一种高精度绝对式外同步角度捕获装置及方法与流程

本发明涉及外同步角度检测领域，具体涉及一种高精度绝对式外同步捕获装置及方法。

背景技术：

随着现代武器装备技术的发展，惯性测试设备被广泛应用于航空、航天、航海及武器装备研制等各个领域，转台作为重要的惯性测试设备起着越来越大的作用。外同步角度捕获功能是转台的一个重要功能需求，在某些测试项目中，由测试系统产生同步信号，并将同步信号传送到转台，转台收到外同步信号后给出外同步数据，系统依据转台的外同步数据对受试产品的性能进行评估。

由于绝对式角度编码器具有先天优势，因此被广泛应用在高速或有限转角转台中，绝对式角度编码器通常采用biss协议或endat协议，使用此类绝对式角度编码器的转台通常以一定的伺服控制周期通过接口电路获取绝对式角度编码器的角度数据，经过角度误差补偿后参与系统控制，但这种控制系统不便于实现高精度外同步角度捕获功能。

因此，本发明提供一种高精度绝对式外同步捕获装置及方法来解决上述技术问题。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决现有技术外同步角度捕获精度低的技术问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种高精度绝对式外同步角度捕获装置，包括dsp运动控制器、工控机、绝对式角度编码器及外同步信号处理电路，所述dsp运动控制器包括数据处理单元、工控机接口、绝对式角度编码器接口和外同步信号处理电路接口，所述工控机接口连接所述工控机，以实现指令下达、结果显示或存储；所述绝对式角度编码器接口连接所述绝对式角度编码器，以实现绝对角度编码信息的采集；所述外同步信号处理电路接口连接所述外同步信号处理电路，以实现外同步信号状态信息的捕获。

优选的，所述绝对式角度编码器包含有绝对式角度传感器。

优选的，所述dsp运动控制器的芯片型号为tms320c32。

优选的，所述绝对式角度编码器接口为数据融合处理电路。

优选的，所述外同步信号处理电路为fpga信号处理电路。

优选的，所述工控机接口部件为idt7006双端口ram芯片，以实现dsp运动控制器和工控机的通讯。

本发明还提供了一种高精度绝对式外同步角度捕获方法，包括以下步骤：

s1：对装有绝对式角度编码器测角系统进行误差标定，得到角度误差修正表；

s2：通过工控机向dsp运动控制器下达开启外同步角度捕获功能，所述dsp运动控制器接收到命令后开启外同步角度捕获算法，等待外同步信号处理电路的捕获状态信息；

s3：开启外同步信号，所述外同步信号处理电路检测到外同步信号的上升沿或下降沿后，锁存外同步时间信息并置外同步有效标识；

s4：所述dsp运动控制器在伺服控制周期中检测到所述外同步信号处理电路的外同步有效标识后，提取锁存的外同步时间信息进行外同步角度解算，对解算后的外同步角度通过查所述角度误差修正表进行误差修正，得到高精度外同步角度；

s5：所述dsp运动控制器将得到的高精度外同步角度通过所述工控机接口传递给所述工控机显示或存储。

优选的，所述标识包括第一标识和第二标识。

优选的，所述外同步信号处理电路在外同步信号上升沿或下降沿时翻转所述第一标识，所述外同步信号处理电路在伺服周期触发绝对式角度编码器读数信号时刻将所述第一标识状态赋值给所述第二标识。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明提供的技术方案中，对装有绝对式角度编码器测角系统进行误差标定，得到角度误差修正表，预先进行误差标定，得到角度误差修正表用于最后的误差修正；通过工控机向dsp运动控制器下达开启外同步角度捕获功能，dsp运动控制器接收到命令后开启外同步角度捕获算法，等待外同步信号处理电路的捕获状态信息；开启外同步信号，外同步信号处理电路检测到外同步信号的上升沿或下降沿后，锁存外同步时间信息并置外同步有效标识，对外同步信号进行有效标识，方便系统的识别预处理；dsp运动控制器在伺服控制周期中检测到外同步信号处理电路的外同步有效标识后，提取锁存的外同步时间信息进行外同步角度解算，对解算后的外同步角度通过查角度误差修正表进行误差修正，得到高精度外同步角度；dsp运动控制器将得到的高精度外同步角度通过工控机接口传递给工控机显示或存储。

通过对绝对式角度编码器测角系统进行误差标定，得到角度误差修正表，再通过外同步信号处理电路对外同步信号的检测、锁存并置有效标识，dsp运动控制器在伺服控制周期中检测到外同步信号处理电路的外同步有效标识后，提取锁存的外同步时间信息进行外同步角度解算，对解算后的外同步角度通过查角度误差修正表进行误差修正，最终获得高精度外同步角度，相对于现有技术，本发明最终的外同步角度的精确度更加高。

附图说明

图1为本发明高精度绝对式外同步角度捕获装置的结构原理图；

图2为本发明高精度绝对式外同步角度捕获装置的算法示意图。

图中：1、dsp运动控制器；2、数据处理单元；3、工控机接口；4、绝对式角度编码器接口；5、外同步信号处理电路接口；6、工控机；7、绝对式角度编码器；8、外同步信号处理电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供的高精度绝对式外同步角度捕获装置，包括dsp运动控制器1、工控机6、绝对式角度编码器7及外同步信号处理电路8，dsp运动控制器1包括数据处理单元2、工控机接口3、绝对式角度编码器接口4和外同步信号处理电路接口5，工控机接口3连接工控机6，以实现指令下达、结果显示或存储；绝对式角度编码器接口4连接绝对式角度编码器7，以实现绝对角度编码信息的采集；外同步信号处理电路接口5连接外同步信号处理电路8，以实现外同步信号状态信息的捕获。其中，图1中箭头的方向为外同步信号的输入方向。

在上述实施例中，dsp运动控制器为基于信号处理的运动控制器。dsp运动控制器1通过自身的接口电路来接连外部硬件，通过外部硬件来实现指令下达、结果显示或存储、绝对角度编码信息的采集和外同步信号状态信息的捕获，同时dsp运控控制器1中的数据处理单元2用于各种算法的处理，以解算外同步角度。

具体地，绝对式角度编码器7包含有绝对式角度传感器。绝对式角度传感器可以用来检测与记录角度的数据。

优选地，dsp运动控制器1的芯片型号为tms320c32。采用ti公司的tms320c32芯片作为dsp数据处理部件，完成外同步数据解算功能。

优选地，绝对式角度编码器接口4为数据融合处理电路。采用数据融合处理电路，能够更好地使绝对式角度编码器7对数据的读取与处理。

优选地，外同步信号处理电路8为fpga信号处理电路。采用专用的fpga信号处理电路，能够更好地使外同步信号处理电路8对外同步信号进行捕获与处理。

优选地，工控机接口3部件为idt7006双端口ram芯片，以实现dsp运动控制器和工控机的通讯。采用双端口ram芯片，能够实现更快地对数据进行存储与读写。

如图1和图2所示，本发明另一方面还提供了一种高精度绝对式外同步角度捕获方法，包括以下步骤：

s1：对装有绝对式角度编码器测角系统进行误差标定，得到角度误差修正表；

s2：通过工控机6向dsp运动控制器1下达开启外同步角度捕获功能，dsp运动控制器1接收到命令后开启外同步角度捕获算法，等待外同步信号处理电路8的捕获状态信息；

s3：开启外同步信号，外同步信号处理电路8检测到外同步信号的上升沿或下降沿后，锁存外同步时间信息并置外同步有效标识；

s4：dsp运动控制器1在伺服控制周期中检测到外同步信号处理电路8的外同步有效标识后，提取锁存的外同步时间信息进行外同步角度解算，对解算后的外同步角度通过查角度误差修正表进行误差修正，得到高精度外同步角度；

s5：dsp运动控制器1将得到的高精度外同步角度通过工控机接口3传递给工控机6显示或存储。

在上述实施例中，通过对绝对式角度编码器7测角系统进行误差标定，得到角度误差修正表，再通过外同步信号处理电路8对外同步信号的检测、锁存并置有效标识，dsp运动控制器1在伺服控制周期中检测到外同步信号处理电路8的外同步有效标识后，提取锁存的外同步时间信息进行外同步角度解算，对解算后的外同步角度通过查角度误差修正表进行误差修正，最终获得高精度外同步角度。

具体地，标识包括第一标识和第二标识。当然，在能实现本发明目的的基础上，标识的数量也不止两个。

具体地，外同步信号处理电路8在外同步信号上升沿或下降沿时翻转第一标识，外同步信号处理电路8在伺服周期触发绝对式角度编码器读数信号时刻将第一标识状态赋值给第二标识。当dsp运动控制器1在伺服控制周期中检测到第一标识有变化时，表明有新的外同步产生了，需要进行外同步角度解算，进一步通过检测第二标识来判断产生的外同步时刻所属的伺服周期，并对锁存的外同步时间进行修正，依据修正后的外同步时间和相邻的伺服周期获取到的绝对角度进行插补计算，得到外同步时刻绝对角度原始数据，通过查询误差修正表对数据进行误差修正以得到最终的外同步角度。最后，dsp运动控制器1将外同步角度通过工控机接口传递给工控机6显示或存储。

本发明的用于高精度绝对式外同步角度捕获装置及方法，可准确获取高精度的转台外同步角度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。