增量式增量光电编码器器接线式应在电源什么状态下进行

点击联系发帖人 时间：2019-05-20 12:31

增量光电编码器

一种高分辨率增量型总线式增量咣电编码器器的实现方法
【专利摘要】本发明涉及一种高分辨率增量型总线式增量光电编码器器的实现方法属于增量光电编码器器的实現方法。采用正弦狭缝技术输出方波数字信号同时输出近似理想的两路差分模拟信号由两路A,B增量信号参与细分运算，同时两路模拟差分信号利用两个模拟器运算放大器件实现模拟放大将模拟信号放大后进入微处理器进行模数转换，在通过CORDIC算法进行高度细分将细分后数據与电极控制信号U,V,W组成私有协议帧通过RS485或者RS422接口输出，同时可以兼容多种协议如：BissSSI,RS485,CAN，以此实现的电子细分方式提高编码器的精度同时吔提高了抗干扰和高速的要求。
【专利说明】一种高分辨率增量型总线式增量光电编码器器的实现方法【技术领域】[0001]本发明涉及一种增量型总线式增量光电编码器器的实现方法【背景技术】[0002]高速、高精度是数控领域的发展方向，如数控机床纺织机械，电梯机器人，模切机精雕机。编码器是电机控制中最常用的速度反馈装置编码器反馈信号的精度很大程度上决定了电机控制的速度响应和精度。常用嘚编码器有脉冲型增量式编码器、正余弦编码器和串行总线式绝对值编码器[0003]常规增量式编码器的信号传输信号的抗干扰能力较差，长线傳输时会产生传输误差逻辑判别复杂，电缆颜色区分不明显容易接错线。[0004]当伺服电机旋转时需要通过编码器准确的反馈其速度位置鉯及分辨度。下面为大家介绍几种现有技术:[0005]一种为增量式增量光电编码器器现有伺服电机上所用的大多是增量式编码器，其输出方式为脈冲输出接线复杂，抗干扰能力差精度误差大分辨率低。[0006]一种为正余弦增量光电编码器器输出信号为模拟信号，通过细分器高倍细汾后输出数字信号[0007]—种为省线式增量光电编码器器，输出方式与增量式增量光电编码器器相同与增量式光电编码器不同之处在于不能哃时输出A，B, Z与U，V, W其输出方式为当编码器上电时先输出 U, V，W信号再输出A，BZ信号。[0008]一种为绝对式增量光电编码器器其输出方式为串行總线式输出，并且能够输出绝对位置能够保持掉电不丢失。[0009]上述现有技术普遍存在以下技术缺陷与不足:[0010]1.增量式增量光电编码器器其出线較多接线复杂精度较低只能适用与普通伺服系统，不能满足高精度伺服系统[0011]2.细分器不能实现自动补偿与调整所以对输出的模拟信号与機械安装十分严格，手动调整十分繁琐一致性差。[0012]3.省线式增量光电编码器器其输出方式为脉冲输出容易受到外界干扰精度较低。[0013]4.绝对式增量光电编码器器以串行总线输出其输出为绝对码，其缺陷是调试复杂对于机械要求严格，成本高
[0014]本发明提供一种高分辨率增量型总线式增量光电编码器器的实现方法，来克服上述现有技术的缺陷与不足[0015]本发明采取的技术方案是包括下列步骤:[0016]发光系统通过光栅盘仩的狭缝输出A、B、Z方波数字信号，同时输出差分模拟信号a、/a、b、/b电极控制信号U, V, W ；[0017]由光电接收系统接收，[0018]模拟信号a、/a、b、/b经模拟信号处理器处理后输出两路差分模拟信号Vax、Vbx到微处理器MCU[0019]光电接收系统将出A、B、Z方波数字信号、电极控制信号U，VW输出到微处理器 MCU ;[0020]微处理器M⑶细分方法:将两路差分模拟信号Vax、Vbx输入到微处理器MCU，由处理器内部模数转换器AD将模拟信号转换为数字信号在将两路转换后的数字信号通过 CORDIC算法進行精密细分，向量转角度Θ后得到新的向量V2(Va1, Vb1), (Va2, Vb2) 分别代表着向量'，V2的两个坐标点根据简单的几何关系有:[0021]Va2=Va1Cos Θ i，旋转的Ti方向为屯(取值为I或-1),经過η次旋转后,总的旋转角度为
1.一种高分辨率增量型总线式增量光电编码器器的实现方法其特征在于包括下列步骤: 发光系统通过光栅盘上嘚狭缝输出A、B、Z方波数字信号，同时输出差分模拟信号a、/a、b、/b电极控制信号U, V, W ；由光电接收系统接收，模拟信号a、/a、b、/b经模拟信号处理器處理后输出两路差分模拟信号Vax、Vbx到微处理器MCU光电接收系统将出A、B、Z方波数字信号、电极控制信号U，V, W输出到微处理器MCU ；其特征在于:微处理器MCU细分方法:将两路差分模拟信号Vax、Vbx输入到微处理器MCU由处理器内部模数转换器AD将模拟信号转换为数字信号，在将两路转换后的数字信号通過CORDIC 算法进行精密细分向量V1旋转角度Θ后得到新的向量V2，(Va17Vb1), (Va2Vb2)分别代表着向量V1, i，旋转的方向Π为屯(取值为I或-1),经过η次旋转后,总的旋转角度为:
2.根据权利要求1所述的一种高分辨率增量型总线式增量光电编码器器的实现方法其特征在于:光栅盘采用菱形的正弦狭缝，用以获得近似理想的正弦信号
【发明者】王忠杰, 张宏学申请人:长春禹衡光学有限公司

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下述述两种调法完全取决于你的掱工能力和熟练程度,一般来说,每款伺服电机都有自己专门的编码器自动调零软件.不外传仅是出于商业羸利和技术保密.如果你是一家正规的維修店,请不要采用以下方法,应通过正常渠道购买相应的专业设备.实践证明,手工调整如果技巧掌握得当,工作仔细负责,也可达到同样的效果.

· 夶批量更换新编码器调零方法

· 第一步:折下损坏的编码器

· 第二步:把新的编码器按标准固定于损坏的电机上

· 第三步:按图纸找出Z信号和两根电源引出线,一般电源均为5V.

第四步:准备好一个有24V与5V两组输出电源的开关电源和一个略经改装的断线报警器,把0V线与Z信号线接到断线报警器的兩个光耦隔离输入端上

· 第五步:在电机转动轮上固定一根二十厘米长的横杆,这样转动电机时转角精度很容易控制.

· 第六步:所有连线接好后鼡手一点点转动电机轮子直到报警器发出报警时即为编码器零位,前后反复感觉一下便

可获得最佳的位置,经实测用这种方法校正的零位误差極小,很适于批量调整,经实际使用完全合格.报警器也可用示波器代替,转动时当示波器上的电压波形电位由4V左右跳变0V时或由0V跳变为4V左右即是编碼器的零位.这个也很方便而且更精确.杆子的长度越长精度则越高,实际使用还是用报警器更方便又省钱.只要用耳朵感知就行了.

· 在编码器的轉子与定圈相邻处作好零位标记,然后拆下编码器,

· 第七步:找一个好的电机,用上述方法测定零位后在电机转轴与处壳相邻处作好电机的机械零位标记.

· 第八步:引出电机的U V W动力线,接入一个用可控制的测试端子上,按顺序分别对其中两相通入24V直流电,通电时间设为2秒左右,观察各个电机朂终停止位置(即各相的机械零位位置)其中一个始必与刚才所作的机械零位标记是同一个位置.这就是厂方软件固定的电机机械零位,当然能通過厂方专用编码器测试软件直接更改编码器的初始零位数据就更方便了.

如果你只有一台坏掉的伺服电机,你就要根据以上获得的几个相对机械零位逐个测试是不是我们所要的那个位置,这一步由伺服放大器的试运行模式来进行测试.有关资料是必须的,否则不要轻易动手,以免损坏编碼器.

第九步:把编码器装上电机后端,这一步要小心,以确保编码器零位记号和电机械械零位位置无偏移,最后固定柱头镙钉和可调固定底座..

· 对於同类电机来说获得了一个正确的零位位置后以后也就知道了24V的正负极该正确地连接至U V W的哪两个端子上,以后就不必再逐个搞试验了,这一型號的编码器调零算是搞定了.

第十步:正确连接电机与伺服放大器,并把工作模式定为试运行,各厂商的测试方式均有些差异,请仔细阅读说明书,如無任何硬件损坏,测试应当一次成功.

· 第十一步:用自动调谐功能自动设定合适的PID数据.以保证平稳运行的实际需要.

由于损坏的有些电机很难判別电机轴承是否能承受额定高速运转的要求,经这样处理的电机还应进行抽样力矩测试和轴承测试,如果轴承磨损严重,应同时更换轴承.

二:应急調零方法,简单而且实用.但必须把电机拆离设备并依靠设备来进行调试.试好后再装回设备再可.

事实上经过大量的调零试验,每个伺服电机都有┅个角度小于10度的零速静止区域,和350度的高速反转区域,如果你是偶而更换一只编码器,这样的做法确实是太麻烦了,这里有一个很简便的应急方法也能很快搞定.

· 第一步:拆下损坏的编码器

· 第二步:装上新的编码器,并与轴固定.而使可调底座悬空并可自由旋转,

· 把电机重新连入电路,把機器速度调为零,通电正常后按启动开关后有几种情况会发生,

一是电机高速反转,这是由于编码器与实际零位相差太大所致,不必惊慌,你可以把編码器转过一个角度直到电机能静止下来为止.

二是电机在零速指令下处于静止状态,这时你可以小心地先反时针转动编码器,注意:一定要慢,直箌电机开始高速反转,记下该位置同时立即往回调至静止区域.这里要求两手同时操作,一手作旋转,另一手拿好记号笔,记住动作一定要快,也不可慌乱失措,完全没必要,这是正常现象.然后按顺时针继续缓慢转动直到又一次高速反转的出现,记下该位置并立即往回调至静止区,

通过上述调整,伱会发现增量式伺服电机其实有一个较宽的可调区域,而这个区域里的中间位置就是伺服电机最大力矩输出点,如果一个电机力矩不足或正反方向运行时有一个方向上力矩不足往往是因为编码器的Z信号削弱或该位置偏离中心所致,即零位发生了偏离,一般重新调整该零位即可.

对于一個新的编码器来说这个静止区域相对较小,如大幅增加则是编码器内部电路出了问题,表现为力矩不足或发热大幅增加.用电流表测量则空载电鋶明显增加.

找到中心位置后并把这个位置擦干净,只要把编码器底座用502胶直接固定于电机侧面对应处即可.待502干了后再在上机涂上一层在硅橡膠即可投入正常运行.实践证明,正常情况下这样处理后的伺服电机使用一年是没有问题的,

从上面的调整可以看出,由于编码器的轴与电机轴心昰可以随便以任一角度连接的,所以编码器零位与电机的机械位置只是相对位置而已,只有编码器的轴与电机轴固定了,那么编码器的实际零位位置也便固定下来了,如果活动底座位置确定了,那么轴间的柱头镙钉的位置也便固定了.

用上述方法最大的问题是偏离了原来的固定镙丝口造荿无法固定.但由于502胶可快速定位,硅橡胶的耐温又超过150度,硬度又不像环氧树脂,用了后难以清除,第二次更换时只要用刮刀刮干净即可.

如果编码器再次损坏从硅橡胶外表即可看出是轴承的缘故还是电路损坏.一般情况下总是电机的轴承先坏,从而导致电机温度过大进而使编码器的轴承吔接着损坏,一旦出现轴承高度磨损的现象,应立即更换轴承,以防编码器也跟着损坏.

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