專利名稱：伺服電機(jī)反饋信號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。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值編碼器。正余弦編碼器的輸出信號由四組正弦波信號A、B、C、D組成，每個正弦波相差90度相位差(相對于一個周波為360度)，將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上,可增強(qiáng)穩(wěn)定信號；另每轉(zhuǎn)輸出一個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)動器獲得高精度的細(xì)分，這樣降低了硬件要求，同時由于有單圈角度信號，可以讓伺服電機(jī)啟動平穩(wěn)，啟動力矩大。絕對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，是同時兼容上述兩種編碼器的變頻器的反饋信號處理的示意圖。在該變頻器的數(shù)字信號處理器13中，包括有用于處理絕對值編碼器11產(chǎn)生并經(jīng)絕對值編碼器PG卡12轉(zhuǎn)換后的信號的第一處理單元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)換后的信號的第二處理單元132，且在輸入的信號時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)字信號處理器的外設(shè)資源，造成數(shù)字信號處理器的資源壓力。
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)反饋信號處理方法，所述反饋信號包括來自第一編碼器的第一信號和來自第二編碼器的第二信號，包括以下步驟:(a)將來自所述第一編碼器的第一信號轉(zhuǎn)換為第二信號；(b)通過數(shù)字信號處理器處理來自第二編碼器的第二信號和步驟(a)產(chǎn)生的第二信號。在本發(fā)明所述的伺服電機(jī)反饋信號處理方法中，所述第一編碼器為絕對值編碼器，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)反饋信號處理方法中，所述第一信號包括增量信號、第一時鐘信號以及絕對位置信號，所述第二信號包括A、B、C、D四路正余弦信號及零點(diǎn)位置Z信號，所述步驟(a)包括:將第一信號的增量信號直接作為第二信號的A、B相正余弦信號并根據(jù)第一時鐘信號通過數(shù)模轉(zhuǎn)換將所述絕對位置信號轉(zhuǎn)換為第二信號的C、D相正余弦信號，同時將每次絕對位置信號為零度時產(chǎn)生的信號作為零點(diǎn)位置Z信號。在本發(fā)明所述的伺服電機(jī)反饋信號處理方法中，所述步驟(b)包括:在數(shù)字信號處理器使用正余弦編碼器處理代碼處理所述第二信號中的A、B、C、D四路正余弦信號及零點(diǎn)位置Z信號。在本發(fā)明所述的伺服電機(jī)反饋信號處理方法中，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表示第二信號的C信號的值，D表示第二信號的D信號的值，P表示第一信號的絕對位置信號。本發(fā)明還提供一種伺服電機(jī)反饋信號處理裝置，所述反饋信號包括來自第一編碼器的第一信號和來自第二編碼器的第二信號，包括:用于將所述第一信號轉(zhuǎn)換為第二信號的信號轉(zhuǎn)換單元，所述信號轉(zhuǎn)換單元將所述第二信號輸出到變頻器數(shù)字信號處理器。在本發(fā)明所述的伺服電機(jī)反饋信號處理裝置中，所述第一編碼器為絕對值編碼器，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)反饋信號處理裝置中，所述第一信號包括增量信號、第一時鐘信號以及絕對位置信號，所述第二信號包括Α、B、C、D四路正余弦信號及零點(diǎn)位置Z信號；信號轉(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，用于獲取第一信號中的絕對位置信號和第一時鐘信號；所述微控制器，用于將第一信號中的絕對位置信號轉(zhuǎn)換為中間信號，同時將每次絕對位置信號為零度時產(chǎn)生的信號作為零點(diǎn)位置Z信號；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元，用于通過數(shù)模轉(zhuǎn)換將所述中間信號轉(zhuǎn)換為第二信號的C、D相正余弦信號。在本發(fā)明所述的伺服電機(jī)反饋信號處理裝置中，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元使用以下公式實現(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表示第二信號的C信號的值，D表示第二信號的D信號的值，P表示第一信號的絕對位置信號。在本發(fā)明所述的伺服電機(jī)反饋信號處理裝置中，所述信號轉(zhuǎn)換單元輸出到數(shù)字信號處理器的信號包括A、B、C、D四路正余弦信號及零點(diǎn)位置Z信號，該信號轉(zhuǎn)換單元直接將第一信號的增量信號作為第二信號的A、B相正余弦信號輸出。本發(fā)明的伺服電機(jī)反饋信號處理方法及裝置，通過將兩個編碼器信號轉(zhuǎn)換為相同的輸出信號，從而避免了處理代碼的重復(fù)編寫并減少了數(shù)字信號處理器的代碼空間，同時還節(jié)約了變頻器數(shù)字信號處理器的外設(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處理示意圖。圖2是本發(fā)明伺服電機(jī)反饋信號處理裝置實施例的示意圖。
圖3是圖2中信號轉(zhuǎn)換單元的實施例的示意圖。圖4是本發(fā)明伺服電機(jī)反饋信號處理方法實施例的流程圖。
具體實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)合附圖及實施例，對本發(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)反饋信號處理裝置實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實施例中，伺服電機(jī)反饋信號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，該處理裝置包括信號轉(zhuǎn)換單元26。信號轉(zhuǎn)換單元26用于將第一信號(由第一編碼器PG卡產(chǎn)生)轉(zhuǎn)換為第二信號。上述轉(zhuǎn)換獲得的第二信號輸出到變頻器的數(shù)字信號處理器23，可由數(shù)字信號處理器23的第二編碼器信號處理單元231直接處理。上述第二編碼器信號處理單元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。在實際應(yīng)用中，上述信號轉(zhuǎn)換單元26可以是一個獨(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)反饋信號處理裝置可應(yīng)用于兼容絕對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為絕對值編碼器，第二編碼器24為正余弦編碼器，此時第一編碼器PG卡22為絕對值編碼器PG卡，第二編碼器PG卡25為正余弦編碼器PG卡。由絕對值編碼器產(chǎn)生并經(jīng)絕對值編碼器PG卡轉(zhuǎn)換輸出的第一信號包括增量信號A+、A-、B+、B-，第一時鐘信號CLK+、CLK-以及絕對位置信號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)換輸出的第二信號包括A、B、C、D四路正余弦信號及零點(diǎn)位置Z信號。在本實施例中，由于正余弦編碼器和絕對值編碼器具有相同的增量信號A+、A-、B+、B-，因此信號轉(zhuǎn)換單元26只需將絕對值編碼器PG卡產(chǎn)生的絕對位置信號DATA+、DATA-以及第一時鐘信號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)換為正余弦信號中的信號的值，下同)、D (取代D+、D-)、Z (取代Z+、Z-)信號。如圖3所示，上述的信號轉(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用于獲取第一信號中的絕對位置信號DATA+、DATA-和第一時鐘信號CLK+、CLK-。在具體實現(xiàn)時，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，以得到絕對位置信號DATA+、DATA-和第一時鐘信號CLK+、CLK-。微控制器262用于將第一信號中的絕對位置信號DATA+、DATA-轉(zhuǎn)化為中間信號，同時將每次絕對位置信號為零度時產(chǎn)生的信號作為零點(diǎn)位置Z信號。數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元263用于通過數(shù)模轉(zhuǎn)換將中間信號轉(zhuǎn)換為第二信號的C、D相正余弦信號。具體地，數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元使用以下公式實現(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表示第二信號的C信號的值，D表示第二信號的D信號的值，P表示第一信號的絕對位置信號。在上述的伺服電機(jī)反饋信號處理裝置中，信號轉(zhuǎn)換單元26輸出到數(shù)字信號處理器的信號包括A、B、C、D四路正余弦信號及零點(diǎn)位置Z信號，該信號轉(zhuǎn)換單元26直接將第一信號的增量信號作為第二信號的A、B相正余弦信號輸出。如圖4所示，是本發(fā)明伺服電機(jī)反饋信號處理方法實施例的流程圖，其中反饋信號包括來自第一編碼器的第一信號和來自第二編碼器的第二信號。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轉(zhuǎn)換為第二信號。步驟S42:通過數(shù)字信號處理器處理來自第二編碼器的第二信號和步驟S41產(chǎn)生的第二信號。在上述的伺服電機(jī)反饋信號處理方法中，若第一編碼器為絕對值編碼器，第二編碼器為正余弦編碼器，則第一信號包括增量信號A+、A-、B+、B-，第一時鐘信號CLK+、CLK-以及絕對位置信號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)換輸出的第二信號包括A、B、C、D四路正余弦信號及零點(diǎn)位置Z信號。此時步驟S41包括:將第一信號的增量信號A+、A-、B+、B-直接作為第二信號的A、B相正余弦信號并根據(jù)第一時鐘信號CLK+、CLK-,并將第一信號中的絕對位置信號DATA+、DATA-通過數(shù)模轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為第二信號的C、D相正余弦信號，同時將每次絕對位置信號為零度時產(chǎn)生的信號作為零點(diǎn)位置Z信號。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表示第二信號的C信號的值，D表示第二信號的D信號的值，P表示第一信號的絕對位置信號。相應(yīng)地，上述步驟S42包括:在數(shù)字信號處理器使用正余弦編碼器處理代碼處理所述第二信號中的A、B、C、D四路正余弦信號及零點(diǎn)位置Z信號。當(dāng)然，上述伺服電機(jī)反饋信號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、第二編碼器為絕對值編碼器的場合。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，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)反饋信號處理方法，所述反饋信號包括來自第一編碼器的第一信號和來自第二編碼器的第二信號，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轉(zhuǎn)換為第二信號； (b)通過數(shù)字信號處理器處理來自第二編碼器的第二信號和步驟(a)產(chǎn)生的第二信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服電機(jī)反饋信號處理方法，其特征在于:所述第一編碼器為絕對值編碼器，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)反饋信號處理方法，其特征在于:所述第一信號包括增量信號、第一時鐘信號以及絕對位置信號，所述第二信號包括A、B、C、D四路正余弦信號及零點(diǎn)位置Z信號，所述步驟(a)包括:將第一信號的增量信號直接作為第二信號的A、B相正余弦信號并根據(jù)第一時鐘信號通過數(shù)模轉(zhuǎn)換將所述絕對位置信號轉(zhuǎn)換為第二信號的C、D相正余弦信號，同時將每次絕對位置信號為零度時產(chǎn)生的信號作為零點(diǎn)位置Z信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伺服電機(jī)反饋信號處理方法，其特征在于:所述步驟(b)包括:數(shù)字信號處理器使用正余弦編碼器處理代碼處理所述第二信號中的A、B、C、D四路正余弦信號及零點(diǎn)位置Z信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伺服電機(jī)反饋信號處理方法，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表不第二信號的C信號的值,D表不第二信號的D信號的值,P表不第一信號的絕對位置信號。
6.一種伺服電機(jī)反饋信號處理裝置，所述反饋信號包括來自第一編碼器的第一信號和來自第二編碼器的第二信號，其特征在于:所述裝置包括:用于將所述第一信號轉(zhuǎn)換為第二信號的信號轉(zhuǎn)換單元，所述信號轉(zhuǎn)換單元將所述第二信號輸出到變頻器數(shù)字信號處理器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的伺服電機(jī)反饋信號處理裝置，其特征在于:所述第一編碼器為絕對值編碼器，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)反饋信號處理裝置，其特征在于:所述第一信號包括增量信號、第一時鐘信號以及絕對位置信號，所述第二信號包括A、B、C、D四路正余弦信號及零點(diǎn)位置Z信號；信號轉(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，用于獲取第一信號中的絕對位置信號；所述微控制器，用于將第一信號中的絕對位置信號轉(zhuǎn)換為中間信號，同時將每次絕對位置信號為零度時產(chǎn)生的信號作為零點(diǎn)位置Z信號；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元，用于通過數(shù)模轉(zhuǎn)換將所述中間信號轉(zhuǎn)換為第二信號的C、D相正余弦信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的伺服電機(jī)反饋信號處理裝置，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表不第二信號的C信號的值,D表不第二信號的D信號的值,P表不第一信號的絕對位置信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的伺服電機(jī)反饋信號處理裝置，其特征在于:所述信號轉(zhuǎn)換單元輸出到數(shù)字信號處理器的信號包括A、B、C、D四路正余弦信號及零點(diǎn)位置Z信號，該信號轉(zhuǎn)換單元直接將第一信號的增量 信號作為第二信號的A、B相正余弦信號輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種伺服電機(jī)反饋信號處理方法，所述反饋信號包括來自第一編碼器的第一信號和來自第二編碼器的第二信號，包括以下步驟(a)將來自所述第一編碼器的第一信號轉(zhuǎn)換為第二信號；(b)通過數(shù)字信號處理器處理來自第二編碼器的第二信號和步驟(a)產(chǎn)生的第二信號。本發(fā)明還提供一種對應(yīng)的裝置。本發(fā)明通過將兩個編碼器信號轉(zhuǎn)換為相同的輸出信號，從而避免了處理代碼的重復(fù)編寫并減少了數(shù)字信號處理器的代碼空間，同時還節(jié)約了變頻器數(shù)字信號處理器的外設(shè)資源。
文檔編號H03M1/66GK103187976SQ201110446618
公開日2013年7月3日 申請日期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