一种通过象区码的增量式编码器的寻零方法技术

本发明专利技术涉及一种通过象区码的增量式编码器的寻零方法，根据机构限位范围选择合适的带象区码的编码器，并进行正确的装配，寻零开始后，先通过码盘读数头读取当前机构所处的象码区，并将当前的象区码值赋给象区码变量；同时启动超时限计数器，并进入循环寻零模式，寻零结束时，电机均停止旋转，寻零结果上报系统。本方法不受机构初始位置的限制，寻零时间短，编码器和电机正常情况下一次寻零成功，若机构故障或者编码器码道有损伤时，可以重复多次寻零，保证了寻零的充分性，同时，避免了传统寻零方式对电机和机构的撞击损伤。

A Zero Finding Method of Incremental Encoder by Image Code

The present invention relates to a zero-seeking method of incremental encoder through quadrant codes, which chooses an appropriate encoder with quadrant codes according to the limit range of the mechanism and assembles it correctly. After zero-seeking starts, the quadrant code region of the current mechanism is read through the reading terminal of the quadrant disk, and the current quadrant code value is assigned to the quadrant code variable; at the same time, the timeout counter is started and entered into the cycle. In the zero-seeking mode, when the zero-seeking ends, the motor stops rotating and the zero-seeking results are reported to the system. This method is not limited by the initial position of the mechanism, and has a short search time. The encoder and motor can find zero successfully at one time under normal conditions. If the mechanism fails or the encoder code path is damaged, the method can repeat the search several times, which ensures the sufficiency of the search. At the same time, it avoids the impact damage to the motor and mechanism caused by the traditional search method.

【技术实现步骤摘要】
一种通过象区码的增量式编码器的寻零方法
本专利技术应用于有限转角高可靠性伺服系统，具体涉及一种通过象区码的增量式编码器的寻零方法。
技术介绍
本专利技术涉及一种通过象区码的增量式编码器的寻零方法，此处所述的机构主要指应用于机载或者弹载光电伺服等高可靠性、稳定性要求的系统。受限于产品成本和国产化编码器的制作工艺的影响，机载光电伺服系统旋转机构更多使用增量式编码器或者准绝对式编码器，传统的寻零方法是在机构限位块两端增加限位传感器，通过限位传感器和电机堵转来作为寻零的主要参考。该寻零方法在寻零过程中机构所处区域不明确，寻零效率低下，且寻零的过程中易碰撞限位开关或者限位块，容易对机构或者电机造成损坏；同时，外部增加限位开关，会增加机构设计成本和机构重量。目前机载产品对减重需要越来越高，要求机载产品的重量越来越轻，为了弥补传统方法的不足，本专利技术提出了一种通过象区码的增量式编码器的寻零方法。虽然本专利技术基于上述应用背景，但是本专利技术不局限于圆形编码器。目前已有专利提出位置寻零方法，例如有限转角伺服转台用位置寻零方法(CN201010584293.4)，其通过增加光电开关的方式使转台具有第一参考点与辅助参考点两个参考点，该方法仍属于外加限位开关的方式，寻零效率较低，且属于一次性寻零，如果一次寻零失败，则宣告失败。还比如，一种针对带限位转台的快速位置寻零方法(201510147950.1)通过在不同点设置限位点来进行寻零，也属于外置参考点的方式，且也为一次性寻零，若机构故障或者编码器码道有损伤时，寻零不充分，易寻零失败。
技术实现思路
要解决的技术问题为了解决现有的编码器寻零需要借助外装传感器，导致机构体积、重量、成本均增加，且传统寻零方法只进行一次寻零，寻零可靠性不高的问题，本专利技术提供了一种编码器象区码的刻录位置设计和装配方式，同时提出了相应的寻零控制算法。技术方案一种通过象区码的增量式编码器寻零方法，其特征在于步骤如下：步骤1：根据机构限位范围选择合适的带象区码的编码器，并进行正确的装配；选择的编码器刻录的象区码至少能够将整个圆周分为4个区域，其中第2码区至少有一个或多个零位，其它区域有无零位都行；根据伺服机构的限位块位置，安装编码器时，保证机构的非限位区域必须包含1象区在内的至少3个象区；步骤2：位置寻零：2.1寻零开始后，先通过码盘读数头读取当前机构所处的象码区，并将当前的象区码值赋给象区码变量；同时启动超时限计数器，并进入循环寻零模式，分别选择2.2-2.5四个分支中的一个分支；2.2第1象区位置寻零状态若象区码变量值为1，则机构向顺时针方向旋转，同时判断是否寻到零位，若寻到零位，则寻零成功，电机停止转动；若未寻到零位，继续顺时针方向转动，直至机构进入第3象区，进入第3象区后，象区变量值置为3，同时判断，寻零是否超时，如果仍然未超时限，则转分支2.4；2.3第2象区位置寻零状态若象区码变量值为2，则机构向顺时针方向旋转，同时判断是否寻到零位，若寻到零位，则寻零成功，电机停止转动；若未寻到零位，继续顺时针方向转动，直至机构进入第3象区，进入第3象区后，象区变量值置为3，同时判断，寻零是否超时，如果仍然未超时限，则转分支2.4；2.4第3象区位置寻零状态若象区码变量值为3，则机构向逆时针方向旋转，同时判断是否寻到零位，若寻到零位，则寻零成功，电机停止转动；若未寻到零位，继续逆时针方向转动，直至机构进入第1象区，进入第1象区后，象区变量值置为1，同时判断，寻零是否超时，如果仍然未超时限，则转分支2.2；2.5第4象区位置寻零状态若象区码变量值为4，则机构向逆时针方向旋转，同时判断是否寻到零位，若寻到零位，则寻零成功，电机停止转动；若未寻到零位，继续逆时针方向转动，直至机构进入第1象区，进入第1象区后，象区变量值置为1，同时判断，寻零是否超时，如果仍然未超时限，则转分支2.2；2.6寻零结束2.6.1机构正常时，若机构初始位置在1、3、4码区时，执行完2.2，2.4，2.5中任意一个分支，均能寻零成功，机构初始位置在第2码区时，最多走2.3，2.4两个分支也能寻零成功，寻零结束；2.6.2若机构或者编码器故障时，机构最终会在1、3象区之间往复寻零多次，直至寻零计数器大于设定时限，上报系统寻零故障，寻零结束；寻零结束时，电机均停止旋转，寻零结果上报系统。所述的编码器包括光电编码器、磁编码器；包括相对式编码器、准绝对式编码器；包括圆形编码器、带状编码器。有益效果本专利技术提出的一种通过象区码的增量式编码器寻零方法，该方法不受机构初始位置的限制，寻零时间短，编码器和电机正常情况下一次寻零成功，若机构故障或者编码器码道有损伤时，可以重复多次寻零，保证了寻零的充分性，同时，避免了传统寻零方式对电机和机构的撞击损伤。有益效果如下：1.无需安装编码器以外的其它传感器，简化了机构结构设计，减低了成本，且达到了减重要求；2.机构工作正常情况下，一次性完成寻零，机构工作异常时，可重复多次寻零；3.机构在任意初始位置下均可完成位置寻零工作，不限制在某个固定寻零区域内；4.寻零过程中不会撞击机构限位块，造成电机堵转，增加了产品的可靠性。附图说明图1是象区码编码器示意图。图2寻零软件算法设计图。具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：一种通过带有象区码的增量式编码器的寻零方法，具体包括如下步骤：第一步，根据机构限位范围选择合适的带象区码的编码器，并进行正确的装配；所述编码器不仅仅限于光电编码器，还包括磁编码器；也不仅仅限于相对式编码器，还包括准绝对式编码器；更不仅仅限于圆形编码器，还包括带状编码器。其特征在于，选择的编码器刻录的象区码至少能够将整个圆周分为4个区域，且编码器如图1所示(如若用于带状编码器，则可将带状编码器类比弯成圆编码器，进行相应分区)，其中第2码区至少有一个或多个零位，其它区域有无零位都行(；其特征还在于，根据伺服机构的限位块位置，安装编码器时，保证机构的非限位区域必须包含1象区在内的至少3个象区(也就是说非限位区域包含1、2、3码区或者包含1、2、3、4码区)。第二步，位置寻零：2.1寻零开始后，先通过读数头读取当前机构所处的象码区，并进入2.2-2.5中对应的分支，同时寻零计数器开始计数；2.2第1象区位置寻零状态若机构处于第1象区位置，则机构向a方向(假设机构往一个方向转为a方向，另外一个方向为b方向，可分别为顺、逆时针方向。具体视机构具体情况而定，下同)快速旋转，直到经过1象区的零位，若寻到零位，则电机停止转动，寻零成功；若未寻到零位，继续a方向转动，直至机构进入第3象区，进入第3象区后转分支2.4；2.3第2象区位置寻零状态若机构处于第2象区位置，则机构向a方向快速旋转，运行过程中若寻到零位，则电机停止转动，寻零成功；若未寻到零位，继续机构向a方向转动，直至进入第3象区，进入第3象区后转分支2.4；2.4第3象区位置寻零状态若机构处于第3象区位置，则机构向b方向快速旋转，直到进入第1象区，运行过程中若寻到零位，则电机停止转动，寻零成功；若未寻到零位，继续向b方向运行，直至进入第1象区，进入第1象区后转分支2.2；2.5第4象区位置寻零状态若机构处于第4象区位置，则机构向b方向快速旋转，(假设4象区中靠近3象本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过象区码的增量式编码器寻零方法，其特征在于步骤如下：步骤1：根据机构限位范围选择合适的带象区码的编码器，并进行正确的装配；选择的编码器刻录的象区码至少能够将整个圆周分为4个区域，其中第2码区至少有一个或多个零位，其它区域有无零位都行；根据伺服机构的限位块位置，安装编码器时，保证机构的非限位区域必须包含1象区在内的至少3个象区；步骤2：位置寻零：2.1寻零开始后，先通过码盘读数头读取当前机构所处的象码区，并将当前的象区码值赋给象区码变量；同时启动超时限计数器，并进入循环寻零模式，分别选择2.2‑2.5四个分支中的一个分支；2.2第1象区位置寻零状态若象区码变量值为1，则机构向顺时针方向旋转，同时判断是否寻到零位，若寻到零位，则寻零成功，电机停止转动；若未寻到零位，继续顺时针方向转动，直至机构进入第3象区，进入第3象区后，象区变量值置为3，同时判断，寻零是否超时，如果仍然未超时限，则转分支2.4；2.3第2象区位置寻零状态若象区码变量值为2，则机构向顺时针方向旋转，同时判断是否寻到零位，若寻到零位，则寻零成功，电机停止转动；若未寻到零位，继续顺时针方向转动，直至机构进入第3象区，进入第3象区后，象区变量值置为3，同时判断，寻零是否超时，如果仍然未超时限，则转分支2.4；2.4第3象区位置寻零状态若象区码变量值为3，则机构向逆时针方向旋转，同时判断是否寻到零位，若寻到零位，则寻零成功，电机停止转动；若未寻到零位，继续逆时针方向转动，直至机构进入第1象区，进入第1象区后，象区变量值置为1，同时判断，寻零是否超时，如果仍然未超时限，则转分支2.2；2.5第4象区位置寻零状态若象区码变量值为4，则机构向逆时针方向旋转，同时判断是否寻到零位，若寻到零位，则寻零成功，电机停止转动；若未寻到零位，继续逆时针方向转动，直至机构进入第1象区，进入第1象区后，象区变量值置为1，同时判断，寻零是否超时，如果仍然未超时限，则转分支2.2；2.6寻零结束2.6.1机构正常时，若机构初始位置在1、3、4码区时，执行完2.2，2.4，2.5中任意一个分支，均能寻零成功，机构初始位置在第2码区时，最多走2.3，2.4两个分支也能寻零成功，寻零结束；2.6.2若机构或者编码器故障时，机构最终会在1、3象区之间往复寻零多次，直至寻零计数器大于设定时限，上报系统寻零故障，寻零结束；寻零结束时，电机均停止旋转，寻零结果上报系统。...

【技术特征摘要】
1.一种通过象区码的增量式编码器寻零方法，其特征在于步骤如下：步骤1：根据机构限位范围选择合适的带象区码的编码器，并进行正确的装配；选择的编码器刻录的象区码至少能够将整个圆周分为4个区域，其中第2码区至少有一个或多个零位，其它区域有无零位都行；根据伺服机构的限位块位置，安装编码器时，保证机构的非限位区域必须包含1象区在内的至少3个象区；步骤2：位置寻零：2.1寻零开始后，先通过码盘读数头读取当前机构所处的象码区，并将当前的象区码值赋给象区码变量；同时启动超时限计数器，并进入循环寻零模式，分别选择2.2-2.5四个分支中的一个分支；2.2第1象区位置寻零状态若象区码变量值为1，则机构向顺时针方向旋转，同时判断是否寻到零位，若寻到零位，则寻零成功，电机停止转动；若未寻到零位，继续顺时针方向转动，直至机构进入第3象区，进入第3象区后，象区变量值置为3，同时判断，寻零是否超时，如果仍然未超时限，则转分支2.4；2.3第2象区位置寻零状态若象区码变量值为2，则机构向顺时针方向旋转，同时判断是否寻到零位，若寻到零位，则寻零成功，电机停止转动；若未寻到零位，继续顺时针方向转动，直至机构进入第3象区，进入第3象区后，象区变量值置为3，同时判断，寻零是否超时，如果仍然未超时限，则转分支2.4；2.4第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建刚，韩文斌，路向明，高军科，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，
类型：发明
国别省市：河南,41