本发明专利技术提供一种基于正交编码器的亚分辨率电机驱动装置及其控制方法，该装置包括：正交编码器、电机驱动控制器、第一定时计数器和第二定时计数器；正交编码器的输入端连接外部手轮，输出端连接电机驱动控制器的输入端，电机驱动控制器的输出端与伺服电机电连接；正交编码器用于将外部手轮转动产生的转动信号转换为正交编码，电机驱动控制器根据正交编码器输出的正交编码产生PWM脉宽调制信号控制伺服电机的转动；第一定时计数器和第二定时计数器用于分别以不同的计数时间间隔记录正交编码的脉冲个数；第二定时计数器的计数时间间隔小于第一定时计数器；本发明专利技术能够将电机的转动控制精度提高至亚分辨率级别。制精度提高至亚分辨率级别。制精度提高至亚分辨率级别。
【技术实现步骤摘要】
基于正交编码器的亚分辨率电机驱动装置及其控制方法
[0001]本专利技术涉及高精度电机驱动
，更具体地，涉及一种基于正交编码器的亚分辨率电机驱动装置及其控制方法。
技术介绍
[0002]随着测绘行业的高速发展，高精度、高效率的测绘仪器设备也越发得到市场的重视，目前市面上在售的全站仪和电子经纬仪已经达到0.5角秒的精度，高精度的测绘指标也对仪器的整体传统系统带来了巨大的考验。
[0003]传统测绘仪器的传动系统一般为纯机械结构，需要人为手动操作，操作时间长、受人为因素影响大，从而影响仪器的测绘精度，在实际应用中受到很大限制。
[0004]目前高精度、低成本的电机驱动器在高精度测绘领域也越来越受到青睐；目前市面上在售的基于正交编码器的驱动器，还没有亚分辨率的电机驱动器，因此，亚分辨率电机驱动装置有着很高的实用价值。
[0005]目前的现有技术公开了一种用于伺服电机高精度位置控制系统，包括DSP芯片，所述的DSP芯片通过信号线与伺服驱动器相连，所述的伺服驱动器通过线路与伺服电机相连；所述的伺服电机与正交编码器同轴相连；所述的正交编码器通过高速光耦与FPGA芯片相连，所述的FPGA芯片通过总线与DSP芯片相连；现有技术中的系统通过其通信接口实现与FPGA的通信，送去计数值和速度值，从而实现对伺服控制系统的闭环控制；现有技术中系统仅是实现对电机位置的精准定位，其电机的转动精度仍然较低，无法达到亚分辨率的级别，难以实现电机的超低速驱动，无法满足高精度的测绘指标。
技术实现思路
[0006]本专利技术为克服上述现有技术电机转动精度较低的缺陷，提供一种基于正交编码器的亚分辨率电机驱动装置及其控制方法，能够将电机的转动控制精度提高至亚分辨率级别。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种基于正交编码器的亚分辨率电机驱动装置，包括：正交编码器、电机驱动控制器、第一定时计数器和第二定时计数器；
[0009]所述正交编码器的输入端连接外部手轮，所述正交编码器的输出端连接电机驱动控制器的输入端，电机驱动控制器的输出端与伺服电机电连接；
[0010]正交编码器用于将外部手轮转动产生的转动信号转换为正交编码，电机驱动控制器根据正交编码器输出的正交编码产生PWM脉宽调制信号控制伺服电机的转动；
[0011]第一定时计数器和第二定时计数器用于分别以不同的计数时间间隔记录正交编码的脉冲个数；
[0012]第二定时计数器的计数时间间隔小于第一定时计数器的计数时间间隔。
[0013]优选地，所述正交编码器具体为ENX16 EASY 1024IMP。
[0014]优选地，所述电机驱动控制器具体为ZYNQ7Z007S。
[0015]优选地，所述正交编码器的输出通道包括A通道和B通道。
[0016]优选地，所述第二定时计数器的计数时间间隔为10ns或5ns。
[0017]优选地，所述第一定时计数器的计数时间间隔为10μs。
[0018]本专利技术还提供一种基于正交编码器的亚分辨率电机驱动装置控制方法，应用上述的基于正交编码器的亚分辨率电机驱动装置，包括以下步骤：
[0019]S1：用户转动外部手轮，获取外部手轮的转动信号；
[0020]S2：正交编码器将外部手轮转动产生的转动信号转换为正交编码，输入电机驱动控制器中；
[0021]S3：第一定时计数器和第二定时计数器分别以不同的计数时间间隔记录正交编码的脉冲个数，分别获得对应的第一脉冲计数结果和第二脉冲计数结果；并将第一脉冲计数结果和第二脉冲计数结果输入电机驱动控制器；
[0022]S4：电机驱动控制器根据第一脉冲计数结果和第二脉冲计数结果计算外部手轮的转动速度，并产生对应占空比的PWM脉宽调制信号；
[0023]S5：电机驱动控制器根据正交编码控制伺服电机的转动方向，并根据PWM脉宽调制信号控制伺服电机的转动速度。
[0024]优选地，所述步骤S2中的正交编码包括A通道脉冲输出和B通道脉冲输出。
[0025]优选地，所述步骤S4中，电机驱动控制器根据第一脉冲计数结果和第二脉冲计数结果计算外部手轮的转动速度，具体方法为：
[0026]电机驱动控制器根据同一时间点，第二脉冲计数结果和第一脉冲计数结果的差值，计算单位时间间隔内的脉冲数量，并将单位时间间隔内的脉冲数量作为外部手轮的转动速度。
[0027]优选地，所述步骤S6中，电机驱动控制器根据正交编码判断伺服电机的转动方向的方法具体为：
[0028]电机驱动控制器根据A通道脉冲输出和B通道脉冲输出的相位关系判断伺服电机的转动方向，若A通道脉冲输出的相位超前B通道脉冲输出90
°
，则伺服电机的转动方向为正转，若A通道脉冲输出的相位落后B通道脉冲输出90
°
，则伺服电机的转动方向为反转。
[0029]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：
[0030]本专利技术提供一种基于正交编码器的亚分辨率电机驱动装置及其控制方法，该装置包括：正交编码器、电机驱动控制器、第一定时计数器和第二定时计数器；所述正交编码器的输入端连接外部手轮，所述正交编码器的输出端连接电机驱动控制器的输入端，电机驱动控制器的输出端与伺服电机电连接；正交编码器用于将外部手轮转动产生的转动信号转换为正交编码，电机驱动控制器根据正交编码器输出的正交编码产生PWM脉宽调制信号控制伺服电机的转动；第一定时计数器和第二定时计数器用于分别以不同的计数时间间隔记录正交编码的脉冲个数；第二定时计数器的计数时间间隔小于第一定时计数器；
[0031]本专利技术能够在相同驱动精度下，可以选择编码数更低的编码器，降低成本；同时，本专利技术使用正交编码器控制电机转动，可以有效减少用户转动手轮给电机带来的扰动，从而提高伺服电机的控制精度，并将电机的转动控制精度提高至亚分辨率级别。
附图说明
[0032]图1为实施例1所提供的一种基于正交编码器的亚分辨率电机驱动装置结构图。图2为实施例3所提供的一种基于正交编码器的亚分辨率电机驱动装置控制方法流程图。
[0033]图3为实施例3所提供的正交编码器的输出脉冲示意图。
[0034]图4为实施例3所提供的第二定时计数器的10ns计数时间间隔示意图。
[0035]图5为实施例3所提供的正交编码器输出信号倍频示意图。
[0036]图6为实施例3所提供的电机驱动控制器根据正交编码判断伺服电机的转动方向示意图。
[0037]图7为实施例3所提供的本专利技术的实际应用场景示意图。
具体实施方式
[0038]附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
[0039]为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
[0040]对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0041]下面结合附本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于正交编码器的亚分辨率电机驱动装置，其特征在于，包括：正交编码器、电机驱动控制器、第一定时计数器和第二定时计数器；所述正交编码器的输入端连接外部手轮，所述正交编码器的输出端连接电机驱动控制器的输入端，电机驱动控制器的输出端与伺服电机电连接；正交编码器用于将外部手轮转动产生的转动信号转换为正交编码，电机驱动控制器根据正交编码器输出的正交编码产生PWM脉宽调制信号控制伺服电机的转动；第一定时计数器和第二定时计数器用于分别以不同的计数时间间隔记录正交编码的脉冲个数；第二定时计数器的计数时间间隔小于第一定时计数器的计数时间间隔。2.根据权利要求1所述的一种基于正交编码器的亚分辨率电机驱动装置，其特征在于，所述正交编码器具体为ENX16 EASY 1024IMP。3.根据权利要求1所述的一种基于正交编码器的亚分辨率电机驱动装置，其特征在于，所述电机驱动控制器具体为ZYNQ7Z007S。4.根据权利要求1所述的一种基于正交编码器的亚分辨率电机驱动装置，其特征在于，所述正交编码器的输出通道包括A通道和B通道。5.根据权利要求1所述的一种基于正交编码器的亚分辨率电机驱动装置控制方法，其特征在于，所述第二定时计数器的计数时间间隔为10ns或5ns。6.根据权利要求1所述的一种基于正交编码器的亚分辨率电机驱动装置控制方法，其特征在于，所述第一定时计数器的计数时间间隔为10μs。7.一种基于正交编码器的亚分辨率电机驱动装置控制方法，基于权利要求1～6中所述的基于正交编码器的亚分辨率电机驱动装置，其特征在于，包括以下步骤：S1：用户转动外部手轮，获取外部手轮的转动信号；S2：正交编码器将外部手轮转动产生的转动信号转换...
【专利技术属性】
技术研发人员：何培爽，庞健，田强，
申请(专利权)人：广州南方卫星导航仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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