在现代机加行业中，大多采用光栅传感器来作为位置反馈装置。由于光栅尺能够对系统实行全闭环控制，降低滚珠丝杠热变形等原因引起的误差，提高加工精度，所以目前中高档数控系统越来越多地采用光栅尺作为线位移反馈元件。

本文介绍了一个适合嵌入式系统的基于DSP和FPGA的海德汉光电编码器信号处理通用模块，能够测量和处理海德汉公司的高精度增量式编码器信号和采用EnDat2.2双向数字接口的绝对式编码器信号。

磁栅是一种位移测量技术。由于磁栅具有良好的抗干扰能力,对环境要求低,可以工作在多灰尘,潮湿,多油污等环境中正常工作。但是磁栅位移传感器的精度较低,难以实现绝对位移输出,基于课题来源,本文从传感器结构出发,通过对磁栅传感器结构改进同时获得细分信号和节距信息信号,并采用高精度的电子细分来提高磁栅的精度,通过设计磁编码序列来解决绝对位移输出的难题,来设计出可以工作在恶劣环境下的绝对式磁栅位移传感器。 本文介绍了国内外位移传感器的现状,通过对比分析,选取球栅结构进行设计,并对传感器的结构加以改进,对传感器的读数头,感应线圈激励线圈组的绕线方式,铁芯结构进行了设计,从感应线圈中获得高质量的细分信号,并在尺身上录制磁编码信号,利用霍尔传感器采集出磁编码信号来实现绝对位移的输出。对设计的传感器的测量原理进行了深入的研究,通过ANSYS软件对设计的磁栅位移传感器的磁场进行模拟仿真,探讨其电磁分布情况,得出传感器位移与输出电压信号的规律。引入高精度的CORDIC算法对传感器细分信号进行电子细分,并对CORDIC算法进行了优化,对优化后的算法进行了仿真。对磁编码序列进行了研究,采用m序列对直线型和圆环型的各种情况进行了讨论,给出了编码的步骤和方法。最后对信号处理模块进行了仿真,分析了误差来源。 论文主要工作归纳如下： 1)重新设计了磁栅传感器结构,可同时获得细分信号和节距信息信号,用ANSYS软件分析了传感器在静态和动态情况下的磁场规律,得出间隙在1mm到2mm之间,可以得到比较好的输出信号。 2)引入CORDIC算法对细分信号进行细分,对16位CORDIC算法进行优化,减少了2/3的ROM空间,将适用范围提升到整个360。,仿真后可以对一个周期的信号进行215细分,解决了精度低的问题。 3)对磁编码进行研究,引入m序列简化编码的步骤,可以很容易的得到编码序列,适应于直线,圆环的编码,简化编码的步骤和难度,解决磁场传感器的难以实现绝对位移的问题。

利用Modbus-RTU通信协议实现欧姆龙PLC和松下伺服驱动器之间的串口通讯，从而获取松下伺服绝对式编码器多圈数据和单圈数据， 从而计算出轴的实际位置，可直接应用与轴控运动中的绝对式位置坐标获取。 该功能已经经过实际平台测试，可直接应用与实际项目。

本文适合学习电机学习入门的朋友，编码器是电机控制中的重要传感器，主要包括增量式编码器、绝对式编码器、旋转变压器，本文介绍的编码器类型和原理刚好适合刚入门的朋友进行学习。

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