一种针对复合增量式编码器输出信号的处理方法及装置的制造方法
【专利说明】一种针对复合増量式编码器输出信号的处理方法及装置 【技术领域】
[0001] 本发明涉及电机系统中的信号处理方法，特别是涉及一种针对复合增量式编码器 输出信号的处理方法及装置。 【【背景技术】】
[0002] 在伺服电机系统中，伺服驱动器控制定子三相电流合成的磁场的矢量方向和矢量 大小。为有效控制定子三相电流合成的磁场矢量，伺服驱动器必须对电机的转子位置进行 精确测量。而如何获取电机转子的精确位置是非常关键的问题。通常，需要通过与电机同轴 的编码器将位置、速度等信息反馈给伺服驱动器，从而实现高精度的闭环控制。常用的位 置、速度检测编码器包括增量式编码器和绝对式编码器。
[0003] 如图1所示，为增量式编码器与伺服驱动器中进行信号传输的示意图。增量式编码 器10包括增量式光学码盘与读数头11，霍尔传感器与磁环12。增量式编码器一般输出A、B、Z 脉冲信号和U、V、W相位信号。将增量式编码器安装到电机上时，经过校正调整环节，手动调 整编码器的安装位置，使U、V、W信号的某一个边沿、Z信号与交流永磁同步电机的转子位置 具有确定的相位关系。例如，调整后，使得U信号的上升沿与电机转子的零位对齐，Z信号与 电机转子的零位具有90°的相位关系。在伺服驱动器20中存储该确定的相位关系，则当伺服 驱动器20中检测到U信号的上升沿时，可准确得到电机转子处于零位，并且可得到U信号上 升沿与Z信号具有90°相位关系。通过事先的校正调整，获取确定相位关系，以及对A、B信号 的计数处理，伺服驱动器即可获得电机转子的准确位置。
[0004] 然而，上述增量式编码器安装调整过程较复杂，必须校准至三者有确定的相位关 系，后续伺服驱动器20中才能获取到准确位置。此外，增量式编码器10与伺服驱动器20中反 馈的信号的电缆芯数一般为15芯，即电源VCC，地GND，信号A+，A-，B+，B-，Z+，Z-，U+，U-，V+， V-，W+，W-及屏蔽FG，共15条线。编码器的电缆芯数过多，不利于用户在狭小的空间中布线， 且抗干扰性较差。 【
【发明内容】
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[0005] 本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种针对复合增 量式编码器输出信号的处理方法及装置，可简化复合增量式编码器的事先校正过程，且便 于伺服驱动器快速获取电机的电角度。
[0006] 本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：
[0007] -种针对复合增量式编码器输出信号的处理方法，包括以下步骤：1)根据用户自 定义的uvw信号状态与电机转子的相位角度对应关系表，结合公式：脉冲数C，换 ^60 ^ P 算出UVW信号状态与脉冲数的对应关系表;其中，用户自定义的对应关系表中，UVW信号的六 个状态101、100、110、010、011、001将电机转子的相位角度分为六个相等的区间;11表示所述 复合增量式编码器中的增量式光学码盘的分辨率，P表示所述复合增量式编码器所应用的 电机的极对数，k=l，2或4; 2)根据步骤1)换算的对应关系表，获取待处理的输出信号中TO 时刻的UVW信号的状态对应的脉冲数，记为El;以及获取待处理的输出信号中T2时刻的UVW 信号的状态对应的脉冲数，记为E2;其中，TO表示上电时刻，T2表示UVW信号中出现第一个边 沿的时刻;3)对待处理的输出信号中A、B信号的k倍频信号进行加或减计数处理，得到计数 值Nl;4)计算得到E3，E3 = E2+Zcnt;其中，Zcnt表示保存的T3时刻对A、B信号的计数值;T3表 示T2时刻之后输出信号中Z信号出现第一个上升沿的时刻;5)根据当前时刻所处的阶段，将 步骤2)获取的E1、E2或者步骤4)计算得到的E3分别叠加到对应阶段的当前时刻对应的A、B 信号的计数值nl上，得到电机转子磁极的单圈绝对位置信息。
[0008] 一种针对复合增量式编码器输出信号的处理装置，包括以下模块:换算模块，用于 根据用户自定义的UVW信号状态与电机转子的相位角度对应关系表，结合公式： 脉冲勃
，换算出UVW信号状态与脉冲数的对应关系表;其中，用户自定义的对应 关系表中，UVW信号的六个状态101、100、110、010、011、001将电机转子的相位角度分为六个 相等的区间;M表示所述复合增量式编码器中的增量式光学码盘的分辨率，P表示所述复合 增量式编码器所应用的电机的极对数，k=l，2或4;获取模块，用于根据换算模块换算的对 应关系表，获取待处理的输出信号中T0时刻的UVW信号的状态对应的脉冲数，记为E1;以及 获取待处理的输出信号中T2时刻的UVW信号的状态对应的脉冲数，记为E2;其中，T0表示上 电时刻，T2表示UVW信号中出现第一个边沿的时刻;计数模块，用于对待处理的输出信号中 A、B信号的k倍频信号进行加或减计数处理，得到计数值N1;计算模块，用于计算得到E3，E3 = E2+Zcnt;其中，Zcnt表示保存的T3时刻对A、B信号的计数值;T3表示T2时刻之后输出信号 中Z信号出现第一个上升沿的时刻；叠加模块，用于根据当前时刻所处的阶段，将获取模块 获取的E1、E2或者计算模块计算得到的E3分别叠加到对应阶段的当前时刻对应的A、B信号 的计数值nl上，得到电机转子磁极的单圈绝对位置信息。
[0009] 本发明与现有技术对比的有益效果是：
[0010] 本发明的针对复合增量式编码器输出信号的处理方法及装置，根据用户自定义的 UVW信号状态与电机转子的相位角度对应关系表，经换算，得到相应状态下的脉冲数，并获 取特定状态下的脉冲数作为补偿值或者经计算得到补偿值，从而按照当前时刻所属阶段叠 加到对应阶段的当前时刻相应的对A、B信号进行计数的计数值上，得到电机转子磁极的单 圈绝对位置信息。该绝对位置信息结合事先校正获取存储的复合增量式编码器的零位与电 机转子的零位之间的偏移角度，即可计算得到电机的电角度信息。整个处理方法，用户自定 义对应关系表，且任意符合要求的定义的对应关系表均可，校正时只需提取偏移角度信息 即可，无需像现有技术那样校正出U、V、W信号的某一个边沿、Z信号与电机的转子位置之间 的确定的相位关系，因此有效简化了增量式编码器的校准过程，同时，伺服驱动器端通过简 单的计算即可快速获取电机的准确电角度信息。 【【附图说明】】
[0011] 图1是现有技术中的增量式编码器与伺服驱动器中进行信号传输的示意图；
[0012] 图2是本发明【具体实施方式】的电机系统中信号反馈部分的结构示意图；
[0013] 图3是本发明【具体实施方式】的针对复合增量式编码器输出信号的处理方法的流程 图；
[0014] 图4是本发明【具体实施方式】的处理方法中自定义的UVW信号状态与转子相位角度 对应关系的一种情形下的不意图；
[0015] 图5是本发明【具体实施方式】的处理方法中自定义的UVW信号状态与转子相位角度 对应关系的另一种情形下的不意图；
[0016] 图6是本发明【具体实施方式】中复合增量式编码器逆时针旋转时的信号示意图；
[0017] 图7是本发