CN107748729A - 一种绝对值编码器及对其输出信号进行处理的方法、装置 - Google Patents

一种绝对值编码器及对其输出信号进行处理的方法、装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种对绝对值编码器输出信号进行处理的方法，包括步骤：接收绝对值编码器串行接口输出的具有第一波特率的数字信号；采用第一采样率对输出的数字信号进行模拟化处理，获得对应的模拟信号；采用带通滤波器对模拟信号进行滤波处理，滤除其中的噪声以及干扰信号，获得滤波后的模拟信号；采用模数变换模块对滤波后的模拟信号进行量化还原，形成具有第一波特率的数字还原信号；将数字还原信号输送给所述绝对值编码器的处理模块。本发明还公开了相应的装置及绝对值编码器。实施本发明，可以减少数据帧的丢失，确保电机平稳运行。

Description

一种绝对值编码器及对其输出信号进行处理的方法、装置
技术领域
本发明涉及工业控制领域，特别涉及一种绝对值编码器及对其输出信号进行处理的方法、装置。
背景技术
在现有技术中，可以通过伺服绝对值编码器（例如，其波特率为2.5Mbps）实时读取电机的绝对位置，对数据传输的可靠性要求非常高，任何一次数据的丢失都会造成运算偏差，从而导致电机运行不平稳。总线驱动器及电机本身干扰以及外部干扰较大，导致从电机串行传输给驱动器的绝对值数据在编码器电缆传输过程中其信号会出诸如被干扰、抖动、携带高频噪声等情形，在现实中，编码器信号在长距离的工业环境中传输，有效信号均会携带很多高频噪声和抖动等。
而在现有技术中，一般是把受干扰导致出错的数据帧滤除掉，但是，在该通讯链路里，每一帧数据都非常重要，现在伺服设置的阀值是连续丢5帧则强制伺服停机，这样会造成电机运行不平稳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种绝对值编码器及对其输出信号进行处理的方法、装置，可以把传输过程中受干扰的数据帧实现高保真的还原，从而减少数据帧的丢失，确保电机平稳运行。
为了解决上述技术问题，本发明的实施例的一方面提供一种对绝对值编码器输出信号进行处理的方法，包括如下步骤：
接收绝对值编码器串行接口输出的具有第一波特率的数字信号，所述数字信号在传输过程中会携带有噪声及干扰信号；
采用第一采样率对所述输出的数字信号进行模拟化处理，获得所述输出的数字信号对应的模拟信号；
采用带通滤波器对所述模拟信号进行滤波处理，滤除所述模拟信号中的噪声以及干扰信号，获得滤波后的模拟信号；
采用模数变换模块对所述滤波后的模拟信号进行量化还原，形成具有第一波特率的数字还原信号；
将所述数字还原信号输送给所述绝对值编码器的处理模块。
其中，对所述输出的数字信号进行模拟化处理的步骤包括：
把所述数字信号中每一单位数字量处理成一个8位、12位或者16位等宽度的模拟量。
其中，所述带通滤波器为FIR带通滤波器或IIR带通滤波器，所述带通滤波器的通带截止频率为5MHz，阻带衰减大于10db。
其中，所述第一采样率为40MHZ，所述第一波特率为2.5Mbps。
相应地，本发明实施例还提供一种对绝对值编码器输出信号进行处理的装置，包括：
模拟化模块，用于接收绝对值编码器串行接口模块输出的具有有第一波特率的数字信号，并采用第一采样率对所述数字信号进行模拟化处理，获得所述输出的数字信号对应的模拟信号，其中，所述数字信号在传输过程中会携带有噪声及干扰信号；
滤波模块，用于对所述模拟信号进行滤波处理，滤除所述模拟信号中的噪声以及干扰信号，获得滤波后的模拟信号；
模数变换模块，用于对所述滤波后的模拟信号进行量化还原，形成具有第一波特率的数字还原信号，并输送给所述绝对值编码器的处理模块。
其中，所述模拟化模块通过下述方式对所述输出的数字信号进行模拟化处理：
把所述数字信号中每一单位数字量处理成一个8位、12位或者16位等宽度的模拟量。
其中，所滤波模块为FIR（Finite Impulse Response，有限脉冲响应）带通滤波器或IIR（Infinite Impulse Response，无限脉冲响应）带通滤波器，所述带通滤波器的通带截止频率为5MHz，阻带衰减大于10db。
其中，所述第一采样率为40MHZ，所述第一波特率为2.5Mbps。
相应地，本发明实施例的再一方面，还提供一种绝对值编码器，其至少包括编码器串行接口模块以及编码器处理模块，其中，在所述编码器串行接口模块以及编码器处理模块之间进一步设置有前述的对绝对值编码器输出信号进行处理的装置。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明的实施例，首先把绝对值编码器串行接口输出的数字信号（在传输过程中受干扰）进行模拟化成模拟信号，然后利用带通滤波器对各频段做准确衰减抑制滤波的特点，对该模拟信号进行滤波处理；最后再利用模数变换模块将滤波后的模拟信号变换为数字信号，从而把把受干扰的数据真实有效的还原回来，可以减少数据帧的丢失，能确保电机平稳运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明提供的一种对绝对值编码器输出信号进行处理的方法的一个主流程示意图；
图2是本发明提供的一种对绝对值编码器输出信号进行处理的装置的应用环境示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
如图1所示，示出了本发明提供的一种对绝对值编码器输出信号进行处理的方法的一个主流程示意图。在该实施例中，该方法包括如下的步骤：
步骤S10，接收绝对值编码器串行接口输出的具有第一波特率的数字信号，所述数字信号在传输过程中会携带有噪声及干扰信号，例如，在一个例子中，该第一波特率为2.5Mbps；该数字信号为波特率为2.5Mbps的串行编码器信号。
步骤S11，采用第一采样率对所述输出的数字信号进行模拟化处理，获得所述输出的数字信号对应的模拟信号；在一个例子中，所述第一采样率为40MHz高采样率；
可以理解的是，在本发明中，不采用传统数字信号的读取电平方式，而是把这个携带了较多噪声的2.5MHz的数字信号当成模拟信号处理，认为链路层传输的信号就是个模拟量，而不是个数字量，在此步骤中，收到的信号将不再是简单的0、1数字电平，因为采数字信号假设采样时刻的信号是被干扰的，则必错，必会丢包。而是把其当成模拟量处理，把高频噪声、抖动等一并采集；
具体地，所述模拟化的过程即把所述数字信号中每一单位数字量（bit）处理成一个8位、12位或者16位等宽度的模拟量。具体处理成多少位可根据成本跟滤波效果的性价比决定，理论上位数越高越好，占用的CPLD等资源也就越多，成本也就越高。例如，在一个例子中，把数字信号处理成16位宽度的模拟量，即相当于把串行的单位数字量（携带噪声的）处理成一个16bit宽度的模拟量。
步骤S12，采用带通滤波器对所述模拟信号进行滤波处理，滤除所述模拟信号中的噪声以及干扰信号，获得滤波后的模拟信号；3所述带通滤波器为FIR带通滤波器或IIR带通滤波器，在一个例子中，所述带通滤波器的通带截止频率为5MHz，阻带衰减大于10db，输入输出数据位宽均为16位，通过该带通滤波器的处理，可以实现对高频噪声、抖动等作衰减抑制，高保真还原真正有效的编码器信号。
步骤S13，采用模数变换模块对所述滤波后的模拟信号进行量化还原，形成具有第一波特率的数字还原信号；例如，在一个例子中，将其还原成波特率为2.5Mz的数字信号。
步骤S14，将所述数字还原信号输送给所述绝对值编码器的处理模块。
如图2所示，示出了本发明提供的一种对绝对值编码器输出信号进行处理的装置的应用环境示意图。在该实施例中，该装置应用于绝对值编码器中，所述绝对值编码器至少包括编码器串行接口模块2以及编码器处理模块3，其中，在所述编码器串行接口模块2以及编码器处理模块3之间进一步设置有对绝对值编码器输出信号进行处理的装置1。
具体地，所述装置1包括：
模拟化模块10，用于接收绝对值编码器串行接口模块2输出的具有有第一波特率的数字信号，并采用第一采样率对所述数字信号进行模拟化处理，获得所述输出的数字信号对应的模拟信号，其中，所述数字信号在传输过程中会携带有噪声及干扰信号；
滤波模块11，用于对所述模拟信号进行滤波处理，滤除所述模拟信号中的噪声以及干扰信号，获得滤波后的模拟信号；
模数变换模块12，用于对所述滤波后的模拟信号进行量化还原，形成具有第一波特率的数字还原信号，并输送给所述绝对值编码器的处理模块3。
其中，所述模拟化模块10通过下述方式对所述输出的数字信号进行模拟化处理：
把所述数字信号中每一单位数字量处理成一个8位、12位或者16位等宽度的模拟量。
其中，所滤波模块11为FIR带通滤波器或IIR带通滤波器，所述带通滤波器的通带截止频率为5MHz，阻带衰减大于10db。
其中，所述第一采样率为40MHZ，所述第一波特率为2.5Mbps。
更多的细节，可参考前述对图1的描述，在此不进行赘述。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明的实施例，首先把绝对值编码器串行接口输出的数字信号（在传输过程中受干扰）进行模拟化成模拟信号，然后利用带通滤波器对各频段做准确衰减抑制滤波的特点，对该模拟信号进行滤波处理；最后再利用模数变换模块将滤波后的模拟信号变换为数字信号，从而把把受干扰的数据真实有效的还原回来，可以减少数据帧的丢失，能确保电机平稳运行。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种对绝对值编码器输出信号进行处理的方法，其特征在于，包括如下步骤：
接收绝对值编码器串行接口输出的具有第一波特率的数字信号，所述数字信号在传输过程中会携带有噪声及干扰信号；
采用第一采样率对所述数字信号进行模拟化处理，获得所述数字信号对应的模拟信号；
采用带通滤波器对所述模拟信号进行滤波处理，滤除所述模拟信号中的噪声以及干扰信号，获得滤波后的模拟信号；
采用模数变换模块对所述滤波后的模拟信号进行量化还原，形成具有第一波特率的数字还原信号；
将所述数字还原信号输送给所述绝对值编码器的处理模块。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述数字信号进行模拟化处理的步骤包括：
把所述数字信号中每一单位数字量处理成一个8位、12位或者16位等宽度的模拟量。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述带通滤波器为FIR带通滤波器或IIR带通滤波器，所述带通滤波器的通带截止频率为5MHz，阻带衰减大于10db。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一采样率为40MHZ，所述第一波特率为2.5Mbps。
5.一种对绝对值编码器输出信号进行处理的装置，其特征在于，包括：
模拟化模块，用于接收绝对值编码器串行接口模块输出的具有有第一波特率的数字信号，并采用第一采样率对所述数字信号进行模拟化处理，获得所述输出的数字信号对应的模拟信号，其中，所述数字信号在传输过程中会携带有噪声及干扰信号；
滤波模块，用于对所述模拟信号进行滤波处理，滤除所述模拟信号中的噪声以及干扰信号，获得滤波后的模拟信号；
模数变换模块，用于对所述滤波后的模拟信号进行量化还原，形成具有第一波特率的数字还原信号，并输送给所述绝对值编码器的处理模块。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述模拟化模块通过下述方式对所述输出的数字信号进行模拟化处理：
把所述数字信号中每一单位数字量处理成一个8位、12位或者16位等宽度的模拟量。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所滤波模块为FIR带通滤波器或IIR带通滤波器，所述带通滤波器的通带截止频率为5MHz，阻带衰减大于10db。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一采样率为40MHZ，所述第一波特率为2.5Mbps。
9.一种绝对值编码器，其至少包括编码器串行接口模块以及编码器处理模块，其特征在于，在所述编码器串行接口模块以及编码器处理模块之间进一步设置有如权利要求5-8任一项所述的对绝对值编码器输出信号进行处理的装置。
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