CN216116072U - 一种基于EtherCAT接口的绝对式编码器采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种基于EtherCAT接口的绝对式编码器采集装置涉及编码器采集装置技术领域；所述绝对式编码器采集装置包括保护机构和控制机构，所述保护机构的内部固定连接有控制机构,所述控制机构包括承载板，所述承载板的顶部分别连接有主控芯片、采集卡、上级插口、存储装置和光栅接口，所述采集卡与主控芯片互联，所述主控芯片分别与上级插口、存储装置和光栅接口连接,所述保护机构包括保护外壳，所述保护外壳的两侧均固定连接有连接翼。该基于EtherCAT接口的绝对式编码器采集装置，通过将采集卡采集的信号分为十路光栅信号，并使用BISS‑C、EnDat或SSI其中的一种协议进行传输，且通过插接口进行分路，十路数据同步采集，达到了满足了多轴控制需求的效果。

Description

一种基于EtherCAT接口的绝对式编码器采集装置

技术领域

本实用新型一种基于EtherCAT接口的绝对式编码器采集装置涉及编码器采集装置技术领域。

背景技术

早期采用增量式结构，输出为A，B，Z三路TTL信号，采集装置通过读取ABZ信号脉冲个数，来确定位置信息，其所获得的位置信息为相对位置。而绝对式编码器及光栅是一种绝对位置反馈装置，任何时候，只需要读取编码器给出的位置，既可得到当前绝对位置。绝对式编码器输出一般采用BISS/EnDat或SSI三种形式。

由于BISS、EnDat、SSI接口均为通信形式，因此，传统编码器采集卡不能够对位置信息进行采集。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于EtherCAT接口的绝对式编码器采集装置，能够读取BISS/EnDat/SSI通信协议信息，通过EtherCAT接口，送入上位机，具备可对位置信息进行采集等优点，解决了上述背景技术中提到的传统编码器采集卡不能够对位置信息进行采集的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于EtherCAT接口的绝对式编码器采集装置，包括保护机构和控制机构，所述保护机构的内部固定连接有控制机构；

所述保护机构包括保护外壳，所述保护外壳的两侧均固定连接有连接翼，所述保护机构的正面开设有插接口，所述保护外壳的背面开设有贯穿孔；

所述控制机构包括承载板，所述承载板的顶部分别连接有主控芯片、采集卡、上级插口、存储装置和光栅接口，所述采集卡与主控芯片互联，所述主控芯片分别与上级插口、存储装置和光栅接口连接；

所述采集卡采集的信号为十路绝对式光栅信号，绝对式光栅信号为BISS-C、EnDat或SSI协议之一的形式进行传输，所述BISS-C、EnDat或SSI协议时序进行数据采集，将采集到的十路信号进行打包，通过EhterCAT接口，送入上位机或驱动器。

优选的，所述插接口的总数量为十个，所述插接口分为两排，两排所述插接口等距分布。

优选的，所述主控芯片为FPGA芯片，所述主控芯片采集的信号分为十路线路进行传输，所述FPGA采用VHDL语言进行编码，按照BISS-C、EnDat或SSI协议时序进行数据采集，将采集到的10路信号进行打包。

优选的，所述上级插口为EhterCAT接口的ET1100型号，上级插口具有4个数据收发端口、8个FMMU单元、4KB控制寄存器、8KB过程数据存储器和支持64位的分布时钟。

优选的，所述ET1100带有2个MII接口，并外扩有2个物理层芯片，所述ET1100有4个物理通信端口，所述ET1100的4个物理通信端口，分别命名为端口0到端口3，每个端口均配置为MII接口或EBUS接口。

优选的，所述光栅接口分为十个接口，所述光栅接口与插接口的位置一一对应。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种基于EtherCAT接口的绝对式编码器采集装置，具备以下有益效果：

第一、本实用新型基于EtherCAT接口的绝对式编码器采集装置，提供了一种供用户二次开发的纯硬件设备，通过将采集卡采集的信号分为十路光栅信号，并使用BISS-C、EnDat或SSI其中的一种协议进行传输，且通过插接口进行分路，十路数据同步采集，达到了满足了多轴控制需求的效果，可对位置信息进行采集，解决了传统编码器采集卡不能够对位置信息进行采集的问题。

第二、本实用新型基于EtherCAT接口的绝对式编码器采集装置，通过ET1100带有2个MII接口，它们在硬件上实现了EtherCAT协议的数据链路层，外扩的2个物理层芯片实现了工业以太网的的物理层，网络接口由PHY和网络变压器组成，其中网络变压器的作用是实现隔离和阻抗匹配，主站PC与从站的数据通讯速率经测试可达到100Mbit/s，达到了同步速度和数据传输速度快的效果。

第三、本实用新型基于EtherCAT接口的绝对式编码器采集装置，通过设置EtherCAT接口的ET1100芯片，它具有4个数据收发端口、8个FMMU单元、4KB控制寄存器、8KB过程数据存储器、支持64位的分布时钟功能，达到了可进行星形拓扑连接，为远距离多轴控制提供更简单的方案的效果。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型芯片安装示意图；

图3为本实用新型基于ET1100的EtherCAT从站结构框图；

图4为本实用新型结构框架图；

图5为本实用新型应用示意图。

其中：1、保护机构；101、保护外壳；102、连接翼；103、插接口；2、控制机构；201、承载板；202、主控芯片；203、采集卡；204、上级插口；205、存储装置；206、光栅接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，一种基于EtherCAT接口的绝对式编码器采集装置，包括保护机构1，保护机构1的内部固定连接有控制机构2；

所述保护机构1包括保护外壳101，保护外壳101的两侧均固定连接有连接翼102，保护机构1的正面开设有插接口103，保护外壳101的背面开设有贯穿孔；

通过保护外壳101对整个装置进行保护，并通过连接翼102使整个装置方便进行安装，而保护外壳101后面的贯穿孔用于使上级插口204能够与上级设备进行连接；

所述控制机构2包括承载板201，承载板201的顶部分别连接有主控芯片202、采集卡203、上级插口204、存储装置205和光栅接口206，采集卡203与主控芯片202互联，主控芯片202分别与上级插口204、存储装置205和光栅接口206连接；

主控芯片202与采集卡203采用单独信号进行连接，从而提升信号采集的稳定性，采集绝对式编码器/光栅数据信息，通过FPGA进行协议解码后，将多路数据按照一定协议编码后，送入EtherCAT接口模块，EtherCAT接口模块通过底层协议打包后，送入外部接口输出，采集部分采用max3285作为采集电平转换芯片，采用双向二极管的防静电设计，可对位置信息进行采集，解决了传统编码器采集卡不能够对位置信息进行采集的问题；

采集卡203与光栅接口206进行连接，接口的尾端与插接口103位置相适配；

采集卡203采集的信号为十路绝对式光栅信号，绝对式光栅信号为BISS-C、EnDat或SSI协议之一的形式进行传输，BISS-C、EnDat或SSI协议时序进行数据采集，将采集到的十路信号进行打包，通过EhterCAT接口，送入上位机或驱动器。

具体的，插接口103的总数量为十个，插接口103分为两排，两排插接口103等距分布；

将插接口103设置成两排，从而能够有效的减少装置的长度，并方便进行线路的拔插和管理，使线路集中在一起。

具体的，主控芯片202为FPGA芯片，主控芯片202采集的信号分为十路线路进行传输；

十路绝对式光栅数据首先进行同步采集，采集之后数据进行存储，通过同步读取控制，将数据同步从存储器中读出，根据两路数据的数据延时进行计算，判断十路数据是否全部读取完成，当10路全部读取完成后，生成一个组数据，数据通过EtherCAT打包后，发送到EtherCAT发送模块，进行数据发送。

具体的，上级插口204为EhterCAT接口的ET1100型号，具有4个数据收发端口、8个FMMU单元、4KB控制寄存器、8KB过程数据存储器、支持64位的分布时钟；

ET1100是一款强大的EtherCAT从站控制器ESC专用芯片，具有丰富的接口资源，从而能够实现进行星形拓扑连接，为远距离多轴控制提供更简单的方案的效果。

具体的，ET1100带有2个MII接口，并外扩有2个物理层芯片，ET1100有4个物理通信端口，实现了工业以太网的的物理层，ET1100有4个物理通信端口，分别命名为端口0到端口3，每个端口均配置为MII接口或EBUS接口；

网络接口由PHY和网络变压器组成，其中网络变压器的作用是实现隔离和阻抗匹配，主站PC与从站的数据通讯速率可达到100Mbit/s，ET1100使用MII接口时，需要外接以太网物理层PHY芯片，PHYPORTS可由KS8721BL芯片来实现功能，PHY与ET1100之间是通过MII接口来连接的，为了降低处理/转发延时，ET1100的MII接口省略了发送FIFO。

具体的，光栅接口206分为十个接口，光栅接口206与插接口103的位置一一对应；

将光栅接口206与插接口103进行适配，从而在线路拔插的时候，保护外壳101能够对光栅接口206进行保护，避免光栅接口206多次拔插而导致松动。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于EtherCAT接口的绝对式编码器采集装置，包括保护机构(1)和控制机构(2)，其特征在于：所述保护机构(1)的内部固定连接有控制机构(2)；

所述保护机构(1)包括保护外壳(101)，所述保护外壳(101)的两侧均固定连接有连接翼(102)，所述保护机构(1)的正面开设有插接口(103)，所述保护外壳(101)的背面开设有贯穿孔；

所述控制机构(2)包括承载板(201)，所述承载板(201)的顶部分别连接有主控芯片(202)、采集卡(203)、上级插口(204)、存储装置(205)和光栅接口(206)，所述采集卡(203)与主控芯片(202)互联，所述主控芯片(202)分别与上级插口(204)、存储装置(205)和光栅接口(206)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于EtherCAT接口的绝对式编码器采集装置，其特征在于：所述插接口(103)的总数量为十个，所述插接口(103)分为两排，两排所述插接口(103)等距分布。

3.根据权利要求1所述的一种基于EtherCAT接口的绝对式编码器采集装置，其特征在于：所述主控芯片(202)为FPGA芯片，所述主控芯片(202)采集的信号分为十路线路进行传输。

4.根据权利要求1所述的一种基于EtherCAT接口的绝对式编码器采集装置，其特征在于：所述上级插口(204)为EhterCAT接口的ET1100型号，上级插口(204)具有4个数据收发端口、8个FMMU单元、4KB控制寄存器、8KB过程数据存储器和支持64位的分布时钟。

5.根据权利要求4所述的一种基于EtherCAT接口的绝对式编码器采集装置，其特征在于：所述ET1100带有2个MII接口，并外扩有2个物理层芯片，所述ET1100有4个物理通信端口。

6.根据权利要求1所述的一种基于EtherCAT接口的绝对式编码器采集装置，其特征在于：所述光栅接口(206)分为十个接口，所述光栅接口(206)与插接口(103)的位置一一对应。

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