一种光电编码信号解码方法及系统与流程

本发明涉及精密制造，尤其涉及一种光电编码信号解码方法及系统。

背景技术：

1、目前，在精密制造技术领域，智能传感器的信号解码作为保障伺服控制精度、规避设备运行偏差的关键环节，已成为领域内的重点研究内容。

2、在一种现有技术中，主要采用固定参数解码或单一信号幅值检测的方法以实现光电编码信号的解析，依赖预设光源功率或固定脉冲占空比，例如采用恒定驱动电流控制传感器光源，通过固定阈值判断脉冲边沿完成解码。然而，这种方式在高速运动的复杂运行环境中表现明显不足，因固定参数无法适配环境温度与机械振动带来的信号波动，单一检测易受转速变化与尘埃干扰影响，受设备连续运行时长增加、负载动态变化与信号衰减渐进性影响，易导致信号强度失真、脉冲占空比偏差；且缺乏信号强度自适应调节与占空比动态补偿能力，尤其在数控机床高速加工、协作机器人频繁启停的复杂场景中，难以避免累积误差引发的位置解码错误，导致设备定位精度下降。

3、综上，现有技术难以实现智能传感器光电编码信号的高精度动态解码，无法满足精密制造与智能装备技术在面对高速运动工况时对位置检测准确性与运行稳定性的核心需求。

技术实现思路

1、本发明提供了一种光电编码信号解码方法及系统，以实现智能传感器光电编码信号的高精度动态解码，满足精密制造与智能装备在面对高速运动工况时对位置检测准确性与运行稳定性的核心需求。

2、第一方面，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光电编码信号解码方法，包括：

3、获取原始光电编码信号序列，对所述原始光电编码信号序列进行幅值特征提取，得到当前信号强度数值；

4、将所述当前信号强度数值与预设的强度基准阈值进行对比计算，得到信号强度的变化趋势特征；

5、根据所述变化趋势特征，通过预先建立的功率调节模型进行计算，得到光源功率调整量，获取当前光源基准功率值，根据所述当前光源基准功率值与所述光源功率调整量进行计算，得到调整后的光源功率值；

6、根据所述光源功率值获取新的光电编码信号序列，对所述新的光电编码信号序列进行波形参数计算，得到脉冲占空比数值；

7、计算所述脉冲占空比数值与所述变化趋势特征的关联度数值，若所述关联度数值低于预设的关联判定阈值，则计算所述脉冲占空比数值与预设的标准占空比数值的偏差，得到占空比偏差量；

8、根据所述占空比偏差量，通过预先建立的补偿模型进行计算，得到脉冲占空比修正值；

9、根据所述脉冲占空比修正值和所述调整后的光源功率值，执行光电编码信号解码处理，得到解码结果。

10、第二方面，本发明提供了一种光电编码信号解码系统，包括：

11、信号采集模块，用于获取原始光电编码信号序列，对所述原始光电编码信号序列进行幅值特征提取，得到当前信号强度数值；

12、趋势分析模块，用于将所述当前信号强度数值与预设的强度基准阈值进行对比计算，得到信号强度的变化趋势特征；

13、功率调整模块，用于根据所述变化趋势特征，通过预先建立的功率调节模型进行计算，得到光源功率调整量，获取当前光源基准功率值，根据所述当前光源基准功率值与所述光源功率调整量进行计算，得到调整后的光源功率值；

14、占空比提取模块，用于根据所述光源功率值获取新的光电编码信号序列，对所述新的光电编码信号序列进行波形参数计算，得到脉冲占空比数值；

15、关联计算模块，用于计算所述脉冲占空比数值与所述变化趋势特征的关联度数值，若所述关联度数值低于预设的关联判定阈值，则计算所述脉冲占空比数值与预设的标准占空比数值的偏差，得到占空比偏差量；

16、占空比修正模块，用于根据所述占空比偏差量，通过预先建立的补偿模型进行计算，得到脉冲占空比修正值；

17、解码执行模块，用于根据所述脉冲占空比修正值和所述调整后的光源功率值，执行光电编码信号解码处理，得到解码结果。

18、相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

19、（1）本发明通过连续采集光电传感器的模拟输出信号得到原始光电编码信号序列，经滤波处理后计算标准差得到当前信号强度数值，对比预设强度基准阈值构建强度偏差时间序列，平滑处理后提取趋势斜率特征得到信号强度变化趋势，突破传统固定参数解码、无法感知信号动态波动的局限，实时捕捉环境温度漂移、尘埃遮挡与机械振动导致的信号强度变化，排除多源干扰对信号质量的影响，为光源功率自适应调节提供精准的先行控制依据，有效提升光电信号的信噪比，解决传统方法信号强度失真、信噪比不稳定的问题。

20、（2）本发明基于信号强度变化趋势与强度偏差量，通过预先建立的功率调节模型映射得到功率调整系数，结合当前光源基准功率与旋转轴实时转速完成闭环校正，生成调整后的光源功率值并驱动发光元件采集新的光电编码信号序列，提取脉冲上升沿与下降沿计算得到脉冲占空比数值，突破传统恒定驱动电流、无法动态适配转速变化的局限，根据信号强度的实时演化趋势提前调整光源功率，同时融合转速补偿消除高速旋转带来的光信号衰减，精准维持信号强度在最优区间，显著提升不同转速工况下光电信号的稳定性，弥补现有技术高速运动时信号忽强忽弱、边缘检测误差大的缺陷。

21、（3）本发明通过计算脉冲占空比数值与信号强度变化趋势的关联度，低于阈值时计算占空比偏差量，结合旋转轴转速与调整后的光源功率值，通过补偿模型得到脉冲占空比修正值，联合修正后的占空比与调整后的功率执行解码处理，再通过状态观测器更新基准参数并监控误码率触发重校准流程，突破传统单一固定阈值解码、缺乏动态补偿能力的局限，量化信号强度变化与占空比偏差的耦合关系，为精密伺服控制提供高精度的位置解码结果，解决传统方法累积误差引发的位置解码错误、设备定位精度下降的问题，兼顾解码实时性与长期运行稳定性，满足精密制造与智能装备对高速运动工况下位置检测准确性的核心需求。

1.一种光电编码信号解码方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光电编码信号解码方法，其特征在于，所述获取原始光电编码信号序列，对所述原始光电编码信号序列进行幅值特征提取，得到当前信号强度数值，包括：

3.根据权利要求1所述的光电编码信号解码方法，其特征在于，所述将所述当前信号强度数值与预设的强度基准阈值进行对比计算，得到信号强度的变化趋势特征，包括：

4.根据权利要求3所述的光电编码信号解码方法，其特征在于，所述根据所述变化趋势特征，通过预先建立的功率调节模型进行计算，得到光源功率调整量，获取当前光源基准功率值，根据所述当前光源基准功率值与所述光源功率调整量进行计算，得到调整后的光源功率值，包括：

5.根据权利要求1所述的光电编码信号解码方法，其特征在于，所述根据所述光源功率值获取新的光电编码信号序列，对所述新的光电编码信号序列进行波形参数计算，得到脉冲占空比数值，包括：

6.根据权利要求1所述的光电编码信号解码方法，其特征在于，所述计算所述脉冲占空比数值与所述变化趋势特征的关联度数值，若所述关联度数值低于预设的关联判定阈值，则计算所述脉冲占空比数值与预设的标准占空比数值的偏差，得到占空比偏差量，包括：

7.根据权利要求1所述的光电编码信号解码方法，其特征在于，所述根据所述占空比偏差量，通过预先建立的补偿模型进行计算，得到脉冲占空比修正值，包括：

8.根据权利要求1所述的光电编码信号解码方法，其特征在于，所述根据所述脉冲占空比修正值和所述调整后的光源功率值，执行光电编码信号解码处理，得到解码结果之后，还包括：

9.一种光电编码信号解码系统，其特征在于，包括：