[发明专利]高速正余弦细分装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种编码器输出信号处理系统，尤其涉及一种能将正余弦信号 进行多倍插值细分的装置。

背景技术

编码器是数控系统测量系统的核心功能部件，其发展也由原始的方波增量 到正余弦增量到绝对值输出，分辨率也越来越高，精度也越来越好。早期的数 控或测量系统中采用方波式输出编码器，但是随着工业的发展，对工件和测绘 的精度的需求不断提高，原有的编码器已经不能满足要求，主要包含以下问题：

1、方波输出没有过度相位，即方波输出由一种状态到另外一冲状态时没 有中间态，因此对于固定线数的编码器来说分辨率就确定了。

2、方波输出式的编码器当需要较高的分辨率时，必须提高码盘的物理刻 线数量，但是当刻线数量增加时，必须增加码盘的直径，同时制作工艺难度大 大增加。

3、在方波输出的编码器中当转速提高时，由于内部单色光的干涉现象更 加明显，同时输出方波的频率增高，频谱丰富，对接收端的要求增高。因此方 波输出的编码器能实现的最大转速较低。这种情况在高分辨率的编码器中更加 的明显。

4、方波输出传输距离较近，最优大概30米，过长极易由于方波传输中高 频部分的缺失造成误计数和不计数。

近几年新兴的产品正余弦输出的编码器以其精度好，后续处理简单快捷， 数值直观易用在数控领域被广泛应用，正余弦输出的编码器是高分辨率高精度 低成本的平衡产品，有很多优势：

1、输出波形包含相对的相位信息，因此可以利用特定插值法实现分辨率 大大提高，而不需要提高物理刻线。

2、正余弦输出的编码器输出频谱比较纯净，频谱特异成分少，因此较方 波输出和绝对值输出编码器更加适合远距离的传输，衰减小，距离远。

3、在相同的数学分辨率下，物理刻线比方波式输出的编码器少很多，可以 提供更高的转速。

因此正余弦输出的编码器一出现就是高端高精的代名词。但是由于技术难 度大，只被世界的几个大公司掌握，尤其高精度编码器的价格更是惊人的高， 往往一些厂商已应用其低精度的产品，在需要编码器的精度进一步提高时就要 花费高额的价格购买其高精度产品来替代已有产品，这样不但加大了企业的负 担，而且也带来了浪费，所以一种能够改变原有产品精度的装置急需被研制出 来解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于打破几大公司对正余弦细分技术的垄断和对国内的封 闭，提供一种低成本的前提下，以将正余弦信号进行多倍插值细分的方案实现 高分辨高精度控制。具体采用的技术手段如下：

一种高速正余弦细分装置，其特征在于包括：

差补周期产生模块，，用于产生启动脉冲信号和整个装置运行的周期时序。

正余弦数据采样和计算模块，用于接收编码器输出的两路正余弦信号，并 对这两路正余弦信号的电压值进行A/D转换，已获得这个两路正余弦信号的电 压值所对应的数字量，后对采样获得的两路正余弦信号的电压值的数字量进行 除法的操作；

整周期计算模块，用于对编码器输入的正余弦信号进行整周期的计数；

查表模块，用于将正余弦数据采样和计算模块处理后的数据，同查表模块 内储存的两路正余弦波电压值数字量的除法值所对应细分值的数据表进行比 较，以此获取细分值；

求和模块，用于将整周期计数模块所得到的编码器输入整周期正余弦信号 个数乘以当前的细分倍数，然后用这一乘法后的结果与查表模块查出的当前正 余弦信号的细分值进行加法操作；

输出模式选择模块，用于根据输入的指令进行输出模式的切换工作，当选 择脉冲输出模式时，本模块将求和模块最终得到的加法的结果传递给脉冲输出 模块；同样当选择绝对值输出模式时，本模块将求和模块最终得到的加法的结 果传递给绝对值输出模块；

脉冲模式输出模块，用于对输出模式选择模块输入的根据加法结果确定的 脉冲数以脉冲的形式输出；

绝对值输出模块，用于对输出模式选择模块输入输入的根据加法结果确定 的脉冲数以数据的形式直接输出；