[发明专利]一种钢圈编码器的四读数头数字信号解码器

说明书

一种钢圈编码器的四读数头数字信号解码器，涉及高精度编码器信号处理领域，解决了现有解码器存在的结构灵活性差、程序移植性弱、无法兼容多种协议、无法消除测角误差的问题。本发明中，微型处理器单元从EEPROM中读取编码器协议参数并写入逻辑处理器单元，逻辑处理器单元根据编码器协议参数选择编码器读数头接口和解码方式，同时采集与之对应的编码器读数头的编码器数据并对其进行解码处理，微型处理器单元读取解码后的编码器数据并对其进行均值处理获得合成编码器数据，微型处理器单元将合成编码器数据发送给伺服控制器，将编码器数据和合成编码器数据发送给液晶显示屏进行实时显示。本发明协议灵活，程序移植性强，测角精度高，通用性强。

技术领域

本发明涉及高精度编码器信号处理技术领域，具体涉及一种钢圈编码器的四读数头数字信号解码器。

背景技术

随着精密机械的发展，对机械系统的位置定位精度要求越来越高，位置定位的精度除了与控制算法密切相关外，还取决于位置传感器的反馈精度。例如在大口径望远镜控制系统(该控制系统包括伺服控制器、液晶显示屏、钢圈编码器(增量式编码器、绝对式编码器等组件))中，为了提高对空间目标的跟踪精度，位置传感器通常采用大直径的钢圈编码器，钢圈编码器机械安装过程中的偏心会引起较大的读数误差。

编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器将角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照工作原理分类，编码器分为增量式和绝对式。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再将这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

目前，针对编码器的信号进行处理的解码器大多是与伺服控制器集成于一体的，电路的结构灵活性差、解码程序的可移植性不强；并且现有解码器都是针对单一读数头，且无法兼容多种编码器协议，这种单一读数头解码器无法有效消除机械安装带来的测角误差，也就无法解决大直径钢圈编码器的高精度测角问题。

发明内容

为了解决现有解码器存在的结构灵活性差、程序移植性弱、无法兼容多种协议、无法消除测角误差的问题，本发明提供一种钢圈编码器的四读数头数字信号解码器，以满足大口径望远镜钢圈编码器的高精度位置检测需要。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种钢圈编码器的四读数头数字信号解码器，包括：

通过UART串口和RS422接口与伺服控制器相连的微型处理器单元，所述微型处理器单元接收伺服控制器的编码器协议参数；

通过I²C总线和参数存储接口与微型处理器单元相连的EEPROM，所述微型处理器单元将编码器协议参数固化在EEPROM内部；

通过地址总线和数据总线与微型处理器单元相连的逻辑处理器单元，所述微型处理器单元从EEPROM中读取编码器协议参数并写入逻辑处理器单元；

4个增量式编码器读数头接口，用于将增量式编码器读数头的差分信号转换为TTL信号，所述逻辑处理器单元通过增量式编码器读数头接口与增量式编码器读数头相连；

4个绝对式编码器读数头接口，用于将绝对式编码器读数头的差分信号转换为TTL信号，所述逻辑处理器单元通过绝对式编码器读数头接口与绝对式编码器读数头相连；

所述逻辑处理器单元根据编码器协议参数选择与之对应的编码器读数头接口和解码方式，同时采集与之对应的编码器读数头的编码器数据并对其进行解码处理，所述微型处理器单元读取解码后的编码器数据并对其进行均值处理，获得合成编码器数据；