时间：2025-02-16 来源：FPGA_UCY 关于我们 0
本发明专利技术公开了一种基于FPGA的光栅信号处理方法、设备及存储介质，包括如下步骤：S1：将光栅信号CHA和CHB输入到FPGA中；S2：对CHA和CHB信号进行消抖滤波；S3：对CHA和CHB信号进行采样，通过测量两个信号之间的时间差，得到运动方向和位置信息；S4：通过比较两个信号的相位差，判断运动的方向；S5：根据配置的分辨率要求，设置触发信号的频率和位置；S6：输出触发信号；本发明专利技术通过消抖滤波、信号采样、方向判断、触发信号生成和控制回路或反馈机制的综合应用，生成符合要求的触发信号，用于控制打印系统的触发和位置同步，可以解决传统方法中固定精度和触发信号调整不灵活的问题，实现可变分辨率的触发信号生成，满足不同打印需求的高精度分辨率要求。
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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及打印机，具体是一种基于fpga的光栅信号处理方法、设备及存储介质。
技术介绍
1、传统的方法直接输入光栅信号，然后固定一个精度或者四分频来处理光栅信号，从而获得方向、位置信息和速度。
2、因为在打印系统中，光栅信号处理后得到的不只是方向、位置信息和速度这类型的运动反馈，还有打印的触发信号，光栅的信号处理方式直接决定了打印精度，所以固定的光栅信号处理精度，对打印的分辨率有着严重的影响，无法满足打印的高精度分辨率要求，并且无法灵活地调整触发信号。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于fpga的光栅信号处理方法、设备及存储介质，满足工业打印系统的多分辨率触发的需求。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、本申请提供了一种基于fpga的光栅信号处理方法，包括如下步骤：
4、s1：光栅信号输入，将光栅信号cha和chb输入到fpga中；
5、s2：消抖滤波，对cha和chb信号进行消抖滤波，去除噪声和干扰，确定稳定的信号输入；
6、s3：信号采样，在上升沿和下降沿处对cha和chb信号进行采样，通过测量两个信号之间的时间差，得到运动方向和位置信息；
7、s4：方向判断，根据采样到的上升沿和下降沿信息，再通过比较两个信号的相位差，判断运动的方向；
8、s5：触发信号生成，结合fpga配置的参数，选择任意一个或多个边沿作为打印触发信号，并选择一个边沿作为位置信息变化的标准，根据配置的分辨率要求，设置触发信号的频率和位置；
9、s6：输出触发信号，将生成的触发信号输出给打印系统，用于控制打印的触发和位置同步。
10、作为优选的，所述光栅信号输入的光栅信号cha向mcu提供配置接口，设置分频的系数，在光栅信号处理中，获取分辨率要求并计算分频系数，将计算得到的分频系数与设定的阈值进行比较；
11、当分频系数大于等于1时，表示分辨率要求已经满足，不需要进行进一步的分频操作；当分频系数小于1时，表示分辨率要求无法直接满足，需要进行分频操作，再判断分频系数的大小，
12、根据判断的结果，进行相应的设置，如果分频系数大于等于1，则默认使用四个边沿作为触发方式，并按照原有流程输出触发信号；如果分频系数小于1，则将分频后的边沿作为基准配置触发方式，并将分频后的触发信号输出。
13、作为优选的，所述消抖滤波，包括设置滤波器参数，通过在一个窗口内对信号进行排序并选择中间值来去除异常值和脉冲噪声，并设置滤波窗口大小，
14、在每个采样周期内，获取cha和chb信号的数值，将采样到的cha和chb信号输入到所选择的滤波器中进行处理，根据中值滤波算法对信号进行消抖滤波操作，得到滤波后的cha和chb信号作为输出。
15、作为优选的，根据步骤s3所述的运动方向和位置信息，使用相位差测量方法进行计算，包括：
16、采样信号，在上升沿和下降沿处对cha和chb信号进行采样，获取相应的采样点；
17、相位差计算，通过比较两个信号的采样点之间的时间差，计算出相位差(单位为角度)，具体计算公式如下：
18、相位差＝(δt/t)*360°；
19、其中，δt为cha和chb信号采样点之间的时间差，t为一个完整的信号周期；
20、运动方向和位置计算，根据计算得到的相位差，结合增量式编码器的参数和设定，再根据相位差的正负来判断运动方向，以及利用相位差的大小来计算位置变化量。
21、在信号采样的基础上，通过相位差的计算来得到更准确的运动方向和位置信息。
22、作为优选的，根据步骤s4所述的方向判断，根据步骤s3所得到的相位差大小结果进行判断，如果相位差为正，则表示运动方向为正向；如果相位差为负，则表示运动方向为反向；再根据增量式编码器的分辨率，确定每个完整的信号周期对应的位置变化量，设定360°对应一个完整的位置变化，
23、将相位差转换为位置变化量，使用以下公式：
24、位置变化量＝(相位差/360°)*分辨率；
25、其中，分辨率为增量式编码器的分辨率，表示每个完整的位置变化对应的编码器计数或脉冲数；
26、根据运动方向的判断结果，确定位置变化量的正负，如果运动方向为正向，则位置变化量为正；如果运动方向为反向，则位置变化量为负。
27、作为优选的，所述触发信号生成，包括：
28、fpga配置参数，在fpga中进行配置参数设置，设置fpga时钟频率为；
29、设置触发边沿，选择cha信号上升沿作为打印触发信号，通过设置触发边沿检测逻辑电路，当cha信号上升沿被检测到时，产生触发信号；
30、设置位置信息变化的标准，选择chb信号下降沿作为位置信息变化的标准，当chb信号下降沿被检测到时，表示位置发生变化；
31、触发信号的频率设置，使用定时器来生成触发信号的频率，设定定时器的计数值为1000，时钟频率为，则触发信号的频率为/1000＝；
32、触发信号的位置设置，使用计数器来跟踪位置信息，并生成触发信号的位置，设置计数器的初始值为0，步进值为10，每当计数器达到10的倍数时，触发信号被生成；
33、输出触发信号，根据设置好的触发边沿和位置信息，生成触发信号并将其输出给打印系统，当cha信号上升沿被检测到时，触发信号被输出，并且当chb信号下降沿被检测到时，位置信息变化的标准被触发。
34、作为优选的，根据步骤s1-s6中引入控制回路或反馈机制，包括：
35、位置反馈，根据步骤s3实时获取位置信息；
36、位置比较与校正，将实际的位置反馈与生成的触发信号进行比较，如果存在差异，表示生成的触发信号需要进行校正，根据比较结果，通过调整触发信号的时机或位置，使其与实际位置保持同步；
37、控制算法，根据比较结果和误差大小，通过自适应控制算法来进行触发信号的校正，通过控制算法，根据实时反馈的位置信息对触发信号进行动态调整，以保持位置同步和准确性；
38、校正策略，如果触发信号与位置反馈存在轻微偏差，通过微调触发信号的生成位置来使其更接近实际位置，当位置偏差较大的情况下，根据位置偏差的大小和方向来调整触发信号的生成时机或位置，迅速将触发信号与实际位置对齐。
39、一种基于fpga的光栅信号处理设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现上述的方法。
40、一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现上述的方法。
41、本专利技术的有益效果为：
42、光栅信号经过消抖滤波处理，去除噪声和干扰，确保稳定的信号
【技术保护点】
1.一种基于FPGA的光栅信号处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的光栅信号处理方法，其特征在于：所述光栅信号输入的光栅信号CHA向MCU提供配置接口，设置分频的系数，在光栅信号处理中，获取分辨率要求并计算分频系数，将计算得到的分频系数与设定的阈值进行比较；
3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的光栅信号处理方法，其特征在于：所述消抖滤波，包括设置滤波器参数，通过在一个窗口内对信号进行排序并选择中间值来去除异常值和脉冲噪声，并设置滤波窗口大小，
4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的光栅信号处理方法，其特征在于：根据步骤S3所述的运动方向和位置信息，使用相位差测量方法进行计算，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于FPGA的光栅信号处理方法，其特征在于：根据步骤S4所述的方向判断，根据步骤S3所得到的相位差大小结果进行判断，如果相位差为正，则表示运动方向为正向；如果相位差为负，则表示运动方向为反向；再根据增量式编码器的分辨率，确定每个完整的信号周期对应的位置变化量，设定360°对应一个完整的位置变化，
6.根据权利要求4所述的一种基于FPGA的光栅信号处理方法，其特征在于：所述触发信号生成，包括：
7.根据权利要求4所述的一种基于FPGA的光栅信号处理方法，其特征在于：根据步骤S1-S6中引入控制回路或反馈机制，包括：
8.一种基于FPGA的光栅信号处理设备，其特征在于：包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的一种基于FPGA的光栅信号处理方法。
9.一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，当所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的一种基于FPGA的光栅信号处理方法。
【技术特征摘要】
1.一种基于fpga的光栅信号处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于fpga的光栅信号处理方法，其特征在于：所述光栅信号输入的光栅信号cha向mcu提供配置接口，设置分频的系数，在光栅信号处理中，获取分辨率要求并计算分频系数，将计算得到的分频系数与设定的阈值进行比较；
3.根据权利要求1所述的一种基于fpga的光栅信号处理方法，其特征在于：所述消抖滤波，包括设置滤波器参数，通过在一个窗口内对信号进行排序并选择中间值来去除异常值和脉冲噪声，并设置滤波窗口大小，
4.根据权利要求1所述的一种基于fpga的光栅信号处理方法，其特征在于：根据步骤s3所述的运动方向和位置信息，使用相位差测量方法进行计算，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于fpga的光栅信号处理方法，其特征在于：根据步骤s4所述的方向判断，根据步骤s3所得到的相位差大小结果进行判断，如果相...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱彬桥，陈凌峰，
申请(专利权)人：广州市森扬电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
全部详细技术资料下载 我是这个专利的主人
