本发明专利技术公开了一种伺服电机内置编码器信号处理电路及其信号处理方法。所述电路用于对同一编码器的输入信号Asinα、Bcosα、R进行了位置信息、校验信息的冗余控制并由此生成数字信号；所述数字信号以报文的形式通过现场总线或实时以太网传递给伺服电机驱动器。所述电路包括方波信号转换器、分别表征两个通道的两个信号处理器、仲裁器。Asinα、Bcosα、R通过方波信号转换器转换成方波信号后，分别通过两个信号处理器形成两个待传输信号。两个待传输信号相同时，仲裁器将两个通道中的位置信息叠加到标准报文字段中输出，形成的数据流通过现场总线或实时以太网传递给伺服电机驱动器。本发明专利技术还公开所述电路的信号处理方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种信号处理电路及其信号处理方法，尤其设及一种伺服电机内置编 码器信号处理电路及其信号处理方法。
技术介绍
伺服电机内置编码器的输出信号在没有获得数字化传输之前，要么是模拟量信 号，要么TTL方波信号。根据内置编码器（传感器）的不同，输出信号的形式有所差别： USIN/C0S编码器：增量编码器A/B(l化P)+绝对位置C/D(l化P)+参考点（R); 2、SIN/C0S编码器：增量编码器A/B(1化P) +参考点佩； 3、EnDat编码器：串行输出的SIN/C0S增量编码器A/B(l化P); 4、SIN/C0S编码器：增量编码器A/B(1 化P)+SSI; 5、绝对值编码器：SSI; W08] 6、旋转变压器：AP+AN;BP+BN; 7、ITL编码器：1TL方波A/B灯TL)+Z灯化）。 伺服电机内置的编码器输出信号能否实现数字化传输，是决定一个数控系统是否 是全数字交流伺服数控系统的标志。发改高改字巧014]2072号文件规定：实现交流伺服驱 动内部控制及测量器的全数字化，采用现场总线的数字化控制接口技术。运里说的测量器 指的就是伺服电机内置编码器，它是用来测量实际位置值和实际速度值的传感器。 1] 全数字交流伺服数控系统通过内置编码器的伺服电机12与伺服电机驱动器11的 配合实现，如图1、图2所示。伺服电机12包括内置编码器信号处理121、电机线圈14、电机 制动15、电机溫度测量化TY) 16。内置编码器信号处理121接收编码器信号，处理后通过接 口 13、现场总线或实时W太网传输至伺服电机驱动器11。电机线圈14、电机制动15通过电 机及动力电源接口 17连接至伺服电机驱动器11。另外，内置编码器信号处理121内可包 括对主轴电机内部溫度传感器的控制，如图2所示的PTC和KTY16W及如图1所示的KTY 16。
技术实现思路
本专利技术提供一种实现编码器信号数字化安全传输的伺服电机内置编码器信号处 理电路及其信号处理方法。 本专利技术的解决方案是：一种伺服电机内置编码器信号处理电路，其用于对同一编 码器的输入信号Asina、Bcosa、R进行了位置信息、校验信息的冗余控制并由此生成数字 信号；所述数字信号W报文的形式通过现场总线传递给伺服电机驱动器；所述编码器信号 处理电路包括：方波信号转换器，其用于将编码器输入信号Asina、Bcosa、R并分别转换 成方波信号；其中，A、B分别表示S相交流电中的A相信号、B相信号，a表示一个信号周 期内的电气角，R表示编码器每圈经历的绝对位置参考点；信号处理器一，其表征通道一， 用于将转换成方波信号的编码器输入信号Asina、Bcosa、R处理成待传输信号一；信号处 理器二，其表征通道二，用于将转换成方波信号的编码器输入信号Asina、Bcosa、R处理 成待传输信号二；仲裁器，其用于判断两个待传输信号是否相同，如相同则将两个通道中的 位置信息叠加到标准报文字段中输出，形成的数据流通过现场总线或实时W太网传递给伺 服电机驱动器。 作为上述方案的进一步改进，所述信号处理器一包括：倍频器一，其用于对编码器 输入信号Asina、Bcosa进行4倍频；参考点寄存器一，其用于记载编码器输入信号R并形 成编码器每圈经历的绝对位置轨迹一；粗计数器一，其用于根据绝对位置轨迹一对4倍频 后的编码器输入信号Asina、Bcosa计算出粗位置值一，并根据所述粗位置值一衍生出速 度值一，所述粗位置值一、所述速度值一依次形成代码一；CRC校验器一，其用于在所述代 码一的最低位设置校验码形成所述待传输信号一，所述待传输信号一的一个周期内容为： 粗位置值一、速度值一、状态值一； 对应地，所述信号处理器二包括：倍频器二，其用于对编码器输入信号Asin曰、 Bcosa进行4倍频；参考点寄存器二，其用于记载编码器输入信号R并形成编码器每圈经 历的绝对位置轨迹二；粗计数器二，其用于根据绝对位置轨迹一对4倍频后的编码器输入 信号Asina、Bcosa计算出粗位置值二，并根据所述粗位置值二衍生出速度值二，所述粗 位置值二、所述速度值二依次形成代码二；CRC校验器二，其用于在所述代码二的最低位设 置校验码形成所述待传输信号二，所述待传输信号二的一个周期内容为：粗位置值二、速度 值二、状态值二。 优选地，所述信号处理器一还包括精细计数器；所述精细计数器根据公式（1)获 得机械角公式（1)，其中，N为编码器的分辨率，每转信号 周期数；Z为活动的信号周期数量；a为一个信号周期内的电气角，As 为一个信号周期内的机械角；所述精细计数器还根据公式（2)获得转速n:打=-乃,,WJ 東评N观 公式（2)，所述精细计数器根据机械角A,和转速n对所述粗位置值一插值细分形成所述精 细位置值，使所述代码一的一个周期内的内容变更成粗位置值一、速度值一、精细位置值， 相应的所述待传输信号一的一个周期内的内容变更成粗位置值一、速度值一、精细位置值、 状态值一。 优选地，所述信号处理器一集成为忍片CPU1，所述信号处理器二集成为忍片 CPU2，所述仲裁器设置有总线接口并与所述总线接口集成为忍片CPU3。 优选地，所述信号处理器一与所述信号处理器二一同集成为忍片CPU4,所述仲裁 器设置有总线接口并与所述总线接口集成为忍片CPU3。 优选地，所述信号处理器一、所述信号处理器二、所述仲裁器一同集成为忍片 CP呪。 作为上述方案的进一步改进，所述编码器信号处理电路还包括溫度传感器信号 器，所述溫度传感器信号器用于测量电机定子线圈的溫度，得到的溫度值作为传输报文的 组成成分，属于数据流的一个周期传送信息："待传输信号一、待传输信号二、溫度值"。 本专利技术还提供一种伺服电机内置编码器信号处理方法，其用于对同一编码器的输 入信号Asina、Bcosa、R进行了位置信息、校验信息的冗余控制并由此生成数字信号；所 述数字信号W报文的形式通过现场总线传递给伺服电机驱动器；所述编码器信号处理方法 包括W下步骤：将编码器输入信号Asina、Bcosa、R并分别转换成方波信号；其中，A、B分 别表示S相交流电中的A相信号、B相信号，a表示一个信号周期内的电气角，R表示编码 器每圈经历的绝对位置参考点；采用通道一将转换成方波信号的编码器输入信号Asina、 Bcosa、R处理成待传输信号一；采用通道二将转换成方波信号的编码器输入信号Asina、 Bcosa、R处理成待传输信号二；判断两个待传输信号是否相同，如相同则将两个通道中的 位置信息叠加到标准报文字段中输出，形成的数据流通过现场总线或实时W太网传递给伺 服电机驱动器。 作为上述方案的进一步改进，所述待传输信号一的处理步骤包括：对编码器输入 信号Asina、Bcosa进行4倍频；记载编码器输入信号R并形成编码器每圈经历的绝对位 置轨迹一；根据绝对位置轨迹一对4倍频后的编码器输入信号Asina、Bcosa计算出粗位 置值一，并根据所述粗位置值一衍生出速度值一，所述粗位置值一、所述速度值一依次形成 代码一；在所述代码一的最低位设置校验码形成所述待传输信号一，所述待传输信号一的 一个周期内容为：粗位置值一、速度值一、状态值一；对应地，所述待传输信号二的处理步骤包括：对编码器本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种伺服电机内置编码器信号处理电路，其用于对同一编码器的输入信号Asinα、Bcosα、R进行了位置信息、校验信息的冗余控制并由此生成数字信号；其特征在于：所述数字信号以报文的形式通过现场总线或实时以太网传递给伺服电机驱动器；所述编码器信号处理电路包括：方波信号转换器，其用于将编码器输入信号Asinα、Bcosα、R并分别转换成方波信号；其中，A、B分别表示三相交流电中的A相信号、B相信号，α表示一个信号周期内的电气角，R表示编码器每圈经历的绝对位置参考点；信号处理器一，其表征通道一，用于将转换成方波信号的编码器输入信号Asinα、Bcosα、R处理成待传输信号一；信号处理器二，其表征通道二，用于将转换成方波信号的编码器输入信号Asinα、Bcosα、R处理成待传输信号二；仲裁器，其用于判断两个待传输信号是否相同，如相同则将两个通道中的位置信息叠加到标准报文字段中输出，形成的数据流通过现场总线或实时以太网传递给伺服电机驱动器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：文长明，文可，
申请(专利权)人：中工科安科技有限公司，文长明，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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