[发明专利]兼容多种编码器与旋转变压器接口的信号处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及数控机床、机器人和伺服控制技术等领域，特别适用于检测不同执行机构的位置、速度、角度信号使用的多种编码器与旋转变压器时的一种具有兼容性的接口信号处理装置。

背景技术

在数控机床、机器人和伺服控制技术等领域中，位置控制、速度控制或角度控制系统的检测单元是不可缺少的组成部分，其检测到的位置、速度或角度信息作为闭环控制的反馈信号，提高设备的运动速度、精度以及效率。

目前市场上位置控制、速度控制或角度控制系统的检测单元主要采用以下三种元件：增量式编码器、绝对式编码器和旋转变压器。增量式编码器体积小、价格低、精度高、响应速度快、性能稳定，广泛应用于雷达、光电经纬仪、地面指挥仪、机器人、数控机床、伺服控制等领域；绝对式编码器由机械位置决定的每个位置绝对唯一、抗干扰性强，便于记忆和保存，可以直接读出绝对位置信息，没有累积误差，数据的可靠性高，广泛应用于各种工业系统中的角度、长度测量和定位控制，如数控机床和机器人等精度要求比较高的场合。旋转变压器是一种精密角度、位置、速度检测装置，适用于所有使用旋转编码器的场合，特别是高温、严寒、潮湿、高速、高震动等旋转编码器无法正常工作的场合。由于旋转变压器以上特点，可完全替代光电编码器，被广泛应用在伺服控制系统、机器人系统、机械工具、汽车、电力、航空航天、船舶、建筑等领域的角度、位置检测系统中。

为实现对增量式编码器和绝对式编码器的兼容，发明专利200810162067.X提出一种兼容多种编码器接口的交流伺服驱动器，该发明中所提出的驱动器能兼容增量式编码器和绝对式编码器；实用新型专利201020575348.0提出了一种兼容多种位置反馈并且支持多种总线协议的交流伺服驱动器。但这些专利都没有涉及到对旋转变压器兼容问题的解决。而数控机床、机器人和伺服控制技术等领域中，为了要满足控制系统对精度、速度、性能以及环境的要求，位置控制、速度控制或角度控制系统的检测单元将使用不同的检测元件，这就需要设计一种兼容多种增量式编码器、绝对式编码器和旋转变压器接口的信号处理装置。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供兼容多种编码器与旋转变压器接口的信号处理装置，以实现多种增量式编码器、绝对式编码器和旋转变压器与外接的运动控制单元连接，便于技术人员现场调试，提高信号处理装置的实用性和市场竞争力。

本发明的技术方案概述如下：

兼容多种编码器与旋转变压器接口的信号处理装置，至少包括信号输入接口模块1，信号调理电路模块2，FPGA电路模块3，信号输出接口模块4，其特征在于：该装置可以同时处理一种以上编码器与旋转变压器的信号，并且通过参数配置，选择输出一种或一种以上的信号处理的结果；信号输入接口模块1输出端与信号调理电路模块2输入端相连，信号调理电路模块2输出端与FPGA电路模块3输入管脚相连，FPGA电路模块3输出管脚与信号输出接口模块4相连；所述同时处理一种以上编码器与旋转变压器的信号是指多种编码器和旋转变压器信号的所有组合方式。

所述信号输入接口模块1至少包括增量式编码器信号输入接口11，绝对式编码器信号输入接口12，旋转变压器信号输入接口13。

所述信号调理电路模块2至少包括增量式编码器信号调理电路21，绝对式编码器信号调理电路22，旋转变压器信号调理电路23。

所述FPGA电路模块3至少包括增量式编码器信号处理单元31，绝对式编码器信号处理单元32，旋转变压器信号处理单元33，信号输出单元34，且根据编码器与旋转编码器输出信号的特点及数据格式，采用Verilog HDL硬件描述语言编程实现各个单元的逻辑功能；所述绝对式编码器信号处理单元32至少包括多摩川绝对式编码器信号处理单元321，海德汉绝对式编码器信号处理单元322。

所述信号输出接口模块4包括并行信号输出接口41和串行信号输出接口42。

所述增量式编码器信号调理电路21包括差分单端信号转换电路211，光电隔离电路212，反向施密特触发器213；增量式编码器信号输入接口11输出端与差分单端信号转换电路211的输入端相连，差分单端信号转换电路211的输出端与光电隔离电路212的输入端相连，光电隔离电路212的输出端与反向施密特触发器213的输入端相连，反向施密特触发器213的输出端与增量式编码器信号处理31输入端相连。

所述绝对式编码器信号输入接口12至少包括多摩川绝对式编码器信号输入接口121，海德汉绝对式编码器信号输入接口122。