编码器、电机、编码器数据处理方法及存储介质技术

本发明专利技术实施例中公开了一种编码器，包括：一升采样处理模块，被构造为对采样处理后得到的第一采样率的第一处理信号进行升采样处理，使得所述第一采样率的第一处理信号转换为第二采样率的第二处理信号，其中第二采样率高于第一采样率，之后将所述第二采样率的第二处理信号作为被构造为提供给电机驱动器的待发送信号。本发明专利技术实施例中的技术方案能够消除由于编码器与电机驱动器之间时钟不同步造成的电机驱动器侧计算的电机转速存在速度突变的问题，进而提高电机控制精度，改善产品质量。

Data Processing Method and Storage Medium of Encoder, Motor and Encoder

In the embodiment of the present invention, an encoder is disclosed, which includes: a liter sampling processing module, which is constructed to ascend the first processing signal of the first sampling rate after sampling processing, so that the first processing signal of the first sampling rate is converted to the second processing signal of the second sampling rate, in which the second sampling rate is the second processing signal. The rate is higher than the first sampling rate, and then the second processing signal of the second sampling rate is constructed as a signal to be transmitted to the motor driver. The technical scheme in the embodiment of the present invention can eliminate the sudden change of the speed of the motor calculated by the motor driver side caused by the clock asynchronism between the encoder and the motor driver, thereby improving the control accuracy of the motor and improving the product quality.

【技术实现步骤摘要】
编码器、电机、编码器数据处理方法及存储介质
本专利技术涉及信号处理领域，特别是一种编码器、电机、编码器数据处理方法，以及计算机可读存储介质。
技术介绍
编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备，其被广泛用于工业及医疗设备等领域进行速度和位置的检测。例如，在需要进行电机控制(MotorControl)的场合，编码器一般与电机对应设置，例如，安装在电机的输出轴上等，用于检测电机转子的当前位置信息，之后由电机驱动器根据所述编码器检测的电子转子的当前位置信息以及其它相关信息对电机进行相应控制。其中，编码器的种类可有多种，例如，可以为光电编码器，也可以为电容式编码器等。对于采用电容式编码器的电机控制系统来说，电容式编码器和电机驱动器分别具有一独立的内部时钟源，如晶体振荡器，来进行时钟脉冲同步，并且二者通过一通信模块进行信息交换。
技术实现思路
本专利技术实施例中一方面提出了编码器及电机，另一方面提出了编码器的数据处理方法，用以消除由于编码器与电机驱动器之间时钟不同步造成的电机驱动器侧计算的电机转速存在速度突变的问题，进而提高电机控制精度，改善产品质量。本专利技术实施例中提供的编码器，包括：一模拟采样电路、一模数转换模块、一数字信号处理模块和一通信模块，其中，所述模拟采样电路被构造为采集携带有电机转子位置信息的模拟采样信号；所述模数转换模块被构造为将采集的模拟采样信号转换为包括复数个数字采样点的数字采样信号；所述数字信号处理模块被构造为对所述数字采样信号进行处理，得到第一处理信号，该第一处理信号的采样率为第一采样率；所述通信模块被构造为与电机驱动器通信，包括：将待发送信号发送给一电机驱动器；此外，所述编码器进一步包括：升采样处理模块，被构造为对所述第一处理信号进行升采样处理，使得所述第一处理信号转换为第二处理信号，其中，该第二处理信号的采样率为第二采样率，且第二采样率高于第一采样率，并将所述第二处理信号作为待发送信号提供给所述通信模块。可见，本专利技术实施例中的第二处理信号在第一处理信号经过采样率提高等处理之后，缩短了两个采样点之间的角度差，从而极大地提高了采样点的准确度，进而削弱了由于时钟不同步问题造成的驱动器侧计算的电机转速信号存在的异常尖峰等问题。在一个实施方式中，所述升采样处理模块包括：一数据缓存子模块，被构造为接收并缓存来自所述数字信号处理模块的第一采样率的第一处理信号；一零值内插子模块，被构造为根据一设定的插值因子N，在所述第一采样率的第一处理信号中的每相邻的两个数字采样点之间均匀插入N-1个零，得到采样频率为第二采样率的中间信号；所述第二采样率是所述第一采样率的N倍；其中，N为正整数；和一内插滤波子模块，被构造为对所述第二采样率的中间信号进行内插滤波，得到第二处理信号，并将所述第二处理信号作为待发送信号提供给所述通信模块。本实施方式中，公开了一种升采样处理模块的具体实现方式，该实现方式简单易行，且相比于采用高采样率的数字采样模块来说，其成本低廉，并且分辨率较高。在一个实施方式中，所述N的取值下限为1，取值上限为所述升采样处理模块能够输出的数据频率的最大值与所述第一采样率的比值。本实施方式中，给出了N的一个具体取值范围。本专利技术实施例中提供的电机，包括上述任一实现方式中的编码器。可见，本实施例中的电机也具有上述有益效果。本专利技术实施例中提供的编码器的信号处理方法，包括：采集携带有电机转子位置信息的模拟采样信号；将所述模拟采样信号转换为包括复数个数字采样点的数字采样信号；对所述数字采样信号进行包括滤波在内的处理，得到第一处理信号；所述第一处理信号的采样率为第一采样率；此外，该方法进一步包括：对所述第一处理信号进行升采样处理，使得所述第一处理信号转换为第二处理信号，其中，所述第二处理信号的采样率为第二采样率，且所述第二采样率高于第一采样率；将所述第二处理信号发送给电机驱动器。可见，本专利技术实施例中的第二处理信号在第一处理信号经过采样率提高等处理之后，缩短了两个采样点之间的角度差，从而极大地提高了采样点的准确度，进而削弱了由于时钟不同步问题造成的驱动器侧计算的电机转速信号存在的异常尖峰等问题。在一个实施方式中，所述对第一采样率的第一处理信号进行升采样处理，使得所述第一采样率的第一处理信号转换为第二处理信号包括：根据一设定的插值因子N，在所述第一处理信号中的每相邻的两个数字采样点之间均匀插入N-1个零，得到采样频率为第二采样率的中间信号；所述第二采样率是所述第一采样率的N倍；其中，N为正整数；和对所述中间信号进行内插滤波，得到第二处理信号。本实施方式中，公开了一种升采样处理模块的具体实现方式，该实现方式简单易行，且相比于采用高采样率的数字采样模块来说，其成本低廉，并且分辨率较高。本专利技术实施例中提供的计算机程序产品，其执行如上述各实施方式的方法的步骤。本专利技术实施例中提供的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的编码器的信号处理方法的步骤。可见，本实施例中的计算机可读存储介质也具有上述有益效果。附图说明下面将通过参照附图详细描述本专利技术的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本专利技术的上述及其它特征和优点，附图中：图1为一个示例中电机驱动器侧计算的不同电机转速信号的性能示意图。其中，上面的图示出的电机转速为375rpm(每分钟转)，下面的图示出的电机转速为750rpm。图2为目前的一种电容式编码器的结构示意图。图3为本专利技术实施例中一种电容式编码器的示例性结构图。图4为本专利技术一个示例中的电容式编码器的结构示意图。图5为所述示例中第一处理信号xold(n)及其频谱Xold(f)示意图。其中，左侧为第一处理信号xold(n)的示意图，右侧为第一处理信号xold(n)的频谱Xold(f)示意图。图6为所述示例中以N＝5为例时得到的中间信号xint(m)及其频谱Xint(f)示意图。其中，左侧为中间信号xint(m)的示意图，右侧为中间信号xint(m)的频谱Xint(f)示意图。图7为所述示例中经内插滤波后得到的第二处理信号xnew(m)及其频谱Xnew(f)示意图。其中，左侧为第二处理信号xnew(m)的示意图，右侧为第二处理信号xnew(m)的频谱Xnew(f)示意图。图8为所述示例中电机驱动器侧在接收到第二处理信号后计算得到的电机转速信号的性能示意图。其中，上面的图示出的电机转速为375rpm(转/分钟)，下面的图示出的电机转速为750rpm。图9为本专利技术实施例中电容式编码器的信号处理方法的示例性流程图。其中，附图标记如下：标号含义210模拟采样电路220模数转换模块230数字信号处理模块240通信模块250升采样处理模块251数据缓存子模块252零值内插子模块253内插滤波子模块901～905步骤具体实施方式本实施例中的专利技术人发现：虽然晶体振荡器对一般电子设备来说是非常好的时钟源，但受限于制造精度，不同晶体振荡器的频率可能不完全一致，此外，晶体振荡器的频率还可能会随着温度、时间等的环境变化而发生偏移。即便是两个时钟源之间很小的偏离，都可能会导致一个较大的相位差，并进而影响产品性能。对于电容式编码器而言，由于其时钟源与电机驱动器的时钟源之间可能的不同步，会本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.编码器，包括：一模拟采样电路(210)、一模数转换模块(220)、一数字信号处理模块(230)和一通信模块(240)，其中，所述模拟采样电路(210)被构造为采集携带有电机转子位置信息的模拟采样信号；所述模数转换模块(220)被构造为将所述模拟采样信号转换为包括复数个数字采样点的数字采样信号；所述数字信号处理模块(230)被构造为对所述数字采样信号进行处理，得到第一处理信号，该第一处理信号的采样率为第一采样率；所述通信模块(240)被构造为与电机驱动器通信；其中，所述编码器进一步包括：一个升采样处理模块(250)，其被构造为对所述第一处理信号进行升采样处理，使得所述第一处理信号转换为第二处理信号，其中该第二处理信号的采样率为第二采样率，该第二采样率高于第一采样率；以及将所述第二处理信号提供给所述通信模块(240)。

【技术特征摘要】
1.编码器，包括：一模拟采样电路(210)、一模数转换模块(220)、一数字信号处理模块(230)和一通信模块(240)，其中，所述模拟采样电路(210)被构造为采集携带有电机转子位置信息的模拟采样信号；所述模数转换模块(220)被构造为将所述模拟采样信号转换为包括复数个数字采样点的数字采样信号；所述数字信号处理模块(230)被构造为对所述数字采样信号进行处理，得到第一处理信号，该第一处理信号的采样率为第一采样率；所述通信模块(240)被构造为与电机驱动器通信；其中，所述编码器进一步包括：一个升采样处理模块(250)，其被构造为对所述第一处理信号进行升采样处理，使得所述第一处理信号转换为第二处理信号，其中该第二处理信号的采样率为第二采样率，该第二采样率高于第一采样率；以及将所述第二处理信号提供给所述通信模块(240)。2.根据权利要求1所述的编码器，其特征在于，所述升采样处理模块(250)包括：一数据缓存子模块(251)，被构造为接收并缓存来自所述数字信号处理模块(230)的第一处理信号；一零值内插子模块(252)，被构造为根据一设定的插值因子N，在所述第一处理信号中的每相邻的两个数字采样点之间均匀插入N-1个零，得到采样频率为第二采样率的中间信号，其中所述第二采样率是所述第一采样率的N倍，以及其中，N为正整数；和一内插滤波子模块(253)，被构造为对所述中间信号进行内插滤波，得到第二处理信号，以及将所述第二处理信号提供给所述通信模块(240)。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞建国，李浩，孟尔平，范顺杰，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE