CN104482946B - 一种传感器采集处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传感器采集处理方法，读取编码器的数值；判断编码器是否在运动中，静态的时候不需要该算法的处理，动态时再去执行该算法；判断运动的趋势，只有明确运动趋势就可以加入预测的环节；处理读取数值和预测数值的关系；是否有出入，有出入则按照预测数据判定出错的位置，判定出错的位置基于格雷码的特性决定的；处理读取的数值，返回准确的数据。本发明根据数据的连续性，加入预测环节，可以检验数据的正确性，对错误的数据进行纠正，提高旋转编码器使用的可靠性。

Description

一种传感器采集处理方法

技术领域

本发明涉及一种传感器采集处理方法，具体地说，它是一种基于格雷码的旋转编码器纠错算法的传感器采集处理方法。

背景技术

格雷码是一种比较特殊的编码格式，在数据传输中有其独特的特征，格雷码在递增或递减，若将任意两个连续的数值转换为二进制时，其中只有一位发生改变，在信号传输中，相邻的信号差异小，可以提高其传输的可靠性。所以格雷码在旋转编码器上具有广泛的应用。

格雷码旋转编码器在使用中，如果编码器的16位中的某一位因为物理原因导致该状态位出错，按照传统的采集方式，设备直接读取旋转编码器的位置数值，然后将其作为真实的数据参与设备的运算，会导致使用设备的错误计算。

发明内容

为了避免发生错误，提高编码器的使用寿命，增加产品的容错性，降低维护成本，本发明的目的是提供一种传感器采集处理方法，采用该方法可以保证编码器在出现错误时，对错误的数据进行纠正，实现正常的使用，不影响其他部件的运行。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种传感器采集处理方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤1，读取编码器的数值：通过SPI的方式读取旋转编码器的16位格雷码，然后将格雷码转换为正常的自然数，作为被测位置的绝对位置值，该绝对位置值是旋转编码器齿轮组的位置状态；

步骤2，判断编码器是否在运动中：如果采集前后数值相同，认为位置没有发生变化，终止算法，进入步骤6；如果前后的数据不等，则认为编码器发生了旋转动作，判定为在运动，进入下一步骤；

步骤3，判断运动的趋势：根据执行机构的开、关动作命令和设定的运动方向，判定编码器数值的运行方式是上升还是下降，判定方法如下：

31）执行机构设定方向为顺时针，执行机构动作命令为开时，则编码器数值运动趋势为上升；

32）执行机构设定方向为顺时针，执行机构动作命令为关时，则编码器数值运动趋势为下降；

33）执行机构设定方向为逆时针，执行机构动作命令为开时，则编码器数值运动趋势为下降；

34）执行机构设定方向为逆时针，执行机构动作命令为关时，则编码器数值运动趋势为上升；

步骤4，根据运动趋势预测数值；设定编码器最小值发生变化的最短时间为T（秒），T=60/（编码器转速（rpm）×单圈编码值（整数））；判定单片机的采集周期和处理周期总和与T的关系；

当大于等于T，终止算法，进入步骤6；

当小于T，如果编码器数值运动趋势为上升，预测数值为上次编码器正确数值加1；如果编码器数值运动趋势为下降，预测数值为上次编码器正确数值减1；

步骤5，读取数值和预测数值比较和纠错处理：编码器在正常的情况下，读取数值和预测数值是完全一样的，不需要进行纠错处理；如果读取的数值和预测的数值不等，则判定编码器读取有问题，需要纠错处理，处理方法为：将预测数值转换成16位二进制格雷码，和实际读取到的16位二进制格雷码进行比较，由于连续的两个格雷码，其16位二进制只有一位是不同的，不一样的那一位就是编码器的出问题的那一位，同时反馈编码器的故障信息给设备故障记录单元；

步骤6，未进行步骤五纠错处理的当前编码器读取数值或进行步骤五纠错处理后的预测数值作为编码器正确数值，参与下一轮的计算。

本发明中，处理错误的二进制位数时，不考虑二进制16位中的低三位。

本发明优点在于：

1.根据编码器在运动的时候，产生的是连续的一组数据，根据数据的连续性，加入预测环节，可以检验数据的正确性，对错误的数据进行纠正，提高编码器的使用寿命和可靠性，提高容错率。

2.本算法可以准确判别格雷码旋转编码器16位中不大于2个位，包含2个位出现问题时，还可以继续正常使用。

附图说明

图1是本发明的方法流程图。

具体实施方式

一种传感器采集处理方法，如附图1所示，分为以下几个步骤：

步骤1，读取编码器的数值：通过SPI的方式读取旋转编码器的16位格雷码，然后将格雷码转换为正常的自然数，作为被测位置的绝对位置值，该绝对位置值是旋转编码器齿轮组的位置状态。

步骤2，判断编码器是否在运动中：如果采集前后数值相同，认为位置没有发生变化，终止算法，进入步骤6；如果前后的数据不等，则认为编码器发生了旋转动作，判定为在运动，进入下一步骤。

步骤3，判断运动的趋势：根据执行机构的开、关动作命令和设定的运动方向，判定编码器数值的运行方式是上升还是下降，输出结果如下表：

执行机构设定方向	执行机构动作命令	编码器数值运动趋势
			顺时针	开	上升
顺时针	关	下降
			逆时针	开	下降
逆时针	关	上升

步骤4，根据运动趋势预测数值；设定编码器最小值发生变化的最短时间为T（秒），T=60/（编码器转速（rpm）×单圈编码值（整数））；判定单片机的采集周期和处理周期总和与T的关系；

当大于等于T，终止算法，进入步骤6。

当小于T，如果编码器数值运动趋势为上升，预测数值为上次编码器正确数值加1；如果编码器数值运动趋势为下降，预测数值为上次编码器正确数值减1。

步骤5，读取数值和预测数值比较和纠错处理：编码器在正常的情况下，读取数值和预测数值是完全一样的，不需要进行纠错处理；如果读取的数值和预测的数值不等，则判定编码器读取有问题，需要纠错处理，处理方法为：将预测数值转换成16位二进制格雷码，和实际读取到的16位二进制格雷码进行比较，由于连续的两个格雷码，其16位二进制只有一位是不同的，不一样的那一位就是编码器的出问题的那一位，同时反馈编码器的故障信息给设备故障记录单元；但本步骤在对预测数值与实际读取的16位二进制格雷码比较中，针对16位二进制低三位出错的，视作无故障，直接终止算法，进入步骤6，确保编码器具有一定的容错率。

步骤6，处理读取的数值，返回准确的数据。未进行步骤五纠错处理的当前编码器读取数值或进行步骤五纠错处理后的预测数值作为编码器正确数值，参与下一轮的计算。

本算法建立在单片机对编码器的周期性访问的基础上，利用单片机的高速处理能力，分辨出最小的变化，并基于16位二进制格雷码分析纠错，实现旋转编码器容错性，即提高旋转编码器的使用寿命，又提高应用该旋转编码器的运行设备的运行可靠性。

Claims (2)

1.一种传感器采集处理方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤1，读取编码器的数值：通过SPI的方式读取旋转编码器的16位格雷码，然后将格雷码转换为正常的自然数，作为被测位置的绝对位置值，该绝对位置值是旋转编码器齿轮组的位置状态；

步骤2，判断编码器是否在运动中：如果采集前后数值相同，认为位置没有发生变化，终止算法，进入步骤6；如果前后的数据不等，则认为编码器发生了旋转动作，判定为在运动，进入下一步骤；

步骤3，判断运动的趋势：根据执行机构的开、关动作命令和设定的运动方向，判定编码器数值的运行方式是上升还是下降，判定方法如下：

31)执行机构设定方向为顺时针，执行机构动作命令为开时，则编码器数值运动趋势为上升；

32)执行机构设定方向为顺时针，执行机构动作命令为关时，则编码器数值运动趋势为下降；

33)执行机构设定方向为逆时针，执行机构动作命令为开时，则编码器数值运动趋势为下降；

34)执行机构设定方向为逆时针，执行机构动作命令为关时，则编码器数值运动趋势为上升；

步骤4，根据运动趋势预测数值；设定编码器最小值发生变化的最短时间为T秒，T＝60/(编码器转速×单圈编码值)，其中，编码器转速单位为rpm，单圈编码值为整数；判定单片机的采集周期和处理周期总和与T的关系；

当大于等于T，终止算法，进入步骤6；

当小于T，如果编码器数值运动趋势为上升，预测数值为上次编码器正确数值加1；如果编码器数值运动趋势为下降，预测数值为上次编码器正确数值减1；

步骤5，读取数值和预测数值比较和纠错处理：编码器在正常的情况下，读取数值和预测数值是完全一样的，不需要进行纠错处理；如果读取的数值和预测的数值不等，则判定编码器读取有问题，需要纠错处理，处理方法为：将预测数值转换成16位二进制格雷码，和实际读取到的16位二进制格雷码进行比较，由于连续的两个格雷码，其16位二进制只有一位是不同的，不一样的那一位就是编码器的出问题的那一位，同时反馈编码器的故障信息给设备故障记录单元；

步骤6，未进行步骤5纠错处理的当前编码器读取数值或进行步骤五纠错处理后的预测数值作为编码器正确数值，参与下一轮的计算。

2.根据权利要求1所述的传感器采集处理方法，其特征在于：处理错误的二进制位数时，不考虑二进制16位中的低三位。