[发明专利]编码器检测方法

说明书

本发明公开了一种编码器检测方法，包括以下步骤：第一步，将编码器安装在测试台上，由电机拖动编码器转动；第二步，使用检测装置检测编码器输出的方波；第三步，计算一个机械旋转周期内方波的所有脉冲间隔a₁、a₂、……a_n组成的脉冲间隔序列；第四步，对脉冲间隔序列的所有脉冲间隔a₁、a₂、……a_n进行数据分析。本发明利用数据分析方法对输出方波的脉冲间隔进行分析，反推编码器在制造过程中是否出现缺陷，可以快速有效地检测编码器在制造过程中是否发生偏置、波形畸变、采样问题等。

技术领域

本发明涉及编码器领域，具体属于一种检测编码器是否合格的方法。

背景技术

对于光电编码器，如图1所示，如果光电编码器中两个光栅的狭缝对齐，则光线将完全通过。如果一个光栅的线条恰好与另一个光栅的狭缝相对，光线则无法通过。光强度以三角波的形式变化，光电单元会将这些光强度的变化转换成接近正弦的电信号。由上述光电编码器的信号生成原理可知，光电编码器不能长期用于有频繁变温、振动、潮湿或污染严重的工作环境。

对于磁编码器，通常使用磁阻式传感器来检测转子(码盘)表面一系列紧密排列的磁极来产生正弦波信号。由于采用了磁阻式传感原理，磁编码器内部不受灰尘、油污和水汽的影响，结构简单，坚固耐震，适用于苛刻工况。

无论是光电编码器还是磁编码器，生成的信号通常都是A/B相的正/余弦波信号。在一个机械旋转周期中A相和B相的正/余弦信号的周期数称为编码器线数(Line Count)，如图2所示，编码器线数为16。

虽然不同编码器的线数可能相差较大，但最终输出的方波脉冲却可能相同，如表1所示，四款编码器的线数各不相同，但是每圈均能输出8192个方波脉冲，该值与编码器线数之间的倍频关系由弦波细分技术(正弦波插值)实现。

表1 几款编码器的参数表

编码器正弦信号的插值技术有多种，其中使用较多的是利用正弦信号的幅相特性进行插值。以4倍频插值为例，该插值方法的基本原理为：

利用A相和B相相位相差90°的关系确定A相或B相信号所处的象限，从而保证在该象限中信号单调，例如，如果A相正弦信号和B相余弦信号同时为正，说明A相信号处于第一象限；

4倍频插值需要将一个正弦波分成8份，每个分割点对应输出方波脉冲的上升沿变化或下降沿变化，例如，若A相信号的幅值为5V，则对应360°/8＝45°相位处，其电压值应当为5×sin(45°)＝3.54V，因此，当插值电路检测到A相信号的电压值超过3.54V时，输出方波电平跳变；

通过上述方法，可以将频率为f的正弦波倍频为频率为4f的方波。

然而，在编码器的制造过程中，无法保证每个环节的相关器件都不会出现问题，而且各个工艺也可能存在问题，例如，输入正弦波偏置、输入正弦波波形畸变、ADC采样精度不足、磁滞效应(仅针对磁编码器)、插值芯片性能不足、插值算法不准确，在这些因素的影响下，编码器最终输出的方波的脉冲间隔之间会出现较大的偏差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种编码器检测方法，可以简单有效地判断编码器是否合格。

为解决上述技术问题，本发明提供的编码器检测方法，包括以下步骤：

第一步，将编码器安装在测试台上，由电机拖动编码器转动；

第二步，使用检测装置检测编码器输出的方波；

第三步，计算一个机械旋转周期内方波的所有脉冲间隔a₁、a₂、……a_n组成脉冲间隔序列；