[发明专利]高速高精机床主轴、电主轴磁感应增量型总线式编码器

摘要

本发明涉及高速高精机床主轴、电主轴磁感应增量型总线式编码器，包括量测齿轮和磁感应读取头；磁感应读取头内设有磁感应元器件、信号调理电路、参考零点比较器电路及FPGA插补细分电路，磁感应元器件与量测齿轮圆周正相切安装，磁感应元器件对量测齿轮进行非接触式扫描所产生的正余弦正交差分信号和参考零点差分信号，经信号调理电路后，由FPGA插补细分电路对其直流偏置误差、幅值误差和正交相位误差进行实时修正和补偿，并结合参考零点比较器电路，分别生成相对于上电时刻的转轴旋转角度的相对位置值和相对于参考零点信号的转轴旋转角度的绝对位置值，机械传动结构简单，提高了机床主轴定位、重复定位精度，提升了数控机床整体量测精度和加工效率。

主权项

1.高速高精机床主轴、电主轴磁感应增量型总线式编码器，其特征在于，包括套装在机床主轴、电主轴上且随机床主轴、电主轴同步旋转的量测齿轮和与量测齿轮配合使用的磁感应读取头；所述量测齿轮设有正余弦正交差分信号输出磁道和参考零点差分信号输出磁道；磁感应读取头内设有磁感应元器件、信号调理电路、参考零点比较器电路及FPGA插补细分电路，磁感应元器件与量测齿轮圆周正相切安装；所述磁感应元器件对量测齿轮进行非接触式扫描所产生的正余弦正交差分信号和参考零点差分信号，经过信号调理电路后，由FPGA插补细分电路对其直流偏置误差、幅值误差和正交相位误差进行实时的修正和补偿，并结合参考零点比较器电路，从而分别生成相对于上电时刻的转轴旋转角度的相对位置值和相对于参考零点信号的转轴旋转角度的绝对位置值；所述FPGA插补细分电路包括直流偏置误差补偿模块、幅值误差补偿模块、正余弦信号最值模块、存储模块、乘法倍频模块、坐标旋转数字计算模块及转轴旋转角度生成模块，转轴旋转角度生成模块与参考零点比较器电路、坐标旋转数字计算模块连接，直流偏置误差补偿模块、幅值误差补偿模块、乘法倍频模块及坐标旋转数字计算模块依次连接，正余弦信号最值模块分别与直流偏置误差补偿模块、幅值误差补偿模块、存储模块连接，正余弦信号最值模块用于求取正余弦信号的采样最大值和最小值，存储模块用于存储直流偏置误差补偿模块、幅值误差补偿模块、正余弦信号最值模块的运算结果；所述量测齿轮的参考零点差分信号输出磁道为一圈仅有一个齿的结构，或者为一圈比正余弦正交差分信号输出磁道仅缺少一个齿的结构。