CN105606946A - 增量式编码器断线检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种增量式编码器断线检测方法及系统。其中方法包括：获取增量式编码器的多个差分信号，并将多个差分信号分别转换为相应的单端信号，每个差分信号对应两个单端信号；根据每个差分信号对应的两个单端信号之间的逻辑特性对单端信号进行逻辑处理，输出逻辑处理信号；判断逻辑处理信号中是否有预设逻辑信号；若有，则判定增量式编码器断线；若没有，则判定增量式编码器正常。其利用增量式编码器在正常旋转时，差分信号对应的两个单端信号为逻辑相反的信号，在非正常旋转时，差分信号对应的两个单端信号逻辑相同的逻辑特性进行断线检测，处理过程简单，克服传统断线检测实时性不高的问题，达到实时、可靠地检测出增量式编码器断线的效果。

Description

增量式编码器断线检测方法及系统

技术领域

本发明涉及增量式编码器技术领域，特别是涉及一种增量式编码器断线检测方法及系统。

背景技术

增量式编码器是一种将旋转的位移量转换为数字脉冲输出的一种传感器，由于其耐用、抗冲击、抗震动、不易受干扰、精度高、使用简单等优点，在许多领域都有重要的应用，特别是在运动控制领域。

目前，增量式编码器主要有两种，一种有A、B、Z、U、V、W信号，另一种只有A、B、Z信号，其中，A、B信号为相位差90°的增量信号，Z信号为零位信号，编码器没旋转一周输出一个脉冲，U、V、W信号为磁极信号，对应于伺服电机的磁极数，主要用来上电时检测伺服电机转子的初始位置。带有A、B、Z信号的增量式编码器的A相、B相单端信号为正交脉冲信号，Z相单端信号为编码器在固定的机械角度位置产生的一个窄脉冲信号。传统的利用A相、B相单端信号保持正交脉冲的物理特性和利用Z相的单端信号脉冲的机械角度固定的特性对增量式编码器进行断线检测的方法处理过程复杂，尤其是在对Z相进行断线检测时，需要到Z相单端信号的上升沿时才能判断Z相单端信号线是否断线，断线检测的实时性不高，如果不能快速可靠的检测增量式编码器是否断线，则有可能出现电机飞车，甚至更严重的有可能会导致伺服驱动器损坏。

发明内容

鉴于此，有必要针对传统增量式编码器断线检测实时性不高的问题，提供一种能够实时可靠地检测出增量式编码器断线的增量式编码器断线检测方法及系统。

为达到发明目的，提供一种增量式编码器断线检测方法，所述方法包括：

获取增量式编码器的多个差分信号，并将多个所述差分信号分别转换为相应的单端信号，每个所述差分信号对应两个所述单端信号；

根据每个所述差分信号对应的两个所述单端信号之间的逻辑特性对所述单端信号进行逻辑处理，输出逻辑处理信号；

判断所述逻辑处理信号中是否有预设逻辑信号；

若有，则判定所述增量式编码器断线；

若没有，则判定所述增量式编码器正常。

在其中一个实施例中，还包括：

根据每个所述差分信号对应的两个所述单端信号之间的逻辑特性对所述单端信号进行异或非处理，并输出异或非处理信号；

判断所述异或非处理信号中是否有高电平信号；

若有，则判定所述增量式编码器断线；

若没有，则判定所述增量式编码器正常。

在其中一个实施例中，在所述判定所述增量式编码器断线的步骤之后，还包括：

输出相应的故障标志位。

在其中一个实施例中，在所述根据每个所述差分信号对应的两个所述单端信号之间的逻辑特性对所述单端信号进行逻辑处理，输出逻辑处理信号的步骤之后，还包括：

对所述逻辑处理信号进行滤波处理，并输出滤波后的逻辑处理信号。

在其中一个实施例中，还包括：

判断所述滤波后的逻辑处理信号中是否有所述预设逻辑信号；

若有，则判定所述增量式编码器断线；

若没有，则判定所述增量式编码器正常。

本发明还提供一种增量式编码器断线检测系统，所述系统包括：

获取转换模块，用于获取增量式编码器的多个差分信号，并将多个所述差分信号转换为相应单端信号，每个所述差分信号对应两个所述单端信号；

逻辑处理模块，用于根据每个所述差分信号对应的两个所述单端信号之间的逻辑特性对所述单端信号进行逻辑处理，输出逻辑处理信号；

判断模块，用于判断所述逻辑处理信号中是否有预设逻辑信号；若有，则判定所述增量式编码器断线；若没有，则判定所述增量式编码器正常。

在其中一个实施例中，所述逻辑处理模块包括逻辑处理单元，用于根据每个所述差分信号对应的两个所述单端信号之间的逻辑特性对所述单端信号进行异或非处理，并输出异或非处理信号；

所述判断模块包括判断单元，用于判断所述异或非处理信号中是否有高电平信号；若有，则判定所述增量式编码器断线，若没有，则判定所述增量式编码器正常。

在其中一个实施例中，还包括：输出模块，用于输出相应的故障标志位。

在其中一个实施例中，还包括：过滤处理模块，用于对所述逻辑处理信号进行滤波处理，并输出滤波后的逻辑处理信号。

在其中一个实施例中，所述判断模块，还用于判断所述滤波后的逻辑处理信号中是否有所述预设逻辑信号；若有，则判定所述增量式编码器断线；若没有，则判定所述增量式编码器正常。

本发明的有益效果包括：

上述增量式编码器断线检测方法及系统，利用在增量式编码器正常旋转时，差分信号对应的两个单端信号为逻辑相反的信号，在增量式编码器有断线非正常旋转时，差分信号对应的两个单端信号逻辑相同的逻辑特性进行断线检测，在对增量式编码器进行断线检测时只需进行一个逻辑处理，根据逻辑处理的结果就能判断出该增量式编码器是否断线，处理过程简单，能够快速准确的进行断线检测，克服传统断线检测实时性不高的问题，达到实时、可靠地检测出增量式编码器断线的效果。并且其可以完全依靠硬件检测，系统结构简单明了，具有成本优势。

附图说明

图1为一个实施例中的增量式编码器断线检测方法的流程示意图；

图2为另一个实施例中的增量式编码器断线检测方法的流程示意图；

图3为一个又实施例中的增量式编码器断线检测方法的流程示意图；

图4为一个实施例中的增量式编码器A相、/A相、B相、/B相、Z相、/Z相单端信号的波形示意图

图5为一个实施例中的增量式编码器断线检测系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明增量式编码器断线检测方法及系统进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种增量式编码器断线检测方法，该方法包括：

S200，获取增量式编码器的多个差分信号，并将多个差分信号分别转换为相应单端信号，每个差分信号对应两个单端信号。

S400，根据每个差分信号对应的两个单端信号之间的逻辑特性对单端信号进行逻辑处理，输出逻辑处理信号。

S600，判断逻辑处理信号中是否有预设逻辑信号；若有，则执行步骤S610，若没有，则执行步骤S620。

S610，判定增量式编码器断线。

S620，判定增量式编码器正常。

本实施例中，首先将增量式编码器的差分信号转换为单端信号，由于差分信号是传输在两根线上的振幅相等，相位相反的两个信号，因此每个差分信号都可以转换为两个单端信号，在增量式编码器正常旋转时，差分信号对应的两个单端信号为逻辑相反的信号，在增量式编码器有断线非正常旋转时，则该差分信号对应的两个单端信号逻辑相同，不为反相信号。利用该逻辑特性对一个差分信号对应的两个单端信号进行逻辑处理，并判断输出的逻辑处理信号中是否有预设逻辑信号，若有则判定增量式编码器断线，若没有则判定增量式编码器正常。该实施例中的断线检测方法利用的是单端信号的逻辑特性而非传统的利用单端信号保持正交脉冲的物理特性或单端信号脉冲的机械角度固定的特性，在对增量式编码器进行断线检测时只需进行一个逻辑处理，根据逻辑处理的结果就能判断出该增量式编码器是否断线，处理过程简单，能够快速准确的进行断线检测，克服了传统断线检测实时性不高的问题，达到实时、可靠地检测出增量式编码器断线的效果。

例如，增量式编码器输出A相、B相、Z相差分信号，将A相差分信号转换为A相单端信号和/A相单端信号，将B相差分信号转换为B相单端信号和/B相单端信号，将Z相差分信号转换为Z相单端信号和/Z相单端信号，在增量式编码器正常旋转时，A相、/A相、B相、/B相、Z相、/Z相的单端信号如图4所示，/A相、/B相、/Z相分别为A相、B相、Z相的逻辑相反的信号。在增量式编码器有断线非正常旋转时，如增量式编码器A相有断线，则A相和/A相单端信号的逻辑相同，不为反相信号；增量式编码器B相有断线，则B相和/B相单端信号的逻辑相同，不为反相信号；增量式编码器C相有断线，则C相和/C相单端信号的逻辑相同，不为反相信号。利用上述逻辑特性对增量式编码器进行断线检测只需进行一个逻辑处理，如异或非处理或异或处理，根据逻辑处理的结果就能判断出该增量式编码器是否断线，处理过程简单，能够快速准确的对增量式编码器进行断线检测，尤其是克服了传统断线检测中Z相检测实时性不高的问题，达到了实时可靠的效果。

在一个实施例中，参见图2，还包括：

S410，根据每个差分信号对应的两个单端信号之间的逻辑特性对单端信号进行异或非处理，并输出异或非处理信号。

S610，判断异或非处理信号中是否有高电平信号；若有，则执行步骤S611；若否，则执行步骤S612。

步骤S611，判定增量式编码器断线。

步骤S612，判定增量式编码器正常。

在本实施例中，对每个差分信号对应的两个单端信号进行的逻辑处理是异或非处理，由前述单端信号的逻辑特性可知，若增量式编码器正常运行，每个差分信号对应的两个单端信号的逻辑相反，此时若进行异或非处理，输出的是低电平信号；若增量式编码器断线非正常运行，每个差分信号对应的两个单端信号的逻辑相同，此时进行异或非处理，输出的是高电平信号。判断输出的异或非处理信号中是否有高电平信号，若有，则说明增量式编码器当前断线，若没有，则说明增量式编码器当前正常。

值得说明的是，上述实施例只是一种较为具体的实施例，但并限于此，对每个差分信号对应的两个单端信号进行的逻辑处理也可以为其他的逻辑处理，如异或处理，此时，若输出的逻辑处理信号中有低电平，说明增量式编码器当前断线，否则说明增量式编码器当前正常。

以下结合增量式编码器的A相、B相、Z相差分信号为例进行详细说明：

对A相差分信号对应的A相、/A相单端信号进行异或非处理，处理逻辑如表1所示，对B相差分信号对应的B相、/B相单端信号进行异或非处理，处理逻辑如表2所示，对Z相差分信号对应的Z相、/Z相单端信号进行异或非处理，处理逻辑如表3所示。

表1

A	/A	输出
			L	L	H
L	H	L
			H	L	L
H	H	H

表2

表3

Z	/Z	输出
			L	L	H
L	H	L
			H	L	L
H	H	H

若增量式编码器在正常旋转时，/A相、/B相、/Z相分别为A相、B相、Z相的逻辑相反的信号，此时对A相、/A相单端信号进行异或非处理，输出的异或非处理信号为低电平信号，对B相、/B相单端信号进行异或非处理，输出的异或非处理信号为低电平信号，对Z相、/Z相单端信号进行异或非处理，输出的异或非处理信号也为低电平信号；若增量式编码器有断线非正常旋转时，若A相有断线，则此时A相与/A相单端信号的逻辑相同，此时对A相、/A相单端信号进行异或非处理，输出异或非处理信号为高电平信号；若B相有断线，则此时B相与/B相单端信号为逻辑相同的信号，此时对B相、/B相单端信号进行异或非处理，输出的异或非处理信号为高电平信号；若Z相有断线，则此时Z相、/Z相单端信号为逻辑相同的信号，此时对Z相、/Z相单端信号进行异或非处理，输出的异或非处理信号为高电平信号。若是A相、B相、Z相中有断线，则输出的异或非处理信号中就会有高电平信号，此时判定增量式编码器断线。

在一个实施例中，在判定增量式编码器断线之后，还包括：S700，输出相应的故障标志位。

例如：若增量式编码器中的A相有断线，则对A相和/A相单端信号进行异或非处理后，就会输出高电平信号，此时判定增量式编码器的A相断线，同时输出A相故障标志位；若增量式编码器中的B相有断线，则对B相和/B相单端信号进行异或非处理后，就会输出高电平信号，此时判定增量式编码器的B相断线，同时输出B相故障标志位；若增量式编码器中的Z相有断线，则对Z相和/Z相单端信号进行异或非处理后，就会输出高电平信号，此时判定增量式编码器的Z相断线，同时输出Z相故障标志位。使用者根据输出的故障标志位断定是哪相信号对应的线没有连接好，从而采取相应的应对措施。

在一个实施例中，参见图3，步骤S400之后还包括：

S500，对逻辑处理信号进行滤波处理，并输出滤波后的逻辑处理信号。

对逻辑处理后的逻辑处理信号进行滤波处理，以滤除掉干扰，达到抗干扰性强的效果。例如：若增量式编码器输出的有A相、B相、Z相差分信号，则对逻辑处理信号进行滤波处理的步骤包括：对A相和/A相单端信号进行逻辑处理后的逻辑处理信号进行滤波处理；对B相和/B相单端信号进行逻辑处理后的逻辑处理信号进行滤波处理；对Z相和/Z相单端信号进行逻辑处理后的逻辑处理信号进行滤波处理。

在一个实施例中，在步骤S500之后，还包括：

S600a，判断滤波后的逻辑处理信号中是否有预设逻辑信号；若有，则执行步骤S610a；若没有，则执行步骤S620a。

S610a，判定增量式编码器断线。

S620a，判定增量式编码器正常。

滤波后逻辑处理信号没有其他信号的干扰，能够更加准确的判断出输出的信号是否高电平信号，提高了断线检测的可靠性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。

在一个实施例中，如图5所示，还提供了一种增量式编码器断线检测系统，该系统包括：获取转换模块200，用于获取增量式编码器的多个差分信号，并将多个所述差分信号转换为相应单端信号，每个差分信号对应两个单端信号。逻辑处理模块400，用于根据每个差分信号对应的两个单端信号之间的逻辑特性对单端信号进行逻辑处理，输出逻辑处理信号。判断模块600，用于判断逻辑处理信号中是否有预设逻辑信号；若有，则判定增量式编码器断线；若没有，则判定增量式编码器正常。

本实施例中的增量式编码器断线检测系统，利用增量式编码器在正常旋转时，差分信号对应的两个单端信号为逻辑相反的信号，在非正常旋转时，差分信号对应的两个单端信号逻辑相同的逻辑特性进行断线检测，在对增量式编码器进行断线检测时只需进行一个逻辑处理，根据逻辑处理的结果就能判断出该增量式编码器是否断线，处理过程简单，克服传统断线检测实时性不高的问题，达到实时、可靠地检测出增量式编码器断线的效果。并且，本实施例中的系统可完全依靠硬件检测，系统结构简单，具有成本优势。

在一个实施例中，逻辑处理模块400包括逻辑处理单元410，用于根据每个差分信号对应的两个所述单端信号之间的逻辑特性对所述单端信号进行异或非处理，并输出异或非处理信号。判断模块600包括判断单元610，用于判断异或非处理信号中是否有高电平信号；若有，则判定增量式编码器断线，若没有，则判定增量式编码器正常。

在一个实施例中，还包括：输出模块700，用于输出相应的故障标志位。

在一个实施例中，还包括：过滤处理模块500，用于对逻辑处理信号进行滤波处理，并输出滤波后的逻辑处理信号。

在一个实施例中，判断模块600，还用于判断滤波后的逻辑处理信号中是否有预设逻辑信号；若有，则判定增量式编码器断线；若没有，则判定增量式编码器正常。

由于此系统解决问题的原理与前述一种增量式编码器断线检测方法相似，因此该系统的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种增量式编码器断线检测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取增量式编码器的多个差分信号，并将多个所述差分信号分别转换为相应的单端信号，每个所述差分信号对应两个所述单端信号；

根据每个所述差分信号对应的两个所述单端信号之间的逻辑特性对所述单端信号进行逻辑处理，输出逻辑处理信号；

判断所述逻辑处理信号中是否有预设逻辑信号；

若有，则判定所述增量式编码器断线；

若没有，则判定所述增量式编码器正常。

2.根据权利要求1所述的增量式编码器断线检测方法，其特征在于，还包括：

根据每个所述差分信号对应的两个所述单端信号之间的逻辑特性对所述单端信号进行异或非处理，并输出异或非处理信号；

判断所述异或非处理信号中是否有高电平信号；

若有，则判定所述增量式编码器断线；

若没有，则判定所述增量式编码器正常。

3.根据权利要求1或2所述的增量式编码器断线检测方法，其特征在于，在所述判定所述增量式编码器断线的步骤之后，还包括：

输出相应的故障标志位。

4.根据权利要求1所述的增量式编码器断线检测方法，其特征在于，在所述根据每个所述差分信号对应的两个所述单端信号之间的逻辑特性对所述单端信号进行逻辑处理，输出逻辑处理信号的步骤之后，还包括：

对所述逻辑处理信号进行滤波处理，并输出滤波后的逻辑处理信号。

5.根据权利要求4所述的增量式编码器断线检测方法，其特征在于，还包括：

判断所述滤波后的逻辑处理信号中是否有所述预设逻辑信号；

若有，则判定所述增量式编码器断线；

若没有，则判定所述增量式编码器正常。

6.一种增量式编码器断线检测系统，其特征在于，所述系统包括：

获取转换模块(200)，用于获取增量式编码器的多个差分信号，并将多个所述差分信号转换为相应单端信号，每个所述差分信号对应两个所述单端信号；

逻辑处理模块(400)，用于根据每个所述差分信号对应的两个所述单端信号之间的逻辑特性对所述单端信号进行逻辑处理，输出逻辑处理信号；

判断模块(600)，用于判断所述逻辑处理信号中是否有预设逻辑信号；若有，则判定所述增量式编码器断线；若没有，则判定所述增量式编码器正常。

7.根据权利要求6所述的增量式编码器断线检测系统，其特征在于，所述逻辑处理模块(400)包括逻辑处理单元(410)，用于根据每个所述差分信号对应的两个所述单端信号之间的逻辑特性对所述单端信号进行异或非处理，并输出异或非处理信号；

所述判断模块(600)包括判断单元(610)，用于判断所述异或非处理信号中是否有高电平信号；若有，则判定所述增量式编码器断线，若没有，则判定所述增量式编码器正常。

8.根据权利要求6或7所述的增量式编码器断线检测系统，其特征在于，还包括：输出模块(700)，用于输出相应的故障标志位。

9.根据权利要求6所述的增量式编码器断线检测系统，其特征在于，还包括：过滤处理模块(500)，用于对所述逻辑处理信号进行滤波处理，并输出滤波后的逻辑处理信号。

10.根据权利要求9所述的增量式编码器断线检测系统，其特征在于，所述判断模块(600)，还用于判断所述滤波后的逻辑处理信号中是否有所述预设逻辑信号；若有，则判定所述增量式编码器断线；若没有，则判定所述增量式编码器正常。