數配錯檢測單元在編碼器產生Z相上升沿時去判斷編碼器A相和B相缺碼計數是否均大于缺碼次數閾值或者編碼器A相和B相多碼計數是否均大于多碼次數閾值，并且編碼A相和B相的相鄰兩圈脈沖計數值是否相等，如果是，則判斷為線數配錯檢測邏輯。