[发明专利]运用于时变信号的信号处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号处理装置，且特别涉及一种伺服马达系统(servo motor system)中运用于时变信号的信号处理装置。

背景技术

众所周知，伺服马达系统能够精准的控制伺服马达的转速，并具备反应快速的加速、减速、反转的能力。亦即，由于伺服马达系统具备精确的位置控制和速度控制的能力，因此已经广泛的运用于各种自动化工业以及精密加工领域。例如，机械手臂、或者机械工作平台等等。

请参照图1A，其所示出为伺服马达系统示意图。伺服马达系统包括：指令装置110、微控制器(micro controller)120、伺服马达130、光电编码器(optical encoder)140。

指令装置110是根据使用者的操作，而输出指令脉冲(command pulses)，用以进行伺服马达130的转速与转向控制。再者，光电编码器140是根据伺服马达130的转速与转向产生反馈脉冲(feedback pulses)至微控制器120。微控制器120根据指令脉冲以及反馈脉冲来产生驱动脉冲至伺服马达130。

其中，光电编码器140可将伺服马达130转轴上的位移量转换成为反馈脉冲，而根据光电编码器140输出的反馈脉冲，微控制器120可以得知伺服马达130的转速、转向、以及位置。

以光学旋转式编码器(rotary optical encoder)为例，此种光电编码器140中包括光发射器(light source)142、光检测器(photo detector)146、与转盘(Disk)148。转盘148耦接至伺服马达130的转轴，可随着伺服马达130转动。再者，光发射器142的光经过转盘148上的光栅(grating)后被光检测器146所接收。根据转盘148上光栅的形状，可使得光检测器146产生两个光电信号(photoelectronic signal)A、B。而光电编码器140内部的电路还可以根据两个光电信号A、B产生反馈脉冲至微控制器120。

请参照图1B，其所示出为光电信号A、B的示意图。一般来说，两个光电信号A、B的频率越高，伺服马达130的转速越快；并且两个光电信号A、B之间会维持90度的相位差。举例来说，B光电信号的相位超前A光电信号的相位90度时，伺服马达以第一方向旋转(例如顺时针旋转)；A光电信号的相位超前B光电信号的相位90度时，伺服马达以第二方向旋转(例如逆时针旋转)。

如图1B所示，在时间区间I时，两个光电信号A、B的频率越来越高，且B光电信号的相位超前A光电信号的相位90度，因此伺服马达130以第一方向旋转且转速越来越快。在时间区间II时，两个光电信号A、B的频率越来越低，且B光电信号的相位超前A光电信号的相位90度，因此伺服马达130以第一方向旋转且转速越来越慢直到停止旋转。

在时间区间III时，两个光电信号A、B的频率越来越高，且A光电信号的相位超前B光电信号的相位90度，因此伺服马达130以第二方向旋转且转速越来越快。在时间区间IV时，两个光电信号A、B的频率越来越低，且A光电信号的相位超前B光电信号的相位90度，因此伺服马达130以第二方向旋转且转速越来越慢直到停止旋转。

由于伺服马达130的加减速或者反向旋转都会造成两个光电信号A、B的频率与相位的变化，因此两个光电信号A、B都属于时变信号。再者，在光电转换的过程中由于温度或者环境的因素，两个光电信号A、B将会产生直流偏移(DC offset)、振幅(amplitude)衰减、且相位差不会维持在90度的问题，使得反馈脉冲无法表示出伺服马达130正确的位置以及转速。

发明内容

针对现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种运用于时变信号的信号处理装置，包括：一第一加法器，接收一第一输入信号以及一第一积分信号，并产生一第一输出信号，其中该第一输出信号等于该第一输入信号减去该第一积分信号；以及一第一权重积分器，接收该第一输出信号并产生该第一积分信号；其中，该第一权重积分器还包括：一第一权重函数产生器，接收该第一输出信号，并在该第一输出信号通过一零交叉点附近时产生一第一权重函数；一第一乘法器，将该第一权重函数乘以该第一输出信号；以及一第一累加器，连接至该第一乘法器，用以累加该第一权重函数乘以该第一输出信号的结果，并据以产生该第一积分信号。