光電編碼器是一種集光、機、電為一體的轉速、位移傳感器，具有精度高、響應快、性能穩定可靠等顯著的優點。在數控車床中常用于檢測主軸系統的轉速和角位移，也經常在伺服系統中用于檢測伺服電機的轉速。但是，光電編碼器在其安裝基座的機械振動激勵下，會不可避免地導致其主碼盤的振動，從而引起輸出波形的畸變，最終引起計數錯誤，使伺服驅動系統不能正常運行，影響數控機床的加工精度和定位精度。為此，可以采用數字濾波的方法來減少計數誤差，但存在以下缺點：

（1） 數字濾波要占用CPU 時間，而且隨著所用光電編碼器數量的增加而增加，故不能適應較大系統的要求;

（2） 數控車床進行螺紋插補時，需要準確讀取光電編碼器的計數值，以獲取主軸位置信息，但此時CPU 沒有時間進行數字濾波。

基于以上原因，我們對光電編碼器常用的判向和計數電路進行了改進，較好地解決了由于振動引起的計數誤差，提出了基于FPGA 技術解決光電編碼器誤計數的問題，并給出其實現方法。

1 、消除抖動計數原理

光電編碼器在測量過程中，通常有A、B、Z 三相輸出。每轉一周，A 相和B 相輸出固定數目的脈沖，Z 相輸出一個脈沖。當編碼器正向旋轉的時候，A 相比B 相超前90°;當編碼器反向旋轉的時候，A 相比B 落后90°。在正常情況下，可以根據A、B 相差來判斷出光電編碼器的運動方向，同時完成正反轉的計數。

由于增量式光電碼盤無記憶能力，并且其碼盤精度很高，對光電編碼器軸系引起的抖動干擾非常敏感，若其輸出脈沖的計量方法缺乏有效的抗抖動干擾能力，則檢測結果與實值之間將會存在很大誤差，且誤差值隨機變化，從而使系統的檢測精度大大低于其應有的固有分辨力。

通過分析可知，影響計量精度的抖動干擾是由于光電碼盤轉動時由于轉軸轉動不穩引起的，主要表現是透光窗邊沿附近發生的小幅度晃動，引起干擾脈沖。圖1a 給出了光碼器正轉時B 相脈沖信號在下降沿和上升沿發生抖動的波形。圖1b 給出了A 相脈沖信號在上升沿和下降沿發生抖動輸出的時序波形。由圖1 可知，抖動干擾信號兩個跳變沿時刻所對應的另一相脈沖信號的電平值總是一致的，因此，可以利用D 觸發器將兩跳變時刻所對應的另一相脈沖的邏輯電平寄存起來，并在計數時刻進行比較。若一致則為干擾信號，計數器停止計數;若不一致則為正常工作信號，計數器進行正常計數，從而消除抖動引起的重復計數現象，實現高精度計量。

2 、基于FPGA 技術消除光電編碼器輸出脈沖擾動

根據上述分析，本文采用FPGA 抑制光電編碼器輸出脈沖，采用VHDL 語言完成。程序中aclk 代表A 相脈沖，bclk 代表B相脈沖，dclk 代表計數脈沖，dund 代表光電編碼器轉向輸出脈沖。圖2 為經過FPGA 處理抖動計數后輸出的波形

3 、結論

本文提出了抑制增量式光電編碼器輸出干擾時序脈沖的一種解決方案，并同時給出了基于FPGA 的實現方法。經過現場的調試結果證明，該方案可以消除工業現場中出現的干擾和抖動現象，能夠實現準確的脈沖計數。而且FPGA 實現方法十分靈活可靠，可以根據需要任意的改變參數就可以達到目的，維護非常方便。