[发明专利]一种基于增量式光电编码器测量速度的方法

说明书

本发明具体涉及基于增量式光电编码器精确测量速度的方法，包括如下步骤：对增量式光电编码器的A相、B相信号进行异步信号同步化；对同步后的A相、B相信号进行滤波，生成滤波后的信号A1、B1；设置4bit的状态寄存器ab_state；设置A1信号、B1信号的正交采样个数为N；计数器开始计数，计时器开始计时：当ab_state等于0010、1011、1101或0100时，计数器递加1，当计数器计数值等于N时，计时器锁存计时时间T，同时计数器和计时器清零；由正交采样计数值N和计时时间T算出编码器正转的速度。本发明测量速度的方法，计数器和计时器都在同一个时钟信号的上升沿处理，速度测量准确度更高。

技术领域

本发明涉及运动控制系统的速度测量领域，尤其涉及基于增量式光电编码器精确测量速度的方法。

背景技术

在工业设备上，增量式光电编码器是一种使用非常广泛的速度传感器。工作时，可以输出两路相位差为90°的正交脉冲信号A和B，正转时，A超前B 90°；反转时，B超前A 90°；通过对A、B信号的脉冲计算，即可得出机械设备的速度信息，从而对其进行精确控制。

目前，对增量式光电编码器的速度测量一般有两种方法。第一种方法是用DSP或ARM的正交脉冲采集模块先对编码器的AB脉冲进行采集，然后计算出在一定采样时间内采集到的脉冲个数或者计算出采集固定脉冲个数所需要的时间，从而根据光电编码器的分辨率计算出速度。但由于DSP或ARM本身固有的缺陷，在采样时间的开头和结尾可能有不完整的脉冲，所以计算一定采样时间内采集到的脉冲个数最大可能有2个脉冲的误差；而计算采集固定脉冲个数所需要的时间也可能有最大1个时间单位的偏差问题。

第二种方法是用FPGA先对编码器AB脉冲进行解码，解出正交脉冲的方向和脉冲，然后再计算出一定采样时间内采集到的脉冲个数，其中采集到的脉冲个数为采样时间内的整数个脉冲加上在采样时间头和尾多出来的不是整数个的脉冲，其中不是整数个脉冲的算法为采样开始到第一个脉冲的上升沿计时T1，采样结束到最后一个脉冲的上升沿计时T2，第一个脉冲上升沿到第二个脉冲上升沿计时T0，则采样时间内不是整数个脉冲的个数为（T1+T2）/T0,然后再根据光电编码器的分辨率计算出速度。但这种方法要用FPGA对编码器的AB脉冲先进行解码，而这个解码过程本身比较繁琐，比较占用FPGA的资源；解码后算出的采样开头和结尾的不是整数个的脉冲的个数只有在编码器匀速运转的情况下才准确，在加减速的情况下就非常不准确了。虽然比第一种方法有所改进，但还是有很大的局限性。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种基于增量式光电编码器测量速度的方法，在高速、低速或者变速时都能高精度的测量出速度，速度测量的准确度更高。

本发明的技术方案如下：

一种基于增量式光电编码器测量速度的方法，包括如下步骤：

S1：对增量式光电编码器的A相、B相信号进行异步信号同步化；

S2：对同步后的A相、B相信号进行滤波，生成滤波后的信号A1、B1，消除可能出现的干扰信号；

S3：设置4bit的状态寄存器ab_state，其中bit[0]表示当前时钟信号上升沿B1信号的状态值，bit[1]表示当前时钟信号上升沿A1信号的状态值，bit[2]表示上一时钟信号上升沿B1信号的状态值，bit[3]表示上一时钟信号上升沿A1信号的状态值；

S4：设置A1信号、B1信号的正交采样个数为N；

S5：计数器开始计数，计时器开始计时：当ab_state等于0010、1011、1101或0100时，表示编码器正在正向运转点，计数器开始计数且同时计数器开始计时，每遇到ab_state等于0010、1011、1101或0100时，计数器递加1，当计数器计数值等于N时，计时器锁存计时时间T，同时计数器和计时器清零；