[发明专利]一种用于光电转台的增量式光电编码器的消抖方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光电转台的增量式光电编码器的消抖方法。

背景技术

光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90°的两路脉冲信号。

增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90°，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转对应一个脉冲，用于基准点定位。

编码器是记忆转台位置，控制转台精度，实现系统闭环控制的主要器件。增量式编码器主要有两路（A、B）脉冲输出，通过合理的软件计数算法，将编码器的一周输出与转台的旋转角度对应，实现对转台位置的记忆，从而控制转台的精度。由此可见，对编码器输出脉冲的准确计数是提高转台精度的关键所在。然而，增量式编码器面临的同样一个难题是：输出脉冲会产生边沿抖动，影响编码器输出脉冲的准确计数。

增量式编码器跟其他编码器一样，其安装基座不可避免要安装于如机床床身上，在机械振动的激励下，会不可避免的导致其主码盘的振动，从而引起输出波形的畸变，进而引起计数错误。有鉴于此，当前普遍采用的数字滤波方法能够在一定程度上消除机械振动的影响，但他又存在以下缺陷：

1）数字滤波要占用比较高的系统资源，对响应速度要求比较高的机械设备来讲是不允许的，并且对系统资源的占用会随着所用编码器数量的增加而增加，很难适应比较复杂的系统要求。

2）进而，如数控机床进行螺纹插补时，需要准确读取光电编码器的计数值，以获取所测量主轴位置信息，由于时间上的冲突，使得数控系统不能进行数字滤波。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种用于光电转台的增量式光电编码器的消抖方法，有效克服了增量式编码器输出脉冲的边沿抖动问题。

本发明采用以下技术方案：

一种用于光电转台的增量式光电编码器的消抖方法，增量式光电编码器输出的两组方波脉冲为方波脉冲A和方波脉冲B，记为A相、B相，且A相与B相的相位差为90°；

进而消抖包括前端信号采集的延迟消抖和进行边沿计数的计数消抖；

其中延迟消抖为方波脉冲翻转后维持时间大于等于1/4编码器最低输出周期并小于等于1/2编码器最低周期，采集翻转后的波形，否则滤除当前脉冲；

延迟消抖后的计数消抖则包括以下步骤：

1）检测A相是上升沿还是下降沿，同时把B相计数使能信号置为高电平；

2）检测B相信号是高电平还是低电平；

3）从而，当A相计数使能信号为高电平时，进行以下计数：如果A相为上升沿且B相为低电平时，判定为正向旋转，计数器加一；如果A相为上升沿且B相为高电平时，判定为反向旋转，计数器减一；如果A相为下降沿且B相为高电平时，判定为正向旋转，计数器加一；如果A相为下降沿且B相为低电平时，判定为反向旋转，计数器减一；每次计数后把产生计数的相计数使能信号拉低；

4）检测B相信号是上升沿还是下降沿，且把A相计数使能信号置为高电平；

5）检测A相信号是高电平还是低电平；

6）当B相计数使能信号为高电平时，进行以下计数：如果B相为上升沿且A相为高电平时，判定为正向旋转，计数器加一；如果B相为上升沿且A相为低电平时，判定为反向旋转，计数器减一；如果B相为下降沿且A相为高电平时，判定为反向旋转，计数器减一；如果B相为下降沿且A相为低电平时，判定为正向旋转，计数器加一；每次计数后把产生计数的相计数使能信号拉低。

依据本发明，通过延迟消抖和计数消抖能够有效地消除抖动对增量式光电编码器计数准确性的影响，从而有效克服了增量式编码器输出脉冲的边沿抖动问题。

附图说明

图1为用于转台的增量式光电编码器消抖装置的结构原理图。

图2a为编码器正转的标准输出波形。

图2b为编码器反转的标准输出波形。

图3为有无抖动的波形对比。

图4为抗抖动的顶层模块图。

图5为抖动消除的仿真结果图。

具体实施方式