[发明专利]绝对式光电编码器粗码译码电路及其粗码自适应采样的译码方法

说明书

技术领域

本发明属于光电轴角测量技术领域。

背景技术

光电轴角编码器，又称光电角位置传感器，是一种集光、机、电为一体的数字测角装置。由于它结构简单，分辨率高，精度高，因此已被广泛应用在精密角位置的测量、数控及数显系统中。光电轴角编码器分为绝对式光电轴角编码器和增量式光电轴角编码器。绝对式光电轴角编码器同增量式相比，具有固定零点，输出代码是轴角的单值函数，抗干扰能力强，掉电后再启动无须重新标定，无累积误差等优点，因此在国防、航天，及科研部门得到了广泛应用，但其缺点是制造工艺复杂，不易实现小型化。

在航天领域中，空间卫星光通信、天基激光武器等空间应用技术是当前世界各国重点发展的空间光电技术。其中，空间卫星之间进行精确的信息捕获、跟踪与瞄准成为发展这些空间对抗技术的关键技术难点，在恶劣的环境和复杂的条件下，由于光电编码器光电发射器件和光电接收器件的参数易受环境因素的影响，致使译码电路得到的光电流信号发生较大的变化，直接影响了译码电路的正常译码。同时长时间使用电子元器件的老化也会使光电信号的质量降低，影响其测角精度。为了保证高精度编码器在不同温度环境和长期使用后的测角精度，已有技术是提供一种绝对式光电编码器比较电压自调整方法及译码简化电路：在原有电路结构的基础上加入温度传感器，光电编码器粗码译码部分比较电压不再由固定电压源提供，而是由DAC芯片根据码盘所处的温度段、角度区间和具体读数头查表输出，其原理示意图如图1所示；中精码、精码采样差分放大电路采用功率更大、精度更高、温漂更小的电阻直接采样到合适电压范围来取代先采样再放大的模式。

在已有的技术中虽然解决了光电轴角编码器粗码在环境、温度的影响下波形的幅值可能会发生变化或波形整体向上或向下浮动以及译码出现跳码的问题，但也增加外扩非易失性Flash存储器和DAC模块，这使得系统结构并没有得到太多的简化。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的绝对式光电编码器粗码译码的比较电压靠查表获得操作复杂的问题，本发明提供一种绝对式光电编码器粗码译码电路及其粗码自适应采样的译码方法。

本发明的绝对式光电编码器粗码译码电路，

所述译码电路包括DSP处理器、光电码盘、粗码译码模块、A/D模块和精码及中精码译码模块；

光电码盘的电流信号输出端同时与粗码译码模块的电流信号输入端、精码及中精码译码模块的电流信号输入端和A/D模块的电流信号输入端连接；

粗码译码模块的粗码译码信号输出端与DSP处理器的粗码译码信号输入端连接，精码及中精码译码模块的精码及中精码译码信号输出端与DSP处理器的精码及中精码译码信号输入端连接，A/D模块的采样信号输出端与DSP处理器的采样信号输入端连接，DSP处理器对输入的采样信号进行处理输出比较电压给粗码译码模块。

绝对式光电编码器粗码自适应采样的译码方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：采用A/D模块对光电码盘的光电信号进行采样，使所述光电信号离散化，获得离散后的采样数据；

步骤二：对离散后的采样数据进行处理，得到采样数据的最大值和最小值；

步骤三：根据获得的最大值和最小值，按占空比50％得到实时的比较电压；

步骤四：粗码译码模块根据获得的比较电压对当前粗码信号进行译码，进而获得粗码译码信号。

所述步骤二包括：

步骤二一：采用递推平均滤波法对离散化后的采样数据进行一次滤波，获得一次滤波后的采样数据；

步骤二二：采用重心法对一次滤波后的采样数据进行平滑处理，获得新的数据点；

步骤二三：在一个采样周期内，将新的数据点采用插入排序法分别取得最大值和最小值。

所述步骤三包括：

步骤三一：对取得的最大值和最小值用最小二乘移动平滑法进行平滑估计，得到估计波峰值和估计波谷值；

步骤三二：根据获得的估计波峰值和估计波谷值，按占空比50％得到实时的比较电压。

所述步骤三二，根据估计波峰值和估计波谷值，再按占空比50％得到实时的比较电压的过程为：

按占空比50％得到实时的比较电压为：

W_n＝(X_n+Y_n)/2；

X_n为估计波峰值的基准电压值，Y_n为估计波谷值的基准电压值。