用于工业机器人的绝对值编码器解码方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于工业机器人的绝对值编码器解码方法，该方法通过绝对值编码器反馈回来的位置信息计算出电角度，根据绝对值编码器串行通讯协议解析出转子位置数据，采用初始时刻查询全部位置数据，之后每次查询单回转数据，再将前后两次单圈值的增量累计入绝对位置的方法，可以实现超过20kHz的位置采样率；由于本发明所采用电机最高转速不超过6000RPM，在一次位置采样周期间隔内，转子位置不可能转过超出一整圈的行程，因此这种方法是可靠的，并且突破了直接每次查询全部位置而只能达到最高18kHz左右的位置采样率限制，这为实现20kHz的电流调整率提供了更为精确的转子位置信息的基础。
【专利说明】
用于工业机器人的绝对值编码器解码方法
技术领域
[0001] 本发明属于工业机器人控制领域，具体涉及到一种用于工业机器人的绝对值编码 器的解码方法。
【背景技术】
[0002] 提高位置采样率是提高工业机器人控制精度的一个重要步骤，这就需要提高绝对 值编码器的解码速度。交流永磁同步电机作为工业机器人的执行部件，对其控制通常有位 置、速度和扭矩控制，与之对应的分别是位置环、速度环和电流环的控制，位置环作为最外 环调节频率最低，通常只有5kHz，电流环作为最内环调节频率最尚，通常需达到20kHz;绝对 值编码器作为交流永磁同步电机的位置反馈器件，虽然位置环的调节频率低，但是电流环 的输入，除了交流永磁同步电机的相电流外，还需要电角度这个重要参数，电角度与交流永 磁同步电机的转子位置密切相关，因此绝对值编码器的解码频率至少要高于电流环的调节 频率才能保证电机的正常运行;绝对值编码器的全部位置信息包括多圈位置和单圈位置， 然而，通用的位置解码方法是每次查询全部位置信息，这种方法耗时较长，无法满足电流环 的调节频率。
【发明内容】
[0003] 本发明针对现有技术的不足，提出了一种用于工业机器人的绝对值编码器解码方 法。
[0004] 通过绝对值编码器反馈回来的位置信息计算出电角度，从而得到该时刻对应的正 余弦值，根据绝对值编码器串行通讯协议解析出转子位置数据，并加入超时检测手段，采用 初始时刻查询全部位置数据，之后每次查询单圈数据，再将前后两次单圈值的增量累计入 绝对位置的方法，可以实现超过20kHz的位置采样率。由于本发明工业机器人所采用电机最 高转速不超过6000RPM，在一次位置采样周期间隔内，转子位置不可能转过超出一整圈的行 程，因此这种方法是可靠的。
[0005] -种用于工业机器人的绝对值编码器解码方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤（1):工业机器人的主控芯片上电初始化变量，判断50us的定时器是否溢出， 即进行如下操作：
[0007] ①若50US定时器溢出，向绝对值编码器发送获取全部位置信息的指令，并分别记 下初始的多圈位置ABSQP0S(0)和单圈位置QPOS(0);
[0008] ②若50us定时器未溢出，继续等待，直到定时器溢出，执行步骤(1)的①操作。
[0009] 步骤(2):继续执行判断50us定时器是否溢出，即进行如下操作：
[0010]①若50us定时器第η(η>0)次溢出，向绝对值编码器发送获取单圈位置信息的指 令，并记下此时的单圈位置QP〇S(n);
[0011] ②若50us定时器未溢出，继续等待，直到定时器溢出，执行步骤(2)的①操作。
[0012] 步骤(3):计算第η(η>0)次定时器溢出时绝对值编码器解码的位置信息，此时的绝 对位置为 ABSQPOS(Ji) = Absqpos(Q) + qpos(〇) +Σ·=1?<?ρ^(7〇 - QP〇s(k- ijj (n>〇)；
[0013] 步骤(4):重复步骤(2)和(3)
[0014] 现有的技术相比，本发明的有益效果是：突破了直接每次查询全部位置而只能达 到最高18kHz左右的位置采样率限制，这为实现20kHz的电流调整率提供了更为精确的转子 位置信息基础。
【具体实施方式】
[0015] 通过绝对值编码器反馈回来的位置信息计算出电角度，从而得到该时刻对应的正 余弦值，根据绝对值编码器串行通讯协议解析出转子位置数据，并加入超时检测等手段，采 用初始时刻查询全部位置数据，之后每次查询单回转数据，再将前后两次单圈值的增量累 计入绝对位置的方法，可以实现超过20kHz的位置采样率。由于所采用电机最高转速不超过 6000RPM，在一次位置采样周期间隔内，转子位置不可能转过超出一整圈的行程，因此这种 方法是可靠的。
[0016] -种用于工业机器人的绝对值编码器解码方法包括以下步骤：
[0017] 步骤（1):工业机器人的主控芯片上电初始化变量，判断50US的定时器是否溢出， 即进行如下操作：
[0018] ①若50US定时器溢出，向绝对值编码器发送获取全部位置信息的指令，并分别记 下初始的多圈位置ABSQP0S(0)和单圈位置QPOS(0);
[0019] ②若50us定时器未溢出，继续等待，直到定时器溢出，执行步骤(1)的①操作。
[0020] 步骤(2):继续执行判断50us定时器是否溢出，即进行如下操作：
[0021] ①若50us定时器第η(η>0)次溢出，向绝对值编码器发送获取单圈位置信息的指 令，并记下此时的单圈位置QP〇S(n);
[0022] ②若50us定时器未溢出，继续等待，直到定时器溢出，执行步骤(2)的①操作。
[0023] 步骤(3):计算第η(η>0)次定时器溢出时绝对值编码器解码的位置信息，此时的绝 对位置为 ABSQPOS(n) = ABSQPOS(0) + QPOS(O) +Yl=1[Qp0sik) ~ QP0S(k - 1)] (n>0)；
[0024] 步骤(4):重复步骤(2)和(3)。
【主权项】
1. 用于工业机器人的绝对值编码器解码方法，其特征在于：通过绝对值编码器反馈回 来的位置信息计算出电角度，从而得到该时刻对应的正余弦值，根据绝对值编码器串行通 讯协议解析出转子位置数据，并加入超时检测等手段，采用初始时刻查询全部位置数据，之 后每次查询单回转数据，再将前后两次单圈值的增量累计入绝对位置。2. 根据权利要求1所述的用于工业机器人的绝对值编码器解码方法，其特征在于:包括 W下步骤： 步骤（1):工业机器人的主控忍片上电初始化变量，判断50US的定时器是否溢出，即进 行如下操作： ① 若50US定时器溢出，向绝对值编码器发送获取全部位置信息的指令，并分别记下初 始的多圈位置ABSQPOS(O)和单圈位置QPOS(O); ② 若50US定时器未溢出，继续等待，直到定时器溢出，执行步骤(1)的①操作。 步骤(2):继续执行判断50US定时器是否溢出，即进行如下操作： ① 若50US定时器第n次溢出n〉0,向绝对值编码器发送获取单圈位置信息的指令，并记 下此时的单圈位置QPOS(n); ② 若50US定时器未溢出，继续等待，直到定时器溢出，执行步骤(2)的①操作。 步骤(3):计算第n次定时器溢出时绝对值编码器解码的位置信息，n〉0,此时的绝对位 置为1)]. n>0； 步骤(4):重复步骤(2)和(3)。
【文档编号】H02P6/17GK105915129SQ201610287207
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】高明煜, 刘雷, 黄继业, 曾毓, 何志伟, 李芸
【申请人】杭州电子科技大学