光电编码器莫尔条纹细分方法技术

本发明专利技术提供了一种光电编码器莫尔条纹细分方法，采集最近一个莫尔条纹信号周期的信号，根据信号的中心点坐标，可以得到SIN信号和COS信号的直流电平值；根据莫尔条纹4个顶点的坐标，可以得到SIN信号和COS信号的幅度值。当编码器在进行细分时，根据SIN和COS信号的幅度值和直流电平值，即可对实际采集到的信号进行补偿，以提高编码器的精度。当外界环境产生变化时，或者编码器的码盘局部有污渍时，编码器输出的莫尔条纹信号是不稳定的信号，其信号的直流电平和幅度值会发生改变。本系统在工作时，会实时的计算信号的直流电平和信号幅度值，以便对莫尔条纹信号进行补偿，提高编码器的细分精度。的细分精度。的细分精度。

【技术实现步骤摘要】
光电编码器莫尔条纹细分方法


[0001]本专利技术涉及光电编码器
，具体涉及一种光电编码器莫尔条纹细分方法。

技术介绍

[0002]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装置。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。在码盘的一侧是发光元件，另一侧对应每一码道有一光敏元件，每一个发光元件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，该电流信号与电阻进行串联，电阻将电流信号转换为电压信号，该电压信号称为编码器的原始输入信号。
[0003]光电编码器的细分精度直接决定了编码器的精度，编码器出厂时，通过调整电位计使编码器输出的两路正交的SIN和COS信号的幅度一致，且两路信号都是以0V为中心点的，此时计算得到的编码器细分角度值其误差最小。当编码器使用一段时间后，其发光元件或者光敏元件会老化，其性能参数会发生变化，这样会导致放大后的信号SIN和COS的幅度值不一致，或者其信号不是以0V为中心，当编码器的码盘落入水滴或者灰尘时，编码器转动时读数头输出放大后的信号SIN和COS与标准的正弦波信号也将存在较大的误差，因而计算得到的编码器细分角度值并不是真实的细分角度值，这样将会导致编码器细分误差变大，或者导致编码器错码而无法使用。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决SIN和COS信号的幅度误差和直流电平误差造成的细分误差，提高编码器的细分精度，本专利技术实施例提供了一种光电轴角编码器莫尔条纹细分系统。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
[0006]一种光电编码器莫尔条纹细分方法，其特征在于，包括：
[0007]S1：实时采集并计算出当前周期内莫尔条纹的SIN信号和COS信号形成的Lissajous图形中斜率为0和
±
1时所对应的8个细分点的坐标(X1，Y1)～(X8，Y8)；
[0008]S2：根据8个细分点的坐标计算出Lissajous图形的中心点O的坐标(X0，Y0)，从而得到当前周期莫尔条纹SIN信号和COS信号的幅度补偿值和直流电平值补偿值；中心点O(X0，Y0)的X0，Y0对应的计算公式为：
[0009][0010]S3：根据中心点O的坐标值(X0，Y0)将Lissajous图形分为四个象限，根据当前时刻莫尔信号采样点的坐标值C(X
n
，Y
n
)所在的象限区间所对应的细分公式：
[0011][0012]其中，SIN为当前周期内SIN信号的幅度值；
[0013]COS为当前周期内COS信号的幅度值，
[0014]计算出当前时刻莫尔信号所对应的细分值θ，然后将细分值θ转换为角度数据并输出。
[0015]优选地，X0为当前周期内SIN信号的直流电平补偿值；Y0为当前周期内COS信号的直流电平补偿值；X0为两路莫尔条纹信号SIN信号的幅度补偿值；Y0分别为两路莫尔条纹信号COS信号的幅度补偿值。
[0016]优选地，采集的莫尔条纹信号周期内当前时刻的采样点A(X
m
，Y
m
)及上一时刻的采样点B(X
m
‑1，Y
m
‑1)满足的关系式及对应的细分点坐标计算公式为：
[0017]第1点坐标值(X1，Y1)：
[0018]当满足且X
m
>0时，此时锁定Lissajous图形上第1点的坐标(X1，Y1)为：
[0019][0020]第2点坐标值(X2，Y2)：
[0021]当满足且X
m
>0时，此时锁定Lissajous图形上第2点的坐标(X2，Y2)为：
[0022][0023]第3点坐标值(X3，Y3)：
[0024]当满足且Y
m
>0时，此时锁定Lissajous图形上第3点的坐标(X3，Y3)为：
[0025][0026]第4点坐标值(X4，Y4)：
[0027]当满足且X
m
<0时，此时锁定Lissajous图形上第4点的坐标(X4，Y4)为：
[0028][0029]第5点坐标值(X5，Y5)：
[0030]当满足且X
m
<0时，此时锁定Lissajous图形上第5点的坐标(X5，Y5)为：
[0031][0032]第6点坐标值(X6，Y6)：
[0033]当满足且X
m
<0时，此时锁定Lissajous图形上第6点的坐标(X6,Y6)为：
[0034][0035]第7点坐标值(X7，Y7)：
[0036]当满足且Y
m
<0时，此时锁定Lissajous图形上第7点的坐标(X7，Y7)为：
[0037][0038]第8点坐标值(X8，Y8)：
[0039]当满足且X
m
>0时，此时锁定Lissajous图形上第8点的坐标(X8，Y8)为：
[0040][0041]优选地，当莫尔条纹信号的当前采样点C坐标值(X
n
，Y
n
)满足X
n
>X0且Y
n
≥Y0时，即采样点位于第一象限时，此时细分公式为：
[0042][0043]当莫尔条纹信号的当前采样点C坐标值(X
n
，Y
n
)满足X
n
≤X0且Y
n
≥Y0时，即采样点位于第二象限时，此时细分公式为：
[0044][0045]当莫尔条纹信号的当前采样点C坐标值(X
n
，Y
n
)满足X
n
≤X0且Y
n
≤Y0时，即采样点位于第三象限时，此时细分公式为：
[0046][0047]当莫尔条纹信号的当前采样点C坐标值(X
n
，Y
n
)满足X
n
≥X0且Y
n
<Y0时，即采样点位于第四象限时，此时细分公式为：
[0048][0049]优选地，设置一定的阈值δ，当Lissajous图形的斜率为(0
±
δ)、(1
±
δ)或(
‑1±
δ)范围时，即使用公式(3)至公式(10)中的一个对应公式计算所对应的顶点坐标值。
[0050]优选地，一种角位移测量装置使用权利要求1
‑
5中的光电编码器莫尔条纹细分方法。
[0051]优选地，一种线位移测量装置使用权利要求1
‑
5中的光电编码器莫尔条纹细分方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电编码器莫尔条纹细分方法，其特征在于，包括：S1：实时采集并计算出当前周期内莫尔条纹的SIN信号和COS信号形成的Lissajous图形中斜率为0和
±
1时所对应的8个细分点的坐标(X1，Y1)～(X8，Y8)；S2：根据所述8个细分点的坐标计算出所述Lissajous图形的中心点O的坐标(X0，Y0)，从而得到所述当前周期莫尔条纹SIN信号和COS信号的幅度补偿值和直流电平值补偿值；所述中心点O(X0，Y0)的X0，Y0对应的计算公式为：S3：根据所述中心点O的坐标值(X0，Y0)将所述Lissajous图形分为四个象限，根据当前时刻莫尔信号采样点的坐标值C(X
n
，Y
n
)所在的象限区间所对应的细分公式：其中，SIN为当前周期内SIN信号的幅度值；COS为当前周期内COS信号的幅度值，计算出所述当前时刻莫尔信号所对应的细分值θ，然后将所述细分值θ转换为角度数据并输出。2.根据权利要求1所述的光电编码器莫尔条纹细分方法，其特征在于，X0为所述当前周期内所述SIN信号的直流电平补偿值；Y0为所述当前周期内所述COS信号的直流电平补偿值；X0为所述两路莫尔条纹信号SIN信号的幅度补偿值；Y0分别为所述两路莫尔条纹信号COS信号的幅度补偿值。3.根据权利要求1所述的光电编码器莫尔条纹细分方法，其特征在于，采集的所述莫尔条纹信号周期内当前时刻的采样点A(X
m
，Y
m
)及上一时刻的采样点B(X
m
‑1，Y
m
‑1)满足的关系式及对应的细分点坐标计算公式为：第1点坐标值(X1，Y1)：当满足且X
m
>0时，此时锁定Lissajous图形上第1点的坐标(X1，Y1)为：第2点坐标值(X2，Y2)：当满足且X
m
>0时，此时锁定Lissajous图形上第2点的坐标(X2，Y2)为：第3点坐标值(X3，Y3)：
当满足且Y
m
>0时，此时锁定Lissajous图形上第3点的坐标(X3，Y3)为：第4点坐标值(X4，Y4)：当满足且X
m
<0时，此时锁定Lissajous图形上第4点的坐标(X4，Y4)为：第5点坐标值(X5，Y5)：当满足且X
m

【专利技术属性】
技术研发人员：赵长海，万秋华，于海，卢新然，
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：