一种绝对式光电轴角编码器的数据处理方法、系统技术方案

本申请公开了一种绝对式光电轴角编码器的数据处理方法、系统，该方法包括：编码器的原始信号通过限流电阻将电流信号转换为电压信号；原始信号分为精码信号和粗码信号；精码信号和粗码信号直接进入具有AD转换器的CPU处理器中；通过CPU处理器分别测量精码信号和粗码信号的幅度值，计算得到编码器的精码细分值和粗码二进制角度，最终换算出编码器的角度值并输出。本申请提供的上述数据处理方法并未使用放大器、比较器和锁存器，也就是本申请提供的数据处理系统在传统数据处理系统的基础上去掉了放大器、比较器和锁存器，大大地减小了数据处理系统的电路尺寸，节约了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种绝对式光电轴角编码器的数据处理方法、系统
本专利技术涉及光电轴角编码器
，特别是涉及一种绝对式光电轴角编码器的数据处理方法、系统。
技术介绍
光电轴角编码器，又称光电角位置传感器，是一种集光、机、电为一体的精密数字测角系统。绝对式光电轴角编码器的圆形码盘上沿径向有若干条同心码道，每条码道上由透光和不透光的扇形区间组成。在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件，每一个光源和光敏元件配对称为一个读数头。当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否以及光照的强弱输出不同的电流信号，该电流信号称为编码器的原始输入信号。绝对式光电轴角编码器的数据处理系统将编码器的原始输入信号进行处理，转换为与编码器轴对应的角度信号，然后将角度信号输出或显示。绝对式光电轴角编码器数据处理系统如图1所示，编码器的原始信号包括精码信号和粗码信号，粗码信号通过限流电阻将电流信号转换为电压信号，然后进入放大器对信号进行放大，通过改变限流电阻R1的值，使放大后的信号幅度在理想范围之内，放大后的信号经过比较器将信号转换为方波信号，通过锁存器将信号传输给CPU处理器；编码器的精码信号通过限流电阻将精码信号转换为电压信号，然后进入放大器对精码信号进行放大，通过改变限流电阻R2的值，使放大后的精码信号幅度在理想范围之内，放大后的精码信号进入AD转换电路，CPU处理器通过AD转换电路读取编码器的精码信号，将精码信号与粗码信号进行结合，得到编码器的角度信息并输出。图1的编码器数据处理系统比较复杂，无法实现编码器的小型化，当编码器使用一段时间后或者环境改变时，编码器的原始输入信号可能会发生改变，造成放大后的精码和粗码信号偏离理想范围之外，从而使编码器的精度下降，甚至造成错码，导致编码器无法使用，所以需要定期对编码器信号进行校准。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种绝对式光电轴角编码器的数据处理方法、系统，可以实现编码器的小型化。其具体方案如下：一种绝对式光电轴角编码器的数据处理方法，包括：编码器的原始信号通过限流电阻将电流信号转换为电压信号；所述原始信号分为精码信号和粗码信号；转换为电压信号的精码信号和粗码信号直接进入具有AD转换器的CPU处理器中；通过所述CPU处理器分别测量精码信号和粗码信号的幅度值，计算得到编码器的精码细分值和粗码二进制角度，根据所述精码细分值和所述粗码二进制角度，换算出编码器的角度值并输出。优选地，在本专利技术实施例提供的上述绝对式光电轴角编码器的数据处理方法中，测量精码信号的幅度值，计算得到编码器的精码细分值，具体包括：采集四路精码信号中的每一路精码信号的实际幅度值；所述四路精码信号分别为C0信号、C90信号、C180信号、C270信号；获取每一路精码信号的幅度归一化系数值；根据每一路精码信号的实际幅度值和幅度归一化系数值，得到每一路归一化后的精码信号；将归一化后的C0信号和归一化后的C180信号做差得到SIN信号，归一化后的C90信号和归一化后的C270信号做差得到COS信号；根据得到的所述SIN信号和所述COS信号，计算出编码器的精码细分值。优选地，在本专利技术实施例提供的上述绝对式光电轴角编码器的数据处理方法中，根据得到的所述SIN信号和所述COS信号，通过以下公式计算出编码器的精码细分值：其中，θ为所述精码细分值；ATAN为反正切函数。优选地，在本专利技术实施例提供的上述绝对式光电轴角编码器的数据处理方法中，测量粗码信号的幅度值，计算得到编码器的粗码二进制角度，具体包括：通过所述AD转换器采集得到每一路粗码信号的实际幅度值；所述粗码信号包括A1信号至A9信号；获取每一路粗码信号的幅度归一化系数值；根据每一路粗码信号的实际幅度值和幅度归一化系数值，得到每一路归一化后的粗码信号；将归一化后的A1信号至A8信号组成一个八位二进制数，进行粗码译码后得到粗码二进制角度。优选地，在本专利技术实施例提供的上述绝对式光电轴角编码器的数据处理方法中，根据所述精码细分值和所述粗码二进制角度，换算出编码器的角度值，具体包括：利用归一化后的A9信号和所述精码细分值的高两位对所述粗码二进制角度进行精粗校正；将校正后的所述粗码二进制角度与所述精码细分值合并，换算出编码器的角度值。优选地，在本专利技术实施例提供的上述绝对式光电轴角编码器的数据处理方法中，在获取每一路精码信号和粗码信号的幅度归一化系数值之前，还包括：判断所述编码器是否初次上电；若是，则旋转所述编码器至少一周，计算出每一路精码信号和粗码信号的幅度归一化系数值，并存储在FLASH中；若否，则查看FLASH里是否有存储的每一路精码信号和粗码信息的归一化系数值。优选地，在本专利技术实施例提供的上述绝对式光电轴角编码器的数据处理方法中，在查看到FLASH里有存储的归一化系数值之后，还包括：实时计算出每一路精码信号和粗码信号的幅度归一化系数值；将实时计算出的幅度归一化系数值与存储的幅度归一化系数值进行比较，获取差值；若所述差值大于设定阈值，则直接读取实时计算出的幅度归一化系数值；若所述差值不大于设定阈值时，则直接读取存储的幅度归一化系数值。本专利技术实施例还提供了一种绝对式光电轴角编码器的数据处理系统，包括：限流电阻，用于编码器的原始信号的电流信号转换为电压信号；所述原始信号分为精码信号和粗码信号；具有AD转换器的CPU处理器，用于在转换为电压信号的精码信号和粗码信号直接进入后，分别测量精码信号和粗码信号的幅度值，计算得到编码器的精码细分值和粗码二进制角度，根据所述精码细分值和所述粗码二进制角度，换算出编码器的角度值并输出。本专利技术所提供的一种绝对式光电轴角编码器的数据处理方法、系统，该方法包括：编码器的原始信号通过限流电阻将电流信号转换为电压信号；原始信号分为精码信号和粗码信号；精码信号和粗码信号直接进入具有AD转换器的CPU处理器中；通过CPU处理器分别测量精码信号和粗码信号的幅度值，计算得到编码器的精码细分值和粗码二进制角度，最终换算出编码器的角度值并输出。本申请提供的上述数据处理方法并未使用放大器、比较器和锁存器，也就是本申请提供的数据处理系统在传统数据处理系统的基础上去掉了放大器、比较器和锁存器，大大地减小了数据处理系统的电路尺寸，节约了成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有的绝对式光电轴角编码器的数据处理方法的简易流程图；图2为本专利技术实施例提供的绝对式光电轴角编码器的数据处理方法的流程图；图3为本专利技术实施例提供的绝对式光电轴角编码器的数据处理方法的简易流程图；图4为本专利技术实施例提供的绝对式光电轴角编码器的数据处理方法的具体流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种绝对式光电轴角编码器的数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绝对式光电轴角编码器的数据处理方法，其特征在于，包括：编码器的原始信号通过限流电阻将电流信号转换为电压信号；所述原始信号分为精码信号和粗码信号；转换为电压信号的精码信号和粗码信号直接进入具有AD转换器的CPU处理器中；通过所述CPU处理器分别测量精码信号和粗码信号的幅度值，计算得到编码器的精码细分值和粗码二进制角度，根据所述精码细分值和所述粗码二进制角度，换算出编码器的角度值并输出。

【技术特征摘要】
1.一种绝对式光电轴角编码器的数据处理方法，其特征在于，包括：编码器的原始信号通过限流电阻将电流信号转换为电压信号；所述原始信号分为精码信号和粗码信号；转换为电压信号的精码信号和粗码信号直接进入具有AD转换器的CPU处理器中；通过所述CPU处理器分别测量精码信号和粗码信号的幅度值，计算得到编码器的精码细分值和粗码二进制角度，根据所述精码细分值和所述粗码二进制角度，换算出编码器的角度值并输出。2.根据权利要求1所述的绝对式光电轴角编码器的数据处理方法，其特征在于，测量精码信号的幅度值，计算得到编码器的精码细分值，具体包括：采集四路精码信号中的每一路精码信号的实际幅度值；所述四路精码信号分别为C0信号、C90信号、C180信号、C270信号；获取每一路精码信号的幅度归一化系数值；根据每一路精码信号的实际幅度值和幅度归一化系数值，得到每一路归一化后的精码信号；将归一化后的C0信号和归一化后的C180信号做差得到SIN信号，归一化后的C90信号和归一化后的C270信号做差得到COS信号；根据得到的所述SIN信号和所述COS信号，计算出编码器的精码细分值。3.根据权利要求2所述的绝对式光电轴角编码器的数据处理方法，其特征在于，根据得到的所述SIN信号和所述COS信号，通过以下公式计算出编码器的精码细分值：其中，θ为所述精码细分值；ATAN为反正切函数。4.根据权利要求3所述的绝对式光电轴角编码器的数据处理方法，其特征在于，测量粗码信号的幅度值，计算得到编码器的粗码二进制角度，具体包括：通过所述AD转换器采集得到每一路粗码信号的实际幅度值；所述粗码信号包括A1信号至A9信号；获取每一路粗码信号的幅度归一化系数值；根据每一路粗码信号的实际幅度值和幅度归一化系数值，得到每一路归一化后的粗...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵长海，万秋华，于海，卢新然，梁立辉，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22