[发明专利]一种兼容式码盘测角装置

说明书

技术领域

本发明属于复合测试环境的惯性测试设备，具体地涉及包括两种类型位置编码器的数据采集装置。

背景技术

位置编码器是工业自动控制中重要的反馈环节执行元件，目前常用的位置测量元件有旋转变压器、感应同步器、光电编码器等。这几种传感器因它们不同的特点而用在不同的场合。其中光电编码器由于具有精度高、抗干扰能力强、工作可靠性好、接口简单、体积小、重量轻和易于维护等优点,因而在雷达、机器人、回转台、数控机床等领域获得了非常广泛的应用。增量式编码器以互补脉冲形式输出相对位置,其脉冲频率随着编码器分辨率的提高而增高,过高频率的脉冲信号将给处理和传输带来困难。绝对式编码器输出绝对位置,其信号输出形式有串行和并行两种接口。并行接口由于占用太多的数据线,因而高精度的编码器一般采用串行输出。同步串行通信比异步串行通信的速度要快,因而同步串行接口(SSI)以及在此基础上发展起来的Endat、BISS等协议在光电编码器上得到了广泛应用。目前的大多数数字运动控制器多选用国内外通用DSP运动控制模板产品，其反馈输入接口模块化度较低，接口类型单一，使系统对用户设备测试新要求的适应性、配置灵活性受到限制，智能化程度不高。由此造成设备研制周期长、可靠性不高、售后服务成本上升等问题。并且国内在惯性测试与运动仿真设备的多功能，组合化方面更落后于国外先进水平，研制的设备功能往往较单一，在运动的组合化，测试方式的组合化方面不但落后于国外水平，而且也落后于国内对此类设备的需求，特别是复合测试环境的惯性测试设备方面，国内基本上还是空白，而随着惯性技术和国防工业的发展，对此类设备的需求也越来越强烈。鉴于此提出一种基于FPGA的新接口，来实现对这以上几种通用的位置编码器的信号的采集与处理。

发明内容

一种兼容式码盘测角装置，其特征在于：包括绝对式码盘和增量式码盘，所述测角装置包括码盘输入接口、信号处理电路、FPGA内逻辑处理电路和输出信号接口。

绝对式码盘的信号处理电路由差分信号驱动电路、FPAG内协议解析控制器、DSP总线译码和并行接口组成，通过配置实现了对绝对位置式光电编码器进行位置读数,采用点对点连接,通过遵循差分信号标准的收发元件驱动电路，在协议解析控制器的同步时钟激励下，包括位置值和参数的数据可以实现在编码器和FPGA之间的双向传输。

增量式码盘信号处理电路由差分信号驱动电路、滤波电路、四细分及辨向电路、24位可逆计数器组成，码盘信号的输入处理由滤波电路实现，处理后的正交信号通过有限状态机实现辨向和计数；所述滤波电路由施密特触发器与数字延迟滤波器构成,用于抑制混入正交信号的噪声。

附图说明

图1为本发明的测角系统结构图；

图2为本发明的增量式系统功能框图；

图3为本发明的增量式系统的数字滤波原理图；

图4为本发明的增量式系统的处理模块状态转换图；

图5为本发明的绝对式系统功能框图；

图6为本发明的绝对式系统控制时序图。

具体实施方式

本发明的目的是为了提供一种兼容绝对式，增量式光电编码器的测角系统。本测角系统主要包括码盘输入接口，各部分信号处理电路，FPGA内逻辑处理电路组成，输出接口信号组成。系统结构图1如下：

测量元件的类型选择及转换利用FPGA可灵活配置的功能来实现。下面将分别介绍几种测量元件的信号处理原理及转换方式。

增量式光电编码器测量系统实现