CN101532852A - 智能型增量式或者绝对值编码器的线路板及其运算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能型增量式或者绝对值编码器的线路板及其运算方法，本发明的线路板包括：一个连接原始信号采集单元的核心运算CPU；所述的核心运算CPU还与存储单元EEROM双向连接，核心运算CPU与信号转换输出单元相连；本发明的有益效果是：可省却工程人员对编码器原始数据的研究，以及运用什么样的算法去达到所需要测量的内容；同样也节省了后续电子设备的运算量，加快执行程序的周期，减少负荷；采用本发明后，编码器可以在一些复杂的运动方式里得到更广泛的应用，特别是经过机械装置转化后的长度测量等。

Description

智能型增量式或者绝对值编码器的线路板及其运算方法

技术领域

本发明涉及一种增量式或者绝对值编码器，尤其涉及该增量式或者绝对值编码器的线路板和运算方法。

背景技术

现有技术中对角度等的位置测量可以使用增量式和绝对式编码器，它们的构成和工作原理如下：

增量式编码器的内部结构如图1所示：

有一个增量码盘3，当编码器通电后，光源1产生光束，通过遮光板2的聚光后扫描过具有均匀刻线的码盘3，在码盘3背面安装有光电接收单元4，通过光电接收单元4及电路转换后输出一组脉冲信号。

上述编码器的信号输出在连接后续设备后，需对这个脉冲信号进行计数才能计算出当前的角度，而且脉冲信号对干扰和频率匹配的要求较高，所以存在有较大的累积误差。

绝对值编码器一般分为单圈和多圈。单圈编码器的工作原理如图2所示：

编码器在上电后，光源12发出光束，经过屏蔽光栅13的聚光，再穿过具有规律明暗刻线的码盘11，最后在光电接收单元14收到一组通断的编码，可以真实的反映出转轴10当前的角度。但是很多场合下(例如高度、长度的测量)，设备的工作行程通常会超过一圈，达到多圈工作的状态，在这样的情况下，单圈编码器就没有办法真实的反映多圈的绝对位置了，为了解决这个困难，国际上出现了多圈绝对值编码器，它的工作原理如图3、图4所示：

从图中可以看出，编码器轴通过一组变速齿轮的结构，使测量轴每转过一圈就在减速端转过一定的角度，通过测量减速端转过的角度值，可以反映当前测量主轴转过的圈数，这样，在一定的范围内，就能够实现多圈数的测量。图3中：编码器轴20、码盘21、光源22、屏蔽光栅23、光电接收单元24、一组变速齿轮25；图4中：编码器轴200、底座201、光学系统202、线路板203、一组变速齿轮204。

上述绝对值编码器的输出为码盘的原始码，也就是从零点开始往上累加，直到最大值后跳变为最小值循环输出。

但无论是增量编码器的码值还是绝对值编码器的原始码值都不利于用户的使用，编程人员往往要将读取到的原始码进行再计算后才能运用，这样的话一方面增加了工程人员的工作量，另一方面也大量占用了后续电子设备的资源，使后续电子设备的运算周期加长，工作负荷加大。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供了一种智能型增量式或者绝对值编码器的线路板，旨在解决上述的问题；

本发明还提供了采用上述线路板的运算方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的线路板包括：一个连接原始信号采集单元的核心运算CPU；所述的核心运算CPU还与存储单元EEROM双向连接，核心运算CPU与信号转换输出单元相连。

本发明的运算方法是通过以下步骤实现的：

编码器在上电后的初始化；

读取存储在EEROM内的工作模式、置位初始值及编码器原始信号部分的当前值；

根据对工作模式内容的甄别进行判断，告知CPU执行不同的运算公式程序；

将运算结果发送至信号转换输出单元输出给后续设备应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：可省却工程人员对编码器原始数据的研究，以及运用什么样的算法去达到所需要测量的内容；同样也节省了后续电子设备的运算量，加快执行程序的周期，减少负荷；采用本发明后，编码器可以在一些复杂的运动方式里得到更广泛的应用，特别是经过机械装置转化后的长度测量等。

附图说明

图1是现有技术中增量编码器结构示意图；

图2是现有技术中利用光学系统的单圈编码器结构立体示意图；

图3是现有技术中利用光学系统的多圈编码器结构立体示意图；

图4是图3机械结构示意图；

图5是本发明的模块图；

图6是本发明的程序框图；

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

由图5可见：本发明的线路板包括：一个连接原始信号采集单元的核心运算CPU；所述的核心运算CPU还与存储单元EEROM双向连接，核心运算CPU与信号转换输出单元相连。

由图6可见：本发明的运算方法是通过以下步骤实现的：

1.编码器在上电后的初始化；

2.读取存储在EEROM内的工作模式、置位初始值及编码器原始信号部分的当前值；

3.根据对工作模式内容的甄别进行判断，告知CPU执行不同的运算公式程序；

4.将运算结果发送至信号转换输出单元输出给后续设备应用。

在步骤(3)中：所述的工作模式包括角度、长度、速度测量方式；单圈、多圈测量方式；循环、往复测量方式；正转、反转测量方式；

所述的执行不同的运算公式程序是：在角度测量模式下，执行{[(编码器当前值/单圈分辨率)整数部分]×360+[(编码器当前值/单圈分辨率)的余数]/(分辨率/360)-置位值}；

在长度测量模式下，执行{编码器当前值/(单圈分辨率/单圈设定值)}；

在速度测量模式下，执行{(编码器当前值-EEROM内存储的前次读取编码器值)/单位时间}；

循环方式为输出值自最小值至最大值的循环输出；

往复方式为输出最小值与最大值的区间，过最小值显示为最小值，过最大值显示为最大值；

正反转为符号位，正转为正，反转为负。

本发明中的机械结构和原始数据采集采用现有技术中的测量方式来实现。

编码器的原始测量数据非常庞大，而且对不熟悉编码器的工程项目人员来说，熟悉编码器的工作方式和信号格式需要一定的时间，为了加快工程进度、节省后续设备大量的运算工作，本发明所具有的智能设定功能完成了上述大量的运算工作。

编码器的核心运算CPU在采集到编码器的原始数据后通过存储在EEROM内的系数及算法的计算，再将数据转换成所需要的信号形式，通过信号输出电路进行输出。

本发明利用编码器内CPU的运算功能，将原来需要后续设备处理的数据整合到编码器内进行，有效的节省了工程人员对编码器原始数据的研究，以及运用什么样的算法去达到所需要测量的内容。同样也节省了后续电子设备的运算量，加快执行程序的周期，减少负荷。

Claims (3)

1.一种智能型增量式或者绝对值编码器的线路板，其特征在于包括：一个连接原始信号采集单元的核心运算CPU；所述的核心运算CPU还与存储单元EEROM双向连接，核心运算CPU与信号转换输出单元相连。

2.一种智能型增量式或者绝对值编码器的运算方法，是通过以下步骤实现的：

(1).编码器在上电后的初始化；

(2).读取存储在EEROM内的工作模式、置位初始值及编码器原始信号部分的当前值；

(3).根据对工作模式内容的甄别进行判断，告知CPU执行不同的运算公式程序；

(4).将运算结果发送至信号转换输出单元输出给后续设备应用。

3.根据权利要求2所述的智能型增量式或者绝对值编码器的运算方法，其中在步骤(3)中：所述的工作模式包括角度、长度、速度测量方式；单圈、多圈测量方式；循环、往复测量方式；正转、反转测量方式；

所述的执行不同的运算公式程序是：在角度测量模式下，执行{[(编码器当前值/单圈分辨率)整数部分]×360+[(编码器当前值/单圈分辨率)的余数]/(分辨率/360)-置位值}；

在长度测量模式下，执行{编码器当前值/(单圈分辨率/单圈设定值)}；

在速度测量模式下，执行{(编码器当前值-EEROM内存储的前次读取编码器值)/单位时间}；

循环方式为输出值自最小值至最大值的循环输出；

往复方式为输出值最小值与最大值的区间，过最小值显示为最小值，过最大值显示为最大值；

正反转为符号位，正转为正，反转为负。

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