[发明专利]高速莫尔条纹细分装置及其细分方法

说明书

本发明提供一种高速莫尔条纹细分装置及其细分方法，其中的装置包括发光二极管、码盘、光栅、光电接收管和微处理器；发光二极管发出的光束经过码盘和光栅后入射至光电接收管，精码信号首先传输至速度测量电路对编码器的实际转速进行测量；当编码器的实际转速与预设转速相同时，对粗码信号进行粗码译码处理；若精码信号未失真，则进行精码细分处理；若精码信号失真，则计算失真的精码信号的放大倍数并将放大倍数写进OPA放大器终端中，放大后的精码信号进行精码细分处理；在微处理器中对精码信号和进粗码信号进行精粗校正衔接处理后得到二进制角度通过通信电路进行输出。本发明减小了硬件电路成本，解决了现有技术中电路体积大的缺点。

技术领域

本发明涉及光电位移精密测量技术领域，特别涉及一种高速莫尔条纹细分装置及其细分方法。

背景技术

光电编码器是集光、机、电于一体的数字化测角装置，基于莫尔条纹的光电编码器因具有响应速度快，工作稳定精度高等优点，而被广泛使用。光电编码器的处理电路都是先将莫尔条纹信号利用AD采集进入微处理(ARM、DSP或FPGA)然后再进行处理。但是由于AD的采集速度有限，而码盘和光栅刻线越来越密集，线条越来越细，当光电编码器的转速提高，产生莫尔条纹速度变快，AD采样会出现欠采样，导致采集的莫尔条纹信号失真，莫尔条纹细分得到的精码精度降低，光电编码器的精度随之降低。在一些高转速应用场合，只能尽量保证光电编码器功能正常，精度无法得到保证，更严重的情况功能都无法得到保证，出现光电编码器输出角度跳数的问题。目前主要的解决方法是，选取转换速度高的AD或多个单通道AD两种方法。对于第一种方法，高转换速度AD价格昂贵，增加了成本；而第二种方法，是用数量换速度，采集信号需要多个单通道AD，既增加了处理电路的体积，又增加了成本。因此以上提到的两种方法都存在增加了处理电路成本的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提出一种高速莫尔条纹细分装置及其细分方法，通过建立光电编码器转速与AD采集信号的对应关系，判断AD采集得到的信号是否欠采样，如果欠采样对AD采集得到信号进行放大后再细分，避免了因AD欠采样带来的莫尔条纹细分误差，本发明利用微处理器内部的放大器终端(OPA)，相对放大算法，处理速度快，同时利用微处理器内部的电压比较器终端(CMP)测量光电编码器转速，避免转速误判问题。解决了现有技术中成本高，和电路体积变大的缺点。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供一种高速莫尔条纹细分装置，包括发光二极管、码盘、光栅、光电接收管和微处理器；

发光二极管发出的光束经过码盘和光栅后入射至光电接收管中，经过光电接收管将莫尔条纹转换为电信号传输至微处理器中，莫尔条纹包括粗码信号和精码信号；

微处理器包括：AD采集电路、速度测量电路、OPA放大器终端和通信电路；

精码信号首先传输至速度测量电路对编码器的实际转速进行测量；

当编码器的实际转速与预设转速相同时，通过AD采集电路对精码信号和粗码信号分别进行采集。

粗码信号经过AD采集电路后进行粗码译码处理；

精码信号经过AD采集电路后，判断精码信号是否失真：

若精码信号未失真，则进行精码细分处理；

若精码信号失真，则计算失真的精码信号的放大倍数并将放大倍数写进OPA放大器终端中，通过OPA放大器终端进行精码信号放大处理；放大后的精码信号进行精码细分处理；

在微处理器中对进行细分处理后的精码信号和进行译码处理后的粗码信号进行精粗校正衔接处理后得到二进制角度通过通信电路进行输出。

优选地，速度测量电路将莫尔条纹整形成方波，再通过微处理器定时计数的方式获得方波的频率ω；

方波频率ω与编码器转速之间的关系如下式所示：