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专利名称：一种增量式编码器断线检测方法及系统的制作方法
一种增量式编码器断线检测方法及系统
技术领域：
本发明涉及一种增量式编码器，特别设计一种增量式编码器断线检测方法及系统。
背景技术：
现有技术在运动控制和电气传动领域中，由于增量式编码器耐用、抗冲击、不易受干扰、精度高等优点，得到广泛应用。特别应用在伺服电机的驱动控制中，但是如果增量式编码器的某一根断线，则驱动器就不能正确的驱动控制伺服电机。如果不能准确快速的进行报警，可能会损坏伺服驱动器或出现电机飞车等情况，会造成严重的后果。

发明内容为了解决现有技术中增量式编码器某一根断线不能快速报警的问题，本发明实施例提供一种增量式编码器断线检测方法及系统。本发明实施例解决上述技术问题所采取的技术方案是一种增量式编码器断线检测方法，包括:将A相和B相差分信号分别转换为A相和B相单端信号；将A相和B相单端信号的时序进行编码；计算间隔设置的编码连续出现相同的次数，并将其设定为错误次数；当所述错误次数大于所设定的阈值并且电机的速度不为零时，输出故障信号。所述将A相和B相单端信号的时序进行编码步骤包括:将A相时序和B相时序编在一起形成编码AciBp A1B1至AnBn。所述计算间隔设置的编码连续出现相同的次数，并将其设定为错误次数步骤包括:当间隔设置的编码出现不相同时，错误次数从零开始。所述增量式编码器断线检测方法还包括:将Z相差分信号分别转换为Z相单端信号;记录编码器每圈的脉冲数；触发实时A相或B相4倍频计数器开始计数；当没有收到Z相信号高电平并且实时A相或B相4倍频计数器记录数大于每圈脉冲数的1.5倍时输出故障信号。所述触发实时4倍频计数器开始计数步骤包括:当接收到Z相信号高电平时计数
器清零。本发明还提供一种增量式编码器断线检测系统，包括:差分信号转换单元，用于将A相和B相差分信号分别转换为A相和B相单端信号；AB相编码单元，用于 将A相和B相单端信号的时序进行编码；AB相编码判断单元，用于判断间隔设置的编码是否连续出现；AB相错误编码计数单元，用于AB相编码判断单元判断计算间隔设置的编码连续出现时计算其出现的次数，并将其设定为错误次数；AB相故障判断单元，用于判断当所述错误次数大于所设定的阈值并且电机的速度不为零时，输出故障信号。所AB相编码单元将A相时序和B相时序编在一起形成编码AtlBc^ A1B1至AnBn。所述AB相编码判断单元判断间隔设置的编码出现不相同时，发送信号给AB相错误编码计数单元，所述AB相错误编码计数单元清零。所述差分信号转换单元将Z相差分信号分别转换为Z相单端信号，还包括:编码器脉冲计数器，用于记录编码器每圈的脉冲数；A相或B相4倍频计数器，用于实时记录A相或B相的脉冲数；Z相信号判断单元，用 于判断是否收到Z相信号高电平；Z相故障判断单元，用于当没有收到Z相信号高电平并且4倍频计数器大于每圈脉冲数的1.5倍时输出故障信号。所述Z相信号判断单元判断收到Z相信号高电平，发送信号给A相或B相4倍频计数器，所述A相或B相4倍频计数器清零。本发明实施例一种增量式编码器断线检测方法及系统，与现有技术相比，本发明实施例对A相和B相时序进行编码，通过检测编码来判断编码器是否出现断线，检测方法比较准确，并且在电机正转和反转时均可以对编码器进行检测，在任何情况和任何状态下均可以快速准确的判断出编码器某一单端信号是否有断线故障。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图:图1是本发明实施例一种增量式编码器A相和B相断线检测方法的流程图；图2是本发明实施例一种增量式编码器A相和B相时序示意图；图3是本发明实施例一种增量式编码器Z相断线检测方法的流程图；图4是本发明实施例一种增量式编码器A相和B相断线检测系统框图；图5是本发明实施例一种增量式编码器Z相断线检测系统框图。
具体实施方式下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例一、本发明实施例一种增量式编码器断线检测方法，如图1所示，包括:Sll:将A相和B相差分信号分别转换为A相和B相单端信号；具体的将差分信号A+，A-转换为A相单端信号，将差分信号B+，B-转换为B相单
端信号。S12:将A相和B相单端信号的时序进行编码；
具体的将A相时序和B相时序编在一起形成编码AtlBp A1B1至AnBn。S13 :计算间隔设置的编码连续出现相同的次数，并将其设定为错误次数；具体的将A相时序和B相时序编在一起形成的编码储存在寄存器中，计算间隔设置的编码连续出现相同的次数，如当AtlBtl和A2B2相同时错误次数记为I次。例如如图2所示，正转时AB信号的时序为00-01-11-10，假设当AB信号其中一根线断开的时候，信号会变为常为I或者常为0，会导致输出的信号会变为00-01-00-01连续变化，如果没有处理的话对于数控系统会根据反馈的信号会出现伺服电机以最大的速度开始转动，会出现撞坏机床。当检测间隔的两次的状态相同时，我们记为出现错误次数一次。本发明实施例检测方法同样适用于反转时。S14 :判断所述错误次数是否大于所设定的阈值；优选的，所述阈值的次数设定为2500次，即当连续出现2500次错误的时候认为是
编码器反馈信号出现了时序异常。S15:当所述错误次数大于所设定的阈值并且电机的速度不为零时，进入步骤S16 ；具体的，相对于电机零速时候，由于系统有PID调节，所以存在在零速抖动的时候也容易出现错误的时序，因此在此程序中考虑到零速时候不会走动，需要在零速的时候屏蔽此检测。S17 :所述步骤S14中当间隔设置的编码出现不相同时，错误次数从零开始。S16 :输出故障信号。如图3所示，所述增量式编码器断线检测方法还包括S21 :将Z相差分信号分别转换为Z相单端信号；具体的将差分信号Z+，Z-转换为Z相单端信号.S22 :记录编码器每圈的脉冲数；S23 :触发实时A相或B相4倍频计数器开始计数；S24 :判断是否收到Z相信号高电平；S25 当判断没有收到Z相信号高电平并且实时A相或B相4倍频计数器记录数大于每圈脉冲数的1. 5倍时进入步骤S26 ；S26 :输出故障信号。S27 :当步骤S24中判断接收到Z相信号高电平时计数器清零。由于对于增量式编码器来说每一圈就有一个Z信号，所以当检测中四倍频的计数中当计数值到了 I圈半的时候还没有接收到Z信号的高电平，认为是没有收到Z信号，此时断开伺服使能和显示报警。本发明实施例一种增量式编码器断线检测方法，与现有技术相比，本发明实施例对A相和B相时序进行编码，通过检测编码来判断编码器是否出现断线，检测方法比较准确，并且在电机正转和反转时均可以对编码器进行检测，在任何情况和任何状态下均可以快速准确的判断出编码器某一单端信号是否有断线故障。实施例二、本发明还提供一种增量式编码器断线检测系统，如图4和图5所示，包括差分信号转换单元，用于将A相和B相差分信号分别转换为A相和B相单端信号；
AB相编码单元，用于将A相和B相单端信号的时序进行编码；AB相编码判断单元，用于判断间隔设置的编码是否连续出现；AB相错误编码计数单元，用于AB相编码判断单元判断计算间隔设置的编码连续出现时计算其出现的次数，并将其设定为错误次数；AB相故障判断单元，用于判断当所述错误次数大于所设定的阈值并且电机的速度不为零时，输出故障信号。所AB相编码单元将A相时序和B相时序编在一起形成编码AtlBc^ A1B1至AnBn。所述AB相编码判断单元判断间隔设置的编码出现不相同时，发送信号给AB相错误编码计数单元，所述AB相错误编码计数单元清零。所述差分信号转换单元将Z相差分信号分别转换为Z相单端信号，还包括:编码器脉冲计数器，用于记录编码器每圈的脉冲数；A相或B相4倍频计数器，用于实时记录A相或B相的脉冲数；Z相信号判断单元，用于判断是否收到Z相信号高电平；Z相故障判断单元，用于当没有收到Z相信号高电平并且4倍频计数器大于每圈脉冲数的1.5倍时输出故障信号。所述Z相信号判断单元判断收到Z相信号高电平，发送信号给A相或B相4倍频计数器，所述A相或B相4倍频计数器清零。本发明实施例一种增量式编码器断线检测系统，与现有技术相比，本发明实施例对A相和B相时序进行编码，通过检测编码来判断编码器是否出现断线，检测方法比较准确，并且在电机正转 和反转时均可以对编码器进行检测，在任何情况和任何状态下均可以快速准确的判断出编码器某一单端信号是否有断线故障。在上述实施例中，仅对本发明实施例进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明实施例的精神和范围的情况下对本发明实施例进行各种修改。
权利要求
1.一种增量式编码器断线检测方法，其特征在于，包括: 将A相和B相差分信号分别转换为A相和B相单端信号； 将A相和B相单端信号的时序进行编码； 计算间隔设置的编码连续出现相同的次数，并将其设定为错误次数； 当所述错误次数大于所设定的阈值并且电机的速度不为零时，输出故障信号。
2.根据权利要求1所述的增量式编码器断线检测方法，其特征在于，所述将A相和B相单端信号的时序进行编码步骤包括:将A相时序和B相时序编在一起形成编码AtlBpA1B1至AnBn。
3.根据权利要求1所述的增量式编码器断线检测方法，其特征在于，所述计算间隔设置的编码连续出现相同的次数，并将其设定为错误次数步骤包括:当间隔设置的编码出现不相同时，错误次数从零开始。
4.根据权利要求1所述的增量式编码器断线检测方法，其特征在于，还包括:将Z相差分信号分别转换为Z相单端信号； 记录编码器每圈的脉冲数； 触发实时A相或B相4倍频计数器开始计数； 当没有收到Z相信号高电平并且实时A相或B相4倍频计数器记录数大于每圈脉冲数的1.5倍时输出故障信号。
5.根据权利要求4所述的增量式编码器断线检测方法，其特征在于，所述触发实时4倍频计数器开始计数步骤包括:当接收到Z相信号高电平时实时A相或B相4倍频计数器清零。
6.一种增量式编码器断线检测系统，其特征在于，包括: 差分信号转换单元，用于将A相和B相差分信号分别转换为A相和B相单端信号； AB相编码单元，用于将A相和B相单端信号的时序进行编码； AB相编码判断单元，用于判断间隔设置的编码是否连续出现； AB相错误编码计数单元，用于AB相编码判断单元判断计算间隔设置的编码连续出现时计算其出现的次数，并将其设定为错误次数； AB相故障判断单元，用于判断当所述错误次数大于所设定的阈值并且电机的速度不为零时，输出故障信号。
7.根据权利要求6所述的增量式编码器断线检测系统，其特征在于，所AB相编码单元将A相时序和B相时序编在一起形成编码AciBp A1B1至AnBn。
8.根据权利要求6所述的增量式编码器断线检测系统，其特征在于，所述AB相编码判断单元判断间隔设置的编码出现不相同时，发送信号给AB相错误编码计数单元，所述AB相错误编码计数单元清零。
9.根据权利要求6所述的增量式编码器断线检测系统，其特征在于，所述差分信号转换单元将Z相差分信号分别转换为Z相单端信号，还包括:编码器脉冲计数器，用于记录编码器每圈的脉冲数;A相或B相4倍频计数器，用于实时记录A相或B相的脉冲数；Z相信号判断单元，用于判断是否收到Z相信号高电平；Z相故障判断单元，用于当没有收到Z相信号高电平并且4倍频计数器大于每圈脉冲数的1.5倍时输出故障信号。
10.根据权利要求9所述的增量式编码器断线检测系统，其特征在于，所述Z相信号判断单元判断收到Z相信号高电平，发送信号给A相或B相4倍频计数器，所述A相或B相4倍频计数器清零。`
全文摘要
本发明实施例公开了一种增量式编码器断线检测方法和系统，包括将A相和B相差分信号分别转换为A相和B相单端信号；将A相和B相单端信号的时序进行编码；计算间隔设置的编码连续出现相同的次数，并将其设定为错误次数；当所述错误次数大于所设定的阈值并且电机的速度不为零时，输出故障信号。本发明实施例一种增量式编码器断线检测方法及系统，与现有技术相比，本发明实施例对A相和B相时序进行编码，通过检测编码来判断编码器是否出现断线，检测方法比较准确，并且在电机正转和反转时均可以对编码器进行检测，在任何情况和任何状态下均可以快速准确的判断出编码器某一单端信号是否有断线故障。
文档编号G01D18/00GK103076036SQ20121059351
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者兰启庆, 侯晓东 申请人:深圳市配天数控科技有限公司