从伺服工作的基本原理来解析编码器信号处理的过程 点击:7635 | 回复:248



刘志斌

    
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发表于:2013-01-01 10:43:52
楼主

 

 

 

 

 

、上面的是征提供的欧系某款驱动器的编码器信号处理框图;

 

、我从伺服工作的基本原理来解析编码器信号处理的过程:

 

引用 东山脚下-骑士军团 的回复内容:这就是典型的闭环控制系统的基本原理


1、这就是典型的闭环控制系统的基本原理 ;

2、通常我们说编码器的刻线数,是指一条刻线的刻线数,例如说,这个编码器的刻线数是1024;

3、那我们会马上意识到,这个编码器的解析度最大就是1024×4=4096;

4、我们还会知道,这个编码器周反馈脉冲数有三种可以由用户选用1024、2048、4096;

5、这个图中有两个计数器,一个是编码器反馈脉冲的计数器,也是伺服当前实际位置的计数器,即图中Free-running position counter,他的读数就是伺服当前的实际位置;

6、另一个计数器就是最右边的N0.of signal period,这个计数器就是指令脉冲计数器,用户输入的指令脉冲数就储存在这个计数器中,伺服运行中,它的读数就是距离目标控制位置或者简单说距离终点的指令脉冲数;

7、这两个计数器的读数是互补的,就是说他们的读数的和,等于伺服运行全程的指令脉冲数;

8、这个典型的闭环控制系统中,还有一个非常重要的乘法器multiplication by hardware ;

9、乘数x 2^n,,它的倒数I/2^n就是我们平时说的电子齿轮比;

10、它是联系两个计数器的纽带,就是人民币与美元的换算率;

11、编码器周反馈脉冲数×2^n=周指令脉冲数

      电子齿轮比=1/2^n=编码器周反馈脉冲数/周指令脉冲数

12、伺服的一个控制过程,就是当前位置反馈脉冲计数器的读数,由零到终点位置的读数;

13、伺服的一个控制过程,就是目标位置指令脉冲计数器的读数,由起点指令脉冲数到终点位置的零读数;

14、关于 Fine resolution 高分辨率高解析度脉冲数,它是1个n位数,等于n-1、n-2、…、0;

15、这个n位数的脉冲数等于指令脉冲数÷2^n的余数,例如

1)周指令脉冲数65536;

2)编码器周脉冲数=4096;

3)2^n=16,即 周指令脉冲数65536=编码器周脉冲数4096×2^n

4)指令脉冲数=65536λ

5)Fine resolution脉冲数=65536λ÷16的余数,是1~15个,n=4;

14、关于 Fine resolution 高分辨率高解析度脉冲数,它是1个n位数,等于n-1、n-2、…、0;

15、这个n位数的脉冲数等于指令脉冲数÷2^n的余数,例如

1)周指令脉冲数65536;

2)编码器周脉冲数=1024;

3)2^n=64,即 周指令脉冲数65536=编码器周脉冲数1024×64

4)指令脉冲数=65536λ

5)Fine resolution脉冲数=65536λ÷64的余数,是1~63个,n=6;

16、征说“Fine resolution 部分: 对4倍频的光电编码器而言,这个位域占用两位”,是不懂装懂,压根就不知道是怎么回事!

17、征说“2~31的数值是由计数器对倍频的信号自动累加得来的,这一部分表示电机转过的线数。对1024线编码器, 计数范围最大为  2^30/1024 = 1048576 圈”;

18、这个计算用1024就是错误的,应该用4096×16=65536,去除2~31的数值,即

     2^30/65536 = …… 圈;

19、就这个伺服位置闭环图,征从前到后,犯了多少错?表现出对控制原理完全不懂,表现出数量关系不清楚,征得表述就是胡说八道!

 

 

、同时转征对该图的解析如下:

 

还是费点功夫简单讲解一下, 以光电编码器为例:

1 左侧的 1 2

    表示的1 signal period , 表示的是光电编码器的一线输出的AB信号。光电编码器有多少线, 其旋转一周就输出多少个这样的脉冲。这个信号是随着电机转动连续输出的,在一个时刻看AB波形,你不知道电机转在哪个位置上, 只有AB信号的电平情况。

2multiplication by hardware

    图中的x2n 实际上是错的, 应该是x 2^n, 这属于手册的编写错误

    表示的是硬件对AB信号进行倍频, 即细分。对光电编码器就是4倍频, n = 2

    光电编码器的AB一个周期即1 signal period 经硬件4倍频后得到4个脉冲,四倍频就是对AB脉冲进行边沿检测。

3)中间的1 2

    表示1 signal period 四倍频后得到的信号

4Free-running position counter

    表示的是位置计数器

    这个位置计数器是由硬件来实现的, 由硬件根据3)中的脉冲序列来进行加减计数的。

 

    计数方向即 加计数或减计数是由 AB信号的先后顺序决定的。不清楚的可以去百度搜搜, 就清楚了

 

5 P0410.1

        是配置参数, 是否需要对计数器进行取负, 载调试时根据需要选择是否启用。

6 最右侧32位的计数值部分

        4)中的计数器对4倍频后的脉冲计数,一个脉冲一个脉冲进行记录,

    Fine resolution 部分: 4倍频的光电编码器而言,这个位域占用两位

    

    实际的计数过程如下:

        电机转动时,1)中的信号高低高低的连续变化, 2)硬件4倍频后, 得到一系列的边沿检测后输出(即硬件4倍频)的脉冲信号3),这些脉冲由4)的计数器自动从最低位加减计数。最后得到一个计数值。

    如果对这个计数值分析, 2位表示细分的信号, 2~31位表示的编码器的原始信号。

    

    但请注意一点, 2~31的数值是由计数器对倍频的信号自动累加得来的,这一部分表示电机转过的线数。

 

    1024线编码器, 计数范围最大为 2^30/1024 = 1048576 圈,如果电机以3000rpm转动, 保证电机转动1048576/3000 = 349.52533333333333333333333333333 分钟, 即大于这么长的时间后计数器翻转, 自动从0开始计数

    在位置控制时, 需要的是这个32位计数器的整体数值,不会区分那一部分。

        

    以上是对我提供的图的简要分析, 或者是一个我说明!

 

 




luedong

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发表于:2013-01-04 19:29:01
121楼

75楼, 76楼的图也不错,

特别是75楼那几条曲线, 没有解释, 就一个图, 看不出原理来。

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 19:32:34
122楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容:

……你總算了解什麼是4倍頻 那你承認 44樓 46樓 47樓 的圖是錯了嗎 也不再提4刻線了嗎 敢承認錯了嗎?????!!!!!!


1、两刻线,两列方波,可获得两个上沿脉冲、两个下沿脉冲,就是4个彼此落后90°的脉冲;

2、4条刻线,4列方波,可获得4个上沿脉冲,就是4个彼此落后90°的脉冲;

3、两刻线、4刻线,都同样获得4个彼此落后90°的脉冲,你凭什么说我说的4条刻线是错误的???

什麼是刻線 看下圖

這應該是手脈的碼盤 上面環狀的細線 這樣叫一個刻線 若解析度1024 那就是說 此環狀的刻線是由1024條線 所構成

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 19:57:20
123楼

手脈又叫脈衝產生器 可以說是手動的編碼器 透過這樣的手脈 兩組光耦合 可以產生4相(路)訊號 A, /A  , B , /B ( Line Driver  or DIFF)

若在碼盤另一環上刻上一線 那此就是原點訊號 當然還需一組光耦合 Z,  /Z

/A 是由A所分出 同理  /B 是由B所分出 /Z 也是 老劉看清楚 不要再給我亂改 B是由A分出

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 20:04:20
124楼

續上 那就產生下圖 增量式編碼器線驅動 脈衝圖

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 20:48:30
125楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容:

老劉 你在百度 搜索4倍頻就可以看到著個圖 哪4倍 t1 t2 t3 t4 A與B 我們通稱兩路訊號 或稱A相 B相 呵呵 相 不等於 刻線 長線驅動 也不等於4刻線


1、从你给的图我们看出,两条刻线对应两列方波,在方波的上升沿、下降沿,形成4个彼此相差90°的位置脉冲;

2、所有编码器,都使用这种4脉冲叠加合成的方法,获得高分辨率编码器的!

3、由于上、下沿微分脉冲极性相反,所以两刻线的4脉冲极性不同,电路倒相有延迟,会影响高速特性;

4、4刻线、NS两磁迹正余弦波,得到的4脉冲完全对称,相差90°,信号电路简单,高速性能好,这个你还没有想明白!

--------------------------------

呵呵

1.老劉AB兩相理論的相位差是90° 可是實際做出來的是多少 怎麼測(不是示波器) 你知道海德漢標多少嗎 你知道日系又標多少 國內就不用說 缺乏公信力

海得漢<= 10°  日系 <=38°  呵呵 你看貼的示波器AB 相的相位差是多少

2 . 方波只能4倍頻 要再提高其解析度只有靠減速機 弦波才可任意倍頻(西門子有推出4096倍頻) 所以先前題的1024*4*16 這不是方波 這是正余弦的編碼器 就是69樓貼的圖 一個弦波 分割成4個方波

3 .會影響高速的特性 那是我講的1.的原因

4. 正余弦的編碼器只有兩路 sin wave & cos wave + Z 早期以電流顯示 現今以電壓表示(1Vpp)

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 21:04:15
126楼

轉貼42樓

你主樓貼的圖叫做主隨跟從MAP架構圖 方波的接口來自主軸(變頻虛擬軸) 弦波來自CT自己的伺服軸(從軸)而16的圖所累加起來就是我們講的Mapping 當然 N越多此系統的精度越高

--------------------------

引用 笨鳥慢飛 的回复内容:

……你又在瞎扯 從軸要同步追蹤踪主軸的位置及速度 (主軸編碼器回饋) 怎能取代 你阿 再把MAP的功能搞清楚 真是瞎扯


1、你的错误总是从一个地方出来,那就是基础知识没有,死教条死经验!

2、“從軸要同步追蹤踪主軸的位置及速度”,主轴、从轴都有各自的编码器,主轴的编码器的输出,就是从轴伺服控制的指令脉冲;

3、这个关系你不明白?“瞎扯”你说的最多,我一个也没有说!!!

-----------------------------------------------

誰瞎說????

刘志斌

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发表于:2013-01-04 21:04:33
127楼

1、如果是一条刻线,2只、4只眼睛的编码器,由于观察的还是4个相差90°的实际位置脉冲,就不存在95-100楼说的问题!

2、“更严重的是,B相方波本身不是刻线产生的,而是A相变换出来的,就好像影子一会儿长,一会儿短,随着电机速度在不断变化,那还能用吗? ”,是指1条刻线,用数字电路乘法器获得的脉冲数!

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 21:21:42
128楼

/A 是由A所分出 同理 /B 是由B所分出 /Z 也是 

你是瞎子 還是故意  2、“更严重的是,B相方波本身不是刻线产生的,而是A相变换出来的

刘志斌

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发表于:2013-01-04 21:24:57
129楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容:

……

1.老劉AB兩相理論的相位差是90° 可是實際做出來的是多少 怎麼測(不是示波器) 你知道海德漢標多少嗎 你知道日系又標多少 國內就不用說 缺乏公信力海得漢<= 10°  日系 <=38°  呵呵 你看貼的示波器AB 相的相位差是多少

……


1、如果是1条刻线,两只彼此相位差90°的眼睛,也可以检测到两列方波;

2、这里说的90°,是两个相邻方波上升沿之间的周期T的1/4,并不是实际机械角度;

3、也可以实际检测到,彼此相差90°的4个脉冲;

4、如同两条刻线,实际检测到相差90°的4个脉冲一样;

5、这里要注意的是,1条刻线1只眼睛得到的1条方波,再用数字电路倍频的编码器,是假的编码器!

 

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 21:29:20
130楼

有看到嗎 兩組光耦合(訊號處理器) 一組處理A 另一組處理B

此圖轉貼另一網友

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 22:04:45
131楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容:

……

1.老劉AB兩相理論的相位差是90° 可是實際做出來的是多少 怎麼測(不是示波器) 你知道海德漢標多少嗎 你知道日系又標多少 國內就不用說 缺乏公信力海得漢<= 10° 日系 <=38° 呵呵 你看貼的示波器AB 相的相位差是多少

……


1、如果是1条刻线,两只彼此相位差90°的眼睛,也可以检测到两列方波;你這個老花眼 還看的出嗎

2、这里说的90°,是两个相邻方波上升沿之间的周期T的1/4,并不是实际机械角度; 脫褲子放屁

3、也可以实际检测到,彼此相差90°的4个脉冲;

4、如同两条刻线,实际检测到相差90°的4个脉冲一样;哪兩條刻線 A 一條 B一條 嗎 要幾個眼睛

5、这里要注意的是,1条刻线1只眼睛得到的1条方波,再用数字电路倍频的编码器,是假的编码器!這又是哪一國的編碼器 你這個白癡 就只會在這裡瞎扯 這個不叫編碼器 這叫測速傳感器

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 22:14:38
132楼
有沒有4刻線的編碼器 有的 那叫多圈絕對式的編碼器

刘志斌

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发表于:2013-01-04 22:28:13
133楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容:有沒有4刻線的編碼器 有的 那叫多圈絕對式的編碼器


1、从原理说2条、4条刻线,与1条刻线2只、4只眼睛,检测的结果是一样的;

2、我说的4刻线编码器,原理上是正确的,有没有4刻线的编码器产品,无关紧要,紧要的是原理是不是正确!

刘志斌

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发表于:2013-01-04 22:31:01
134楼
3、只要不是乘法器倍频的结果,就是正确的,凡使用数字电路的倍频结果获得的脉冲数,不具备解析度的概念!

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-04 22:45:43
135楼
全世界一年賣了上百萬的編碼器 還需要你老劉來確認 你以為你是誰

刘志斌

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发表于:2013-01-05 00:33:52
136楼
引用 笨鳥慢飛 的回复内容:全世界一年賣了上百萬的編碼器 還需要你老劉來確認 你以為你是誰

笨鳥慢飛那个示波器显示的可以任意调节脉冲数的编码器,它的解析度就是1条刻线的刻线数!

笨鳥慢飛

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发表于:2013-01-05 09:46:29
137楼

1、从原理说2条、4条刻线,与1条刻线2只、4只眼睛,检测的结果是一样的;

2、我说的4刻线编码器,原理上是正确的,有没有4刻线的编码器产品,无关紧要,紧要的是原理是不是正确!
----------------------------------

多圈絕對式編碼器跟曾量式的工作原理一樣 你也真夠無知 檢測結果會一樣嗎 當然不一樣

原理正確嗎 這是見仁見智的說法 但以工藝來看 這是最白癡的想法 一道刻線的精度已經夠難做還要做到4道

 給你台階下 誰知你這個白目 還搞不清楚 欠罵

刘志斌

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发表于:2013-01-05 10:25:42
138楼

引用 笨鳥慢飛 的回复内容:

……以工藝來看 這是最白癡的想法 一道刻線的精度已經夠難做還要做到4道 給你台階下 誰知你這個白目 還搞不清楚 欠罵


1、从工艺看,“一道刻線的精度已經夠難”,其它三道是复制,所以4道等于一道的难度;

2、4道只是体积的问题,4道的体积是1道的4倍;

3、如果1道,用4只眼,那么码盘的外径就得做大,也有体积方面的问题;

 

刘志斌

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发表于:2013-01-05 10:32:50
139楼

4、现在用两道或用两只眼,得到的彼此相差90°的4脉冲,是上、下沿微分产生的;

5、4脉冲是正、负脉冲,要用反相器,4脉冲电路不对称;

6、4脉冲是正、负脉冲,要用反相器,4脉冲电路不对称;高速时,会出现脉冲变位或丢失的情况;

7、所以省工省料的工艺,如果影响质量,那就有问题!

刘志斌

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140楼
8、“欠罵”,骂是没有用的,能讲出正确的道理才是“王道”!

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