專利名稱：智能型增量式或者絕對值編碼器的線路板及其運算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增量式或者絕對值編碼器，尤其涉及該增量式或者絕 對值編碼器的線路板和運算方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中對角度等的位置測量可以使用增量式和絕對式編碼器，它 們的構(gòu)成和工作原理如下
增量式編碼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示
有一個增量碼盤3，當(dāng)編碼器通電后，光源l產(chǎn)生光束，通過遮光板2 的聚光后掃描過具有均勻刻線的碼盤3，在碼盤3背面安裝有光電接收單元 4，通過光電接收單元4及電路轉(zhuǎn)換后輸出一組脈沖信號。
上述編碼器的信號輸出在連接后續(xù)設(shè)備后，需對這個脈沖信號進行計 數(shù)才能計算出當(dāng)前的角度，而且脈沖信號對干擾和頻率匹配的要求較高， 所以存在有較大的累積誤差。
絕對值編碼器一般分為單圈和多圈。單圈編碼器的工作原理如圖2所
示
編碼器在上電后，光源12發(fā)出光束，經(jīng)過屏蔽光柵13的聚光，再穿 過具有規(guī)律明暗刻線的碼盤11，最后在光電接收單元14收到一組通斷的編 碼，可以真實的反映出轉(zhuǎn)軸10當(dāng)前的角度。但是很多場合下(例如高度、 長度的測量)，設(shè)備的工作行程通常會超過一圈，達到多圈工作的狀態(tài)，在 這樣的情況下，單圈編碼器就沒有辦法真實的反映多圈的絕對位置了，為 了解決這個困難，國際上出現(xiàn)了多圈絕對值編碼器，它的工作原理如圖3、圖4所示
從圖中可以看出，編碼器軸通過一組變速齒輪的結(jié)構(gòu)，使測量軸每轉(zhuǎn) 過一圈就在減速端轉(zhuǎn)過一定的角度，通過測量減速端轉(zhuǎn)過的角度值，可以 反映當(dāng)前測量主軸轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，這樣，在一定的范圍內(nèi)，就能夠?qū)崿F(xiàn)多圈
數(shù)的測量。圖3中編碼器軸20、碼盤21、光源22、屏蔽光柵23、光電 接收單元24、 一組變速齒輪25;圖4中編碼器軸200、底座201、光學(xué) 系統(tǒng)202、線路板203、 一組變速齒輪204。
上述絕對值編碼器的輸出為碼盤的原始碼，也就是從零點開始往上累 加，直到最大值后跳變?yōu)樽钚≈笛h(huán)輸出。
但無論是增量編碼器的碼值還是絕對值編碼器的原始碼值都不利于用 戶的使用，編程人員往往要將讀取到的原始碼進行再計算后才能運用，這 樣的話一方面增加了工程人員的工作量，另一方面也大量占用了后續(xù)電子 設(shè)備的資源，使后續(xù)電子設(shè)備的運算周期加長，工作負荷加大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供了一種智能型增量式或者絕對值編
碼器的線路板，旨在解決上述的問題；
本發(fā)明還提供了采用上述線路板的運算方法。 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 本發(fā)明的線路板包括 一個連接原始信號采集單元的核心運算CPU;
所述的核心運算CPU還與存儲單元EEROM雙向連接，核心運算CPU與信
號轉(zhuǎn)換輸出單元相連。
本發(fā)明的運算方法是通過以下步驟實現(xiàn)的 編碼器在上電后的初始化；
讀取存儲在EEROM內(nèi)的工作模式、置位初始值及編碼器原始信號部 分的當(dāng)前值；根據(jù)對工作模式內(nèi)容的甄別進行判斷，告知CPU執(zhí)行不同的運算公式 程序；
將運算結(jié)果發(fā)送至信號轉(zhuǎn)換輸出單元輸出給后續(xù)設(shè)備應(yīng)用。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是可省卻工程人員對編碼器原 始數(shù)據(jù)的研究，以及運用什么樣的算法去達到所需要測量的內(nèi)容；同樣也 節(jié)省了后續(xù)電子設(shè)備的運算量，加快執(zhí)行程序的周期，減少負荷；采用本 發(fā)明后，編碼器可以在一些復(fù)雜的運動方式里得到更廣泛的應(yīng)用，特別是 經(jīng)過機械裝置轉(zhuǎn)化后的長度測量等。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中增量編碼器結(jié)構(gòu)示意圖2是現(xiàn)有技術(shù)中利用光學(xué)系統(tǒng)的單圈編碼器結(jié)構(gòu)立體示意圖； 圖3是現(xiàn)有技術(shù)中利用光學(xué)系統(tǒng)的多圈編碼器結(jié)構(gòu)立體示意圖； 圖4是圖3機械結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明的模塊圖； 圖6是本發(fā)明的程序框圖；
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述
由圖5可見本發(fā)明的線路板包括 一個連接原始信號采集單元的核
心運算CPU;所述的核心運算CPU還與存儲單元EEROM雙向連接，核心
運算CPU與信號轉(zhuǎn)換輸出單元相連。
由圖6可見本發(fā)明的運算方法是通過以下步驟實現(xiàn)的
1. 編碼器在上電后的初始化；
2. 讀取存儲在EEROM內(nèi)的工作模式、置位初始值及編碼器原始信號 部分的當(dāng)前值；
3. 根據(jù)對工作模式內(nèi)容的甄別進行判斷，告知CPU執(zhí)行不同的運算公式程序；
4.將運算結(jié)果發(fā)送至信號轉(zhuǎn)換輸出單元輸出給后續(xù)設(shè)備應(yīng)用。
在步驟(3)中所述的工作模式包括角度、長度、速度測量方式；單 圈、多圈測量方式；循環(huán)、往復(fù)測量方式；正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)測量方式；
所述的執(zhí)行不同的運算公式程序是在角度測量模式下，執(zhí)行{[(編碼 器當(dāng)前值/單圈分辨率)整數(shù)部分]X360+[(編碼器當(dāng)前值/單圈分辨率)的 余數(shù)]/ (分辨率/360)-置位值)；
在長度測量模式下，執(zhí)行{編碼器當(dāng)前值/(單圈分辨率/單圈設(shè)定值)};
在速度測量模式下，執(zhí)行{(編碼器當(dāng)前值-EEROM內(nèi)存儲的前次讀取 編碼器值)/單位時間};
循環(huán)方式為輸出值自最小值至最大值的循環(huán)輸出；
往復(fù)方式為輸出最小值與最大值的區(qū)間，過最小值顯示為最小值，過 最大值顯示為最大值；
正反轉(zhuǎn)為符號位，正轉(zhuǎn)為正，反轉(zhuǎn)為負。
本發(fā)明中的機械結(jié)構(gòu)和原始數(shù)據(jù)采集采用現(xiàn)有技術(shù)中的測量方式來實現(xiàn)。
編碼器的原始測量數(shù)據(jù)非常龐大，而且對不熟悉編碼器的工程項目人 員來說，熟悉編碼器的工作方式和信號格式需要一定的時間，為了加快工 程進度、節(jié)省后續(xù)設(shè)備大量的運算工作，本發(fā)明所具有的智能設(shè)定功能完 成了上述大量的運算工作。
編碼器的核心運算CPU在采集到編碼器的原始數(shù)據(jù)后通過存儲在 EEROM內(nèi)的系數(shù)及算法的計算，再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成所需要的信號形式，通過 信號輸出電路進行輸出。
本發(fā)明利用編碼器內(nèi)CPU的運算功能，將原來需要后續(xù)設(shè)備處理的數(shù) 據(jù)整合到編碼器內(nèi)進行，有效的節(jié)省了工程人員對編碼器原始數(shù)據(jù)的研究，<formula>formula see original document page 0</formula>
權(quán)利要求
1. 一種智能型增量式或者絕對值編碼器的線路板，其特征在于包括一個連接原始信號采集單元的核心運算CPU；所述的核心運算CPU還與存儲單元EEROM雙向連接，核心運算CPU與信號轉(zhuǎn)換輸出單元相連。
2. —種智能型增量式或者絕對值編碼器的運算方法，是通過以下步驟 實現(xiàn)的(1) .編碼器在上電后的初始化；(2) .讀取存儲在EEROM內(nèi)的工作模式、置位初始值及編碼器原始 信號部分的當(dāng)前值；(3) .根據(jù)對工作模式內(nèi)容的甄別進行判斷，告知CPU執(zhí)行不同的運 算公式程序；(4) .將運算結(jié)果發(fā)送至信號轉(zhuǎn)換輸出單元輸出給后續(xù)設(shè)備應(yīng)用。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能型增量式或者絕對值編碼器的運算方法， 其中在步驟(3)中所述的工作模式包括角度、長度、速度測量方式；單 圈、多圈測量方式；循環(huán)、往復(fù)測量方式；正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)測量方式；所述的執(zhí)行不同的運算公式程序是在角度測量模式下，執(zhí)行{[(編碼 器當(dāng)前值/單圈分辨率)整數(shù)部分]X360+[(編碼器當(dāng)前值/單圈分辨率)的 余數(shù)]/ (分辨率/360)-置位值};在長度測量模式下，執(zhí)行{編碼器當(dāng)前值/(單圈分辨率/單圈設(shè)定值)};在速度測量模式下，執(zhí)行{(編碼器當(dāng)前值-EEROM內(nèi)存儲的前次讀取 編碼器值)/單位時間};循環(huán)方式為輸出值自最小值至最大值的循環(huán)輸出；往復(fù)方式為輸出值最小值與最大值的區(qū)間，過最小值顯示為最小值， 過最大值顯示為最大值；正反轉(zhuǎn)為符號位，正轉(zhuǎn)為正，反轉(zhuǎn)為負。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能型增量式或者絕對值編碼器的線路板及其運算方法，本發(fā)明的線路板包括一個連接原始信號采集單元的核心運算CPU；所述的核心運算CPU還與存儲單元EEROM雙向連接，核心運算CPU與信號轉(zhuǎn)換輸出單元相連；本發(fā)明的有益效果是可省卻工程人員對編碼器原始數(shù)據(jù)的研究，以及運用什么樣的算法去達到所需要測量的內(nèi)容；同樣也節(jié)省了后續(xù)電子設(shè)備的運算量，加快執(zhí)行程序的周期，減少負荷；采用本發(fā)明后，編碼器可以在一些復(fù)雜的運動方式里得到更廣泛的應(yīng)用，特別是經(jīng)過機械裝置轉(zhuǎn)化后的長度測量等。
文檔編號G01D5/26GK101532852SQ20081003462
公開日2009年9月16日 申請日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者王憲平, 奮 裘 申請人:上海精浦機電有限公司