正余弦信号处理方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种正余弦信号处理方法及系统，所述方法包括以下步骤：将所述接收到的正余弦信号转化为正交方波信号，并使用四倍频方式对所述正交方波信号进行计数以获得计数值；以预设采样周期，采样所述计数值以及所述接收的正余弦信号，并根据所述采样的正余弦信号计算模拟量象限以及细分位置；在同一采样点的所述计数值所对应的象限与所述模拟量象限不一致时，使用所述模拟量象限对所述计数值进行校正。本发明专利技术根据原始正余弦信号的模拟量象限对正交方波信号的计数值进行校正，从而在应用于编码器时，可规避编码器输出位置的衔接错位，提高编码器输出的位置信号的准确性。

The method and system of the positive cosine signal processing

The present invention provides a positive cosine signal processing method and system. The method comprises the following steps: converting the received positive cosine signal to an orthogonal square wave signal and counting the quadrature square wave signals by using the four frequency doubling mode to obtain a count value; The received positive cosine signal is used to calculate the analog quantity quadrant and the subdivision position according to the sampled positive cosine signal; when the quadrant corresponding to the calculated value at the same sampling point is not consistent with the analog quantity quadrant, the analog quantity quadrant is used to correct the calculated value. This invention corrects the count value of the orthogonal square wave signal based on the analog quadrant of the original cosine signal, so that when the encoder is applied to the encoder, the connection misplacement of the output position of the encoder can be avoided and the accuracy of the position signal output by the encoder is improved.

【技术实现步骤摘要】
正余弦信号处理方法及系统
本专利技术涉及编码器领域，更具体地说，涉及一种正余弦信号处理方法及系统。
技术介绍
随着工业技术的飞速发展，电机控制、机械手、电梯等领域对高精度编码器的需求越来越多。在众多的高精度编码器方案中，利用游标码道产生正余弦信号进行细分的方案，由于其原理简单、分辨率高、易于软件实现、制造工艺简单而得到广泛应用。现有的游标细分解算方案一般有两路原始信号，即一路正弦信号、一路余弦信号，信号处理电路通过比较器将该两路原始信号处理为两路正交方波信号，并将该两路正交方波信号接入微处理器的计数器的计数口以获得4倍于原始正余弦信号周期数的计数值，同时通过ADC(Analog-to-DigitalConverter，模数转换器)对原始信号(即正弦信号和余弦信号)进行采样获得1/4周期内的细分位置值，将计数值和细分位置值组合就得到了编码器单圈位置。由于QEP(QuadratureEncoderPulse，正交编码脉冲)计数值是利用正交方波信号每经过1/4个弦波位置进行一次计数，所以在1/4弦波周期位置处有两个问题会导致QEP计数值和模拟量(原始信号)信号细分值衔接出现错位：(1)信号处理电路中采用的比较器具有迟滞效应，导致其输出的正交方波信号相位滞后于原始信号；(2)在微处理器对信号进行采样处理的时候，因为大多数嵌入式处理器都是逐条执行指令，微处理器获得QEP计数值和采样获取的1/4周期内细分位置会有先后顺序，若此时外部码盘在高速旋转，就有可能获取的QEP计数值和细分位置值中间刚好经过1/4周期位置处，从而造成误差。此外，在正弦信号和余弦信号象限交界处，ADC的原始信号采样值若有噪声干扰，也可能造成解算出现偏差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对上述游标细分解算方案中存在细分值衔接错位的问题，提供一种正余弦信号处理方法及系统。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是，提供一种正余弦信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述接收到的正余弦信号转化为正交方波信号，并使用四倍频方式对所述正交方波信号进行计数以获得计数值；以预设采样周期，采样所述计数值以及所述接收的正余弦信号，并根据所述采样的正余弦信号计算模拟量象限以及细分位置；在同一采样点的所述计数值所对应的象限与所述模拟量象限不一致时，使用所述模拟量象限对所述计数值进行校正。在本专利技术所述的正余弦信号处理方法中，所述方法应用于编码器输出位置校正，且所述方法还包括：将经过校正的计数值与同一采样点的所述细分位置合成，作为位置信号输出。在本专利技术所述的正余弦信号处理方法中，采样所述接收的正余弦信号，并根据所述采样的正余弦信号计算模拟量象限包括：分别采样所述正余弦信号中正弦信号的模拟量以及余弦信号的模拟量，并在所述正弦信号的模拟量和余弦信号的模拟量都为正时确定所述模拟量象限对应第一象限、在所述正弦信号的模拟量为正且余弦信号的模拟量为负时确定所述模拟量象限对应第二象限、在所述正弦信号的模拟量为负且余弦信号的模拟量为正时确定所述模拟量象限对应第三象限、在所述正弦信号的模拟量和余弦信号的模拟量都为负时确定所述模拟量象限对应第四象限。在本专利技术所述的正余弦信号处理方法中，所述方法包括：通过将所述计数值的末两位与所述模拟量象限比较，确定所述计数值对应的象限与所述模拟量象限是否一致。在本专利技术所述的正余弦信号处理方法中，所述方法包括：在同一采样点的所述计数值所对应的象限与所述模拟量象限一致时，使用所述计数值与同一采样点的细分位置合成，作为位置信号输出。在本专利技术所述的正余弦信号处理方法中，所述方法包括：在同一采样点处的所述计数值对应的象限与所述模拟量象限相差大于一个象限，且所述采样点之后的预设多个极限位置采样点的所述模拟量象限与对应的计数值的象限差大于一个象限时，输出报警信号；其中，所述极限位置采样点为对应的正余弦信号的四分之一周期的中点的采样点。在本专利技术所述的正余弦信号处理方法中，所述方法应用于编码器输出位置校正，且所述方法还包括：在所述编码器初始上电后，根据所述正交方波信号的电平状态为所述计数值赋初值。本专利技术还提供一种正余弦信号处理系统，包括存储装置和处理装置，所述存储装置中存储有供所述处理装置运行的代码，以执行如上所述的方法。本专利技术还提供一种正余弦信号处理系统，包括比较器、计数单元以及采样单元，并通过所述比较器将接收的正余弦信号转化为正交方波信号、通过所述计数单元以四倍频方式对所述正交方波信号进行计数以获得计数值、通过所述采样单元以预设采样周期采样所述计数单元的计数值以及所述接收的正余弦信号，并获得细分位置；所述系统还包括象限计算单元以及校正单元，其中：所述象限计算单元，用于根据采样的所述接收的正余弦信号，计算每一采样点的模拟量象限；所述校正单元，用于在同一采样点的所述计数值所对应的象限与所述模拟量象限不一致时，使用所述模拟量象限对所述计数值进行校正。在本专利技术所述的正余弦信号处理系统中，所述校正单元将经过校正的计数值与同一采样点的所述细分位置合成，作为位置信号输出。在本专利技术所述的正余弦信号处理系统中，所述象限计算单元分别采样所述正余弦信号中正弦信号的模拟量以及余弦信号的模拟量，并在所述正弦信号的模拟量和余弦信号的模拟量都为正时确定所述模拟量象限对应第一象限、在所述正弦信号的模拟量为正且余弦信号的模拟量为负时确定所述模拟量象限对应第二象限、在所述正弦信号的模拟量为负且余弦信号的模拟量为正时确定所述模拟量象限对应第三象限、在所述正弦信号的模拟量和余弦信号的模拟量都为负时确定所述模拟量象限对应第四象限。在本专利技术所述的正余弦信号处理系统中，所述校正单元通过将所述计数值的末两位与所述模拟量象限比较，确定所述计数值所对应的象限与所述模拟量象限是否一致。在本专利技术所述的正余弦信号处理系统中，所述校正单元在同一采样点的所述计数值所对应的象限与所述模拟量象限一致时，使用所述计数值与同一采样点的细分位置合成，作为位置信号输出。在本专利技术所述的正余弦信号处理系统中，所述系统包括报警单元，用于在同一采样点处的所述计数值所对应的象限与所述模拟量象限相差大于一个象限，且所述采样点之后的预设多个极限位置采样点的所述模拟量象限与对应的计数值的象限差大于一个象限时，输出报警信号，所述极限位置采样点为对应原始正余弦信号的四分之一周期的中点的采样点。在本专利技术所述的正余弦信号处理系统中，所述比较器、计数单元、采样单元、象限计算单元以及校正单元集成到编码器，所述计数单元在所述编码器初始上电后，根据经四倍频处理的所述正交方波信号的电平状态为所述计数值赋初值。本专利技术的正余弦信号处理方法及系统，通过原始正余弦信号的模拟量象限对正交方波信号的计数值进行校正，其可应用于编码器并规避编码器输出位置的衔接错位。本专利技术通过该计数值校正，可以降低编码器对正余弦信号处理电路的要求，降低对处理器运行速率的要求。附图说明图1是本专利技术正余弦信号处理方法实施例的流程示意图；图2是正余弦信号与正交方波信号的对应关系示意图；图3是本专利技术正余弦信号处理系统实施例的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正余弦信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述接收到的正余弦信号转化为正交方波信号，并使用四倍频方式对所述正交方波信号进行计数以获得计数值；以预设采样周期，采样所述计数值以及所述接收的正余弦信号，并根据所述采样的正余弦信号计算模拟量象限以及细分位置；在同一采样点的所述计数值所对应的象限与所述模拟量象限不一致时，使用所述模拟量象限对所述计数值进行校正。

【技术特征摘要】
2018.05.04 CN 20181042220231.一种正余弦信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述接收到的正余弦信号转化为正交方波信号，并使用四倍频方式对所述正交方波信号进行计数以获得计数值；以预设采样周期，采样所述计数值以及所述接收的正余弦信号，并根据所述采样的正余弦信号计算模拟量象限以及细分位置；在同一采样点的所述计数值所对应的象限与所述模拟量象限不一致时，使用所述模拟量象限对所述计数值进行校正。2.根据权利要求1所述的正余弦信号处理方法，其特征在于，所述方法应用于编码器输出位置校正，且所述方法还包括：将经过校正的计数值与同一采样点的所述细分位置合成，作为位置信号输出。3.根据权利要求1所述的正余弦信号处理方法，其特征在于，采样所述接收的正余弦信号，并根据所述采样的正余弦信号计算模拟量象限包括：分别采样所述正余弦信号中正弦信号的模拟量以及余弦信号的模拟量，并在所述正弦信号的模拟量和余弦信号的模拟量都为正时确定所述模拟量象限对应第一象限、在所述正弦信号的模拟量为正且余弦信号的模拟量为负时确定所述模拟量象限对应第二象限、在所述正弦信号的模拟量为负且余弦信号的模拟量为正时确定所述模拟量象限对应第三象限、在所述正弦信号的模拟量和余弦信号的模拟量都为负时确定所述模拟量象限对应第四象限。4.根据权利要求1所述的正余弦信号处理方法，其特征在于，所述方法包括：通过将所述计数值的末两位与所述模拟量象限比较，确定所述计数值对应的象限与所述模拟量象限是否一致。5.根据权利要求1所述的正余弦信号处理方法，其特征在于，所述方法包括：在同一采样点的所述计数值所对应的象限与所述模拟量象限一致时，使用所述计数值与同一采样点的细分位置合成，作为位置信号输出。6.根据权利要求1所述的正余弦信号处理方法，其特征在于，所述方法包括：在同一采样点处的所述计数值对应的象限与所述模拟量象限相差大于一个象限，且所述采样点之后的预设多个极限位置采样点的所述模拟量象限与对应的计数值的象限差大于一个象限时，输出报警信号；其中，所述极限位置采样点为对应的正余弦信号的四分之一周期的中点的采样点。7.根据权利要求1所述的正余弦信号处理方法，其特征在于，所述方法应用于编码器输出位置校正，且所述方法还包括：在所述编码器初始上电后，根据所述正交方波信号的电平状态为所述计数值赋初值。8.一种正余弦信号处理系统，其特征在于，包括存储装置和处理装置，所述存储装置中存储有供所述处...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱云飞，
申请(专利权)人：苏州汇川技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32