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电机数控机床光电编码器分频实现方法研究

点击次数:0    发布时间:2025-01-18

电机,作为数控机床的核心执行元件,其精确位置控制至关重要,而转子的精准定位则是实现这一目标的关键。在众多检测手段中,光电编码器以其结构简便、机械寿命长、易于实现高分辨率等优势,成为首选。光电编码器分为增量式、绝对式和混合式三种,其中增量式凭借其优越性,应用*为广泛。皖南电机价格表这种编码器输出的A、B、Z三相信号中,A相与B相相差90度,Z相则作为编码器的“零位”,每转仅输出一个脉冲。在实际应用中,往往需要根据特定比例,即分周比,对A相、B相的正交脉冲进行分频。皖南电机分频的挑战在于,无论分周比是整数还是分数,分频后的A'相、B'相脉冲都需保持正交或近似正交。为此,本文提出了一种基于FPGA的整数分周比实现方法,该方法结构简单、配置灵活、易于扩展,具有较高的实用价值。

电机数控机床光电编码器分频实现方法研究

电子齿轮比与分周比是数控机床和数控加工中心中的核心概念。多数国外伺服驱动装置具备电子齿轮比和分周比功能。皖南电机电子齿轮比(KEG)是指伺服电机实际执行的脉冲量与指令脉冲量的比值,而分周比(KDF)则是伺服驱动器接收到的脉冲编码器脉冲量与实际反馈到上位伺服控制系统(CNC)上的脉冲量的比值。通过结合使用电子齿轮比和分周比功能,用户可方便地实现整数脉冲当量,从而避免中间计算产生的量化误差,无需修改G代码,即可将代码直接移植到配备不同电机编码器线数或不同螺距丝杠的机床或加工中心。

电子齿轮比和分周比的计算公式如下:

式中:PG为电机光电编码器线数(单位:P/rev),P为丝杠螺距(单位:mm/rev),△l为脉冲当量(单位:mm/P),m/n为减速比。

电子齿轮比可以通过脉冲频率变换实现,而分周比由于驱动器反馈到CNC的脉冲量通常采用正交脉冲序列,其实现相对齿轮比更为复杂。国外各种驱动器普遍具备分周比功能,因此对基于FPGA的分周比实现方法进行了研究。

分周比的实现结构如图2所示,需要三个功能模块:四倍频模块QD-PF、分频模块DF、正交序列生成模块OSG。QDPF模块接收正交脉冲序列,输出方向信号和四倍频后的脉冲。DF模块可以实现输入脉冲的三分频,内部包含一个增减计数器,根据输入的方向信号进行增减计数,正向计至设定的正阈值后输出一个脉冲和正方向信号,负向计至设定的负阈值后输出一个脉冲和负方向信号。OSG模块通过输入脉冲沿触发内部状态机进行状态转换,根据输入的方向信号判断要跳转的状态,从而产生正交信号和方向信号。皖南电机价格表

仿真研究部分,利用ACTEL公司的Libro8.1开发平台,采用VHDL硬件语言创建了相应的功能模块,原理图如图3所示。其中,PA205、PB206分别是原始差分信号的A相、B相输入引脚。信号经QDPF四倍频后,将方向信号和脉冲信号输出给DF分频模块。经DF分频后,将脉冲、方向信号输出给正交脉冲生成模块OSG,产生带相位的正交信号,*后从PA119、PB120反馈到CNC。

本文提出的分周比实现方法能够准确地将光电编码器输出的正交信号按照设定的分周比进行分频。通过设定分频比,可以实现1~256倍的分频,甚至更高。在实际系统中,还可以利用MCU通过总线在线配置分周比。如果需要实现分数比例的分周比,也只需在本方案基础上稍加改进即可。安徽皖南电机

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