[发明专利]一种针对复合增量式编码器输出信号的处理方法及装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及电机系统中的信号处理方法，特别是涉及一种针对复合增量式编码器输出信号的处理方法及装置。

【背景技术】

在伺服电机系统中，伺服驱动器控制定子三相电流合成的磁场的矢量方向和矢量大小。为有效控制定子三相电流合成的磁场矢量，伺服驱动器必须对电机的转子位置进行精确测量。而如何获取电机转子的精确位置是非常关键的问题。通常，需要通过与电机同轴的编码器将位置、速度等信息反馈给伺服驱动器，从而实现高精度的闭环控制。常用的位置、速度检测编码器包括增量式编码器和绝对式编码器。

如图1所示，为增量式编码器与伺服驱动器中进行信号传输的示意图。增量式编码器10包括增量式光学码盘与读数头11，霍尔传感器与磁环12。增量式编码器一般输出A、B、Z脉冲信号和U、V、W相位信号。将增量式编码器安装到电机上时，经过校正调整环节，手动调整编码器的安装位置，使U、V、W信号的某一个边沿、Z信号与交流永磁同步电机的转子位置具有确定的相位关系。例如，调整后，使得U信号的上升沿与电机转子的零位对齐，Z信号与电机转子的零位具有90°的相位关系。在伺服驱动器20中存储该确定的相位关系，则当伺服驱动器20中检测到U信号的上升沿时，可准确得到电机转子处于零位，并且可得到U信号上升沿与Z信号具有90°相位关系。通过事先的校正调整，获取确定相位关系，以及对A、B信号的计数处理，伺服驱动器即可获得电机转子的准确位置。

然而，上述增量式编码器安装调整过程较复杂，必须校准至三者有确定的相位关系，后续伺服驱动器20中才能获取到准确位置。此外，增量式编码器10与伺服驱动器20中反馈的信号的电缆芯数一般为15芯，即电源VCC，地GND，信号A+，A-，B+，B-，Z+，Z-，U+，U-，V+，V-，W+，W-及屏蔽FG，共15条线。编码器的电缆芯数过多，不利于用户在狭小的空间中布线，且抗干扰性较差。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种针对复合增量式编码器输出信号的处理方法及装置，可简化复合增量式编码器的事先校正过程，且便于伺服驱动器快速获取电机的电角度。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种针对复合增量式编码器输出信号的处理方法，包括以下步骤：1)根据用户自定义的UVW信号状态与电机转子的相位角度对应关系表，结合公式：换算出UVW信号状态与脉冲数的对应关系表；其中，用户自定义的对应关系表中，UVW信号的六个状态101、100、110、010、011、001将电机转子的相位角度分为六个相等的区间；M表示所述复合增量式编码器中的增量式光学码盘的分辨率，P表示所述复合增量式编码器所应用的电机的极对数，k＝1，2或4；2)根据步骤1)换算的对应关系表，获取待处理的输出信号中T0时刻的UVW信号的状态对应的脉冲数，记为E1；以及获取待处理的输出信号中T2时刻的UVW信号的状态对应的脉冲数，记为E2；其中，T0表示上电时刻，T2表示UVW信号中出现第一个边沿的时刻；3)对待处理的输出信号中A、B信号的k倍频信号进行加或减计数处理，得到计数值N1；4)计算得到E3，E3＝E2+Zcnt；其中，Zcnt表示保存的T3时刻对A、B信号的计数值；T3表示T2时刻之后输出信号中Z信号出现第一个上升沿的时刻；5)根据当前时刻所处的阶段，将步骤2)获取的E1、E2或者步骤4)计算得到的E3分别叠加到对应阶段的当前时刻对应的A、B信号的计数值n1上，得到电机转子磁极的单圈绝对位置信息。