專利名稱：伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理方法及
>J-U ρ α裝直。
背景技術(shù)：
伺服電機(jī)編碼器是安裝在伺服電機(jī)上用來測(cè)量磁極位置和伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速的一種傳感器，其把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。目前應(yīng)用較多的伺服電機(jī)編碼器包括正余弦編碼器和絕對(duì)值編碼器。正余弦編碼器的輸出信號(hào)由四組正弦波信號(hào)A、B、C、D組成，每個(gè)正弦波相差90度相位差(相對(duì)于一個(gè)周波為360度)，將C、D信號(hào)反向，疊加在A、B兩相上,可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào)；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。正余弦編碼器的優(yōu)點(diǎn)是不用采用高頻率的通訊即可讓伺服驅(qū)動(dòng)器獲得高精度的細(xì)分，這樣降低了硬件要求，同時(shí)由于有單圈角度信號(hào)，可以讓伺服電機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)力矩大。絕對(duì)值編碼器的輸出由其碼盤的機(jī)械位置決定，因此不受停電、干擾的影響。由于絕對(duì)編碼器在定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于伺服電機(jī)上。如圖1所示，是同時(shí)兼容上述兩種編碼器的變頻器的反饋信號(hào)處理的示意圖。在該變頻器的數(shù)字信號(hào)處理器13中，包括有用于處理絕對(duì)值編碼器11產(chǎn)生并經(jīng)絕對(duì)值編碼器PG卡12轉(zhuǎn)換后的信號(hào)的第一處理單元131以及用于處理正余弦編碼器14產(chǎn)生并經(jīng)正余弦編碼器PG卡15轉(zhuǎn)換后的信號(hào)的第二處理單元132，且在輸入的信號(hào)時(shí)需通過功能碼選擇處理單元。上述變頻器的處理 方式將占用變頻器過多的數(shù)字信號(hào)處理器的外設(shè)資源，造成數(shù)字信號(hào)處理器的資源壓力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)上述兼容兩種以上編碼器的變頻器存在代碼重復(fù)編寫且占用過多資源的問題，提供一種伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理方法及裝置。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，提供一種伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理方法，所述反饋信號(hào)包括來自第一編碼器的第一信號(hào)和來自第二編碼器的第二信號(hào)，包括以下步驟:(a)將來自所述第一編碼器的第一信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二信號(hào)；(b)通過數(shù)字信號(hào)處理器處理來自第二編碼器的第二信號(hào)和步驟(a)產(chǎn)生的第二信號(hào)。在本發(fā)明所述的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理方法中，所述第一編碼器為絕對(duì)值編碼器，所述第二編碼器為正余弦編碼器。在本發(fā)明所述的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理方法中，所述第一信號(hào)包括增量信號(hào)、第一時(shí)鐘信號(hào)以及絕對(duì)位置信號(hào)，所述第二信號(hào)包括A、B、C、D四路正余弦信號(hào)及零點(diǎn)位置Z信號(hào)，所述步驟(a)包括:將第一信號(hào)的增量信號(hào)直接作為第二信號(hào)的A、B相正余弦信號(hào)并根據(jù)第一時(shí)鐘信號(hào)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換將所述絕對(duì)位置信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二信號(hào)的C、D相正余弦信號(hào)，同時(shí)將每次絕對(duì)位置信號(hào)為零度時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)作為零點(diǎn)位置Z信號(hào)。在本發(fā)明所述的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理方法中，所述步驟(b)包括:在數(shù)字信號(hào)處理器使用正余弦編碼器處理代碼處理所述第二信號(hào)中的A、B、C、D四路正余弦信號(hào)及零點(diǎn)位置Z信號(hào)。在本發(fā)明所述的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理方法中，所述步驟(a)中的數(shù)模轉(zhuǎn)換采用以下公式:C = sin [(ρ/8191).2 π ]D = -cos [ (ρ/8191).2 η]以上公式中，C表示第二信號(hào)的C信號(hào)的值，D表示第二信號(hào)的D信號(hào)的值，P表示第一信號(hào)的絕對(duì)位置信號(hào)。本發(fā)明還提供一種伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理裝置，所述反饋信號(hào)包括來自第一編碼器的第一信號(hào)和來自第二編碼器的第二信號(hào)，包括:用于將所述第一信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元將所述第二信號(hào)輸出到變頻器數(shù)字信號(hào)處理器。在本發(fā)明所述的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理裝置中，所述第一編碼器為絕對(duì)值編碼器，所述第二編碼器為正余弦編碼器。在本發(fā)明所述的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理裝置中，所述第一信號(hào)包括增量信號(hào)、第一時(shí)鐘信號(hào)以及絕對(duì)位置信號(hào)，所述第二信號(hào)包括Α、B、C、D四路正余弦信號(hào)及零點(diǎn)位置Z信號(hào)；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元包括通信控制子單元、微控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元；其中:所述通信控制子單元，用于獲取第一信號(hào)中的絕對(duì)位置信號(hào)和第一時(shí)鐘信號(hào)；所述微控制器，用于將第一信號(hào)中的絕對(duì)位置信號(hào)轉(zhuǎn)換為中間信號(hào)，同時(shí)將每次絕對(duì)位置信號(hào)為零度時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)作為零點(diǎn)位置Z信號(hào)；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元，用于通過數(shù)模轉(zhuǎn)換將所述中間信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二信號(hào)的C、D相正余弦信號(hào)。在本發(fā)明所述的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理裝置中，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元使用以下公式實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換:C = sin [(ρ/8191).2 π ]D = -cos [ (ρ/8191).2 π ]以上公式中，C表示第二信號(hào)的C信號(hào)的值，D表示第二信號(hào)的D信號(hào)的值，P表示第一信號(hào)的絕對(duì)位置信號(hào)。在本發(fā)明所述的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理裝置中，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元輸出到數(shù)字信號(hào)處理器的信號(hào)包括A、B、C、D四路正余弦信號(hào)及零點(diǎn)位置Z信號(hào)，該信號(hào)轉(zhuǎn)換單元直接將第一信號(hào)的增量信號(hào)作為第二信號(hào)的A、B相正余弦信號(hào)輸出。本發(fā)明的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理方法及裝置，通過將兩個(gè)編碼器信號(hào)轉(zhuǎn)換為相同的輸出信號(hào)，從而避免了處理代碼的重復(fù)編寫并減少了數(shù)字信號(hào)處理器的代碼空間，同時(shí)還節(jié)約了變頻器數(shù)字信號(hào)處理器的外設(shè)資源。


圖1是現(xiàn)有兼容兩種編碼器的變頻器的反饋信號(hào)處理示意圖。圖2是本發(fā)明伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理裝置實(shí)施例的示意圖。
圖3是圖2中信號(hào)轉(zhuǎn)換單元的實(shí)施例的示意圖。圖4是本發(fā)明伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理方法實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖2所示，是本發(fā)明伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實(shí)施例中，伺服電機(jī)反饋信號(hào)包括來自第一編碼器21并經(jīng)第一編碼器PG卡22轉(zhuǎn)換后的第一信號(hào)和來自第二編碼器24并由第二編碼器PG卡25轉(zhuǎn)換后的第二信號(hào)，該處理裝置包括信號(hào)轉(zhuǎn)換單元26。信號(hào)轉(zhuǎn)換單元26用于將第一信號(hào)(由第一編碼器PG卡產(chǎn)生)轉(zhuǎn)換為第二信號(hào)。上述轉(zhuǎn)換獲得的第二信號(hào)輸出到變頻器的數(shù)字信號(hào)處理器23，可由數(shù)字信號(hào)處理器23的第二編碼器信號(hào)處理單元231直接處理。上述第二編碼器信號(hào)處理單元231還處理由第二編碼器24產(chǎn)生并經(jīng)第二編碼器PG卡25處理后的第二信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中，上述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元26可以是一個(gè)獨(dú)立的模塊，也可以集成到第一編碼器PG卡22中。上述的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理裝置可應(yīng)用于兼容絕對(duì)值編碼器和正余弦編碼器的變頻器中，即上述第一編碼器21為絕對(duì)值編碼器，第二編碼器24為正余弦編碼器，此時(shí)第一編碼器PG卡22為絕對(duì)值編碼器PG卡，第二編碼器PG卡25為正余弦編碼器PG卡。由絕對(duì)值編碼器產(chǎn)生并經(jīng)絕對(duì)值編碼器PG卡轉(zhuǎn)換輸出的第一信號(hào)包括增量信號(hào)A+、A-、B+、B-，第一時(shí)鐘信號(hào)CLK+、CLK-以及絕對(duì)位置信號(hào)DATA+、DATA_。而由正余弦編碼器24產(chǎn)生并經(jīng)正余弦編碼器PG卡轉(zhuǎn)換輸出的第二信號(hào)包括A、B、C、D四路正余弦信號(hào)及零點(diǎn)位置Z信號(hào)。在本實(shí)施例中，由于正余弦編碼器和絕對(duì)值編碼器具有相同的增量信號(hào)A+、A-、B+、B-，因此信號(hào)轉(zhuǎn)換單元26只需將絕對(duì)值編碼器PG卡產(chǎn)生的絕對(duì)位置信號(hào)DATA+、DATA-以及第一時(shí)鐘信號(hào)CLK+、CLK-轉(zhuǎn)換為正余弦編碼器PG卡輸出的C (取代C+、C_，其中正負(fù)直接轉(zhuǎn)換為正余弦信號(hào)中的信號(hào)的值，下同)、D (取代D+、D-)、Z (取代Z+、Z-)信號(hào)。如圖3所示，上述的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元26包括:通信控制子單元261、微控制器262、數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元263。通信控制子單元261用于獲取第一信號(hào)中的絕對(duì)位置信號(hào)DATA+、DATA-和第一時(shí)鐘信號(hào)CLK+、CLK-。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，通信控制子單元261可采用485通信控制芯片，并使用海德漢專用ENDATA 2.0協(xié)議通信，以得到絕對(duì)位置信號(hào)DATA+、DATA-和第一時(shí)鐘信號(hào)CLK+、CLK-。微控制器262用于將第一信號(hào)中的絕對(duì)位置信號(hào)DATA+、DATA-轉(zhuǎn)化為中間信號(hào)，同時(shí)將每次絕對(duì)位置信號(hào)為零度時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)作為零點(diǎn)位置Z信號(hào)。數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元263用于通過數(shù)模轉(zhuǎn)換將中間信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二信號(hào)的C、D相正余弦信號(hào)。具體地，數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元使用以下公式實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換:C = sin [ (ρ/8191).2 π ]D = -cos [ (p/8191).2 π ]以上公式中，C表示第二信號(hào)的C信號(hào)的值，D表示第二信號(hào)的D信號(hào)的值，P表示第一信號(hào)的絕對(duì)位置信號(hào)。在上述的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理裝置中，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元26輸出到數(shù)字信號(hào)處理器的信號(hào)包括A、B、C、D四路正余弦信號(hào)及零點(diǎn)位置Z信號(hào)，該信號(hào)轉(zhuǎn)換單元26直接將第一信號(hào)的增量信號(hào)作為第二信號(hào)的A、B相正余弦信號(hào)輸出。如圖4所示，是本發(fā)明伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理方法實(shí)施例的流程圖，其中反饋信號(hào)包括來自第一編碼器的第一信號(hào)和來自第二編碼器的第二信號(hào)。該方法包括以下步驟:步驟S41:將來自第一編碼器的第一信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二信號(hào)。步驟S42:通過數(shù)字信號(hào)處理器處理來自第二編碼器的第二信號(hào)和步驟S41產(chǎn)生的第二信號(hào)。在上述的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理方法中，若第一編碼器為絕對(duì)值編碼器，第二編碼器為正余弦編碼器，則第一信號(hào)包括增量信號(hào)A+、A-、B+、B-，第一時(shí)鐘信號(hào)CLK+、CLK-以及絕對(duì)位置信號(hào)DATA+、DATA-。而由正余弦編碼器24產(chǎn)生并經(jīng)正余弦編碼器PG卡轉(zhuǎn)換輸出的第二信號(hào)包括A、B、C、D四路正余弦信號(hào)及零點(diǎn)位置Z信號(hào)。此時(shí)步驟S41包括:將第一信號(hào)的增量信號(hào)A+、A-、B+、B-直接作為第二信號(hào)的A、B相正余弦信號(hào)并根據(jù)第一時(shí)鐘信號(hào)CLK+、CLK-,并將第一信號(hào)中的絕對(duì)位置信號(hào)DATA+、DATA-通過數(shù)模轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為第二信號(hào)的C、D相正余弦信號(hào)，同時(shí)將每次絕對(duì)位置信號(hào)為零度時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)作為零點(diǎn)位置Z信號(hào)。特別地，上述數(shù)模轉(zhuǎn)換可采用以下公式:C = sin [(p/8191).2 ]D = -cos [ (p/8191).2 π ]以上公式中，C表示第二信號(hào)的C信號(hào)的值，D表示第二信號(hào)的D信號(hào)的值，P表示第一信號(hào)的絕對(duì)位置信號(hào)。相應(yīng)地，上述步驟S42包括:在數(shù)字信號(hào)處理器使用正余弦編碼器處理代碼處理所述第二信號(hào)中的A、B、C、D四路正余弦信號(hào)及零點(diǎn)位置Z信號(hào)。當(dāng)然，上述伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理裝置及方法也可應(yīng)用于其他場合，例如第一編碼器為正余弦編碼器、第二編碼器為絕對(duì)值編碼器的場合。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理方法，所述反饋信號(hào)包括來自第一編碼器的第一信號(hào)和來自第二編碼器的第二信號(hào)，其特征在于:該方法包括以下步驟: (a)將來自所述第一編碼器的第一信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二信號(hào)； (b)通過數(shù)字信號(hào)處理器處理來自第二編碼器的第二信號(hào)和步驟(a)產(chǎn)生的第二信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理方法，其特征在于:所述第一編碼器為絕對(duì)值編碼器，所述第二編碼器為正余弦編碼器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理方法，其特征在于:所述第一信號(hào)包括增量信號(hào)、第一時(shí)鐘信號(hào)以及絕對(duì)位置信號(hào)，所述第二信號(hào)包括A、B、C、D四路正余弦信號(hào)及零點(diǎn)位置Z信號(hào)，所述步驟(a)包括:將第一信號(hào)的增量信號(hào)直接作為第二信號(hào)的A、B相正余弦信號(hào)并根據(jù)第一時(shí)鐘信號(hào)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換將所述絕對(duì)位置信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二信號(hào)的C、D相正余弦信號(hào)，同時(shí)將每次絕對(duì)位置信號(hào)為零度時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)作為零點(diǎn)位置Z信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理方法，其特征在于:所述步驟(b)包括:數(shù)字信號(hào)處理器使用正余弦編碼器處理代碼處理所述第二信號(hào)中的A、B、C、D四路正余弦信號(hào)及零點(diǎn)位置Z信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理方法，其特征在于:所述步驟(a)中的數(shù)模轉(zhuǎn)換采用以下公式:C = sin[ (ρ/8191).2 π ]D = -cos [ (p/8191).2 η] 以上公式中，C表不第二信號(hào)的C信號(hào)的值,D表不第二信號(hào)的D信號(hào)的值,P表不第一信號(hào)的絕對(duì)位置信號(hào)。
6.一種伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理裝置，所述反饋信號(hào)包括來自第一編碼器的第一信號(hào)和來自第二編碼器的第二信號(hào)，其特征在于:所述裝置包括:用于將所述第一信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換單元，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元將所述第二信號(hào)輸出到變頻器數(shù)字信號(hào)處理器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理裝置，其特征在于:所述第一編碼器為絕對(duì)值編碼器，所述第二編碼器為正余弦編碼器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理裝置，其特征在于:所述第一信號(hào)包括增量信號(hào)、第一時(shí)鐘信號(hào)以及絕對(duì)位置信號(hào)，所述第二信號(hào)包括A、B、C、D四路正余弦信號(hào)及零點(diǎn)位置Z信號(hào)；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元包括通信控制子單元、微控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元；其中:所述通信控制子單元，用于獲取第一信號(hào)中的絕對(duì)位置信號(hào)；所述微控制器，用于將第一信號(hào)中的絕對(duì)位置信號(hào)轉(zhuǎn)換為中間信號(hào)，同時(shí)將每次絕對(duì)位置信號(hào)為零度時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)作為零點(diǎn)位置Z信號(hào)；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元，用于通過數(shù)模轉(zhuǎn)換將所述中間信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二信號(hào)的C、D相正余弦信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理裝置，其特征在于:所述數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元使用以下公式實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換:C = sin[ (ρ/ 8191).2 π ]D = -cos [ (ρ/8191).2 η] 以上公式中，C表不第二信號(hào)的C信號(hào)的值,D表不第二信號(hào)的D信號(hào)的值,P表不第一信號(hào)的絕對(duì)位置信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理裝置，其特征在于:所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元輸出到數(shù)字信號(hào)處理器的信號(hào)包括A、B、C、D四路正余弦信號(hào)及零點(diǎn)位置Z信號(hào)，該信號(hào)轉(zhuǎn)換單元直接將第一信號(hào)的增量 信號(hào)作為第二信號(hào)的A、B相正余弦信號(hào)輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種伺服電機(jī)反饋信號(hào)處理方法，所述反饋信號(hào)包括來自第一編碼器的第一信號(hào)和來自第二編碼器的第二信號(hào)，包括以下步驟(a)將來自所述第一編碼器的第一信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二信號(hào)；(b)通過數(shù)字信號(hào)處理器處理來自第二編碼器的第二信號(hào)和步驟(a)產(chǎn)生的第二信號(hào)。本發(fā)明還提供一種對(duì)應(yīng)的裝置。本發(fā)明通過將兩個(gè)編碼器信號(hào)轉(zhuǎn)換為相同的輸出信號(hào)，從而避免了處理代碼的重復(fù)編寫并減少了數(shù)字信號(hào)處理器的代碼空間，同時(shí)還節(jié)約了變頻器數(shù)字信號(hào)處理器的外設(shè)資源。
文檔編號(hào)H03M1/66GK103187976SQ201110446618
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者袁華佑, 秘光明 申請(qǐng)人:蘇州默納克控制技術(shù)有限公司, 蘇州匯川技術(shù)有限公司, 深圳市匯川技術(shù)股份有限公司