CN106970324A - 一种限位传感方法 - Google Patents

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郭戈
唐果林
付腾飞
高明希
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    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/343—Testing dynamo-electric machines in operation

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Abstract

本发明公开了一种限位传感方法，包括分别在固定设备零点处和移动装置上设置第一接触块及第二接触块；运行驱动移动装置运转的电机，获取电机实时特征参数；根据电机实时特征参数，采用基于特征参数阈值的堵转检测方法对电机进行实时堵转检测；监测所述实时特征参数是否大于预设的特征参数阈值；判断是否到达零点位置等步骤。与现有技术相比较，本发明的限位方法利用电机的自身可控的堵转时的特征状态，节省触发式元器件的使用，只需设计接触式挡块，优化工业设计的空间结构。应用电机本身的堵转特征参数，控制***针对特征参数进行程序判断，即可完成在工业控制设备上的零点确认。

Description

一种限位传感方法
技术领域
本发明涉及工业控制技术领域，尤其涉及一种限位传感方法。
背景技术
现有工业控制领域中，利用行程开关(限位开关)、霍尔开关、编码器等触发式元器件，提供的特征电信号进行归零点设计确认，以此归零点进行工业控制设计。该方法需要在设备中另外安装触发式行程开关等传感装置，其装置占据工作台空间，对工作台的正常操作也会造成干扰。
电机堵转是指电机在转速为0转时，仍然输出扭矩。一般电机正常工作，各项数据具有额定值，在电机堵转运动时，会产生堵转的特征参数，与额定数据成一定比例关系，比例关系根据电机参数的变化而变化。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种利用电机本身堵转时的特征状态进行检测判断的限位传感方法，节省触发式元器件的使用。
达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。
一种限位传感方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别在固定设备零点处和移动装置上设置第一接触块及第二接触块；
(2)运行驱动移动装置运转的电机，获取电机实时特征参数；
(3)根据步骤(2)中的电机实时特征参数，采用基于特征参数阈值的堵转检测方法对电机进行实时堵转检测；
(4)监测所述实时特征参数是否大于预设的特征参数阈值；
(5)若是，即电机出现堵转，第一接触块与第二接触块相接触，移动装置到达零点位置；若否，电机继续运行直至出现堵转。
进一步地，步骤(5)还包括以下判断：
电机出现堵转时移动装置是否运行至零点位置：若是，则确认移动装置到达零点位置；若否，停止电机，排除电机堵转问题。
进一步地，该方法还包括以下步骤，当确认移动装置到达零点位置，电机控制移动装置运动至设计坐标点。
进一步地，所述电机的实时特征参数包括电流、电压、磁矩、转矩和电感。
本发明的限位方法利用电机的自身可控的堵转时的特征状态，利用产生的堵转电流、堵转电压、堵转磁矩和堵转电感等特征参数进行程序判断，提供归零点的设计确认，节省触发式元器件的使用，只需设计接触式挡块，优化工业设计的空间结构。应用电机本身的堵转特征参数，控制***针对特征参数进行程序判断，即可完成在工业控制设备上的零点确认。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
为了进一步描述本发明，下面结合附图进一步阐述一种限位传感方法的具体实施方式，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示一种限位传感方法，包括以下步骤：
步骤1：分别在固定设备零点处和移动装置上设置第一接触块及第二接触块。在工业设计中需要进行零点设计确认的结构上，设置第一接触块和第二接触块，第一接触块与第二接触块在控制***进行整体结构的零点设计确认过程中，进行相对运动，以此实现机械结构的零点设计确认。
步骤2：运行驱动移动装置运转的电机，获取电机实时特征参数。
步骤3：根据步骤2中的电机实时特征参数，采用基于特征参数阈值的堵转检测方法对电机进行实时堵转检测。
步骤4：监测所述实时特征参数是否大于预设的特征参数阈值。第一接触块与第二接触块相接触，相对的机械运动停止，此时电机产生堵转时的特征参数，该堵转特征参数反馈到控制***，进行程序判断。
步骤5：若是，即电机出现堵转。原因一为皮带卡死故障造成电机堵转，原因二为第一接触块与第二接触块相接触。
步骤6：继续判断电机出现堵转时移动装置是否运行至零点位置：若是，则确认移动装置到达零点位置。
步骤7：对于步骤6的判断，若否，停止电机，排除电机堵转问题，第一接触块与第二接触块相接触，移动装置到达零点位置。针对电机堵转的原因，排除皮带卡死的情况，剩余情况则为第一接触块与第二接触块相接触，此时可以确认移动装置运行至零点位置。
步骤8：对于步骤4的判断，若否，电机继续运行直至出现堵转。针对步骤4中监测的实时特征数据与特征参数阈值的比对程序，判断出电机运行无异常，即未出现堵转。
步骤9：当确认移动装置到达零点位置，电机控制移动装置运动至设计坐标点。
电机的实时特征参数包括电流、电压、磁矩、转矩或电感中的任一参数。在数据采集和程序判断中，测试数据选用方法具有多种，可选各种数据参数，也可选择数据项特征曲线参数，以便达到工业控制领域中的最优方案。
实施例
以现有的3D打印机设备为例，电机为步进电机。步进电机，是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
步进电机采用脉宽调制式细分驱动电路，是把DPA输出的控制电压加在脉宽调制电路的输入端,脉宽调制电路将输入的控制电压转换成相应脉冲宽度的矩形波,通过对功放管通断时间的控制,改变输出到电机绕组上的平均电流。以一个步距角的转动时间为周期T，检测周期T内，输出的电平的占空比，正常工作状态输出的电压的占空比不大于95％，堵转状态下的占空比要大于等于99％。
为达到一个周期内进行检测的目的，检测环境电机转速在10r/s至100r/s，电机的负载小于电机的保持转矩的20％；n＝θb*υ/(360*D)；n，电机转速(r/s)，θb，电机固有步距角(度)，υ脉冲频率(Hz)，D细分数；步进电机的保持转矩与电压、电流、自身电阻的设计有关，功率＝K×扭矩×转速，其中K是转换系数。
当步进电机运行出现堵转时，其电压的占空比增加，大于正常状态值，相应的转矩、电压、电流、电感和磁矩等可检测或计算的特征参数均会发生变化，偏离正常范围。
现有的3D打印机，对于三维打印的各个方向，一般使用限位开关等触发式电信号元器件，此电信号反馈到控制***，控制***进行整体结构的归零点设计确认。本发明的方法节省限位开关等一类触发式电信号元器件，只需设计接触式挡块，应用电机本身的特征堵转参数，控制***针对特征堵转参数进行程序判断，即可完成3D打印机的结构上归零点设计确认。
工作过程：
1、打开电源；
2、打印机初始化：控制***进行整体结构的归零点设计确认；
3、X方向零点设计确认：控制***控制X轴电机驱动喷头结构，进行X方向的测试，确认X方向工作状态；在打印机X方向结构的任一端设置第一接触块XA，喷头端设置第二接触块XB，当电机驱动皮带，控制喷头自初始位置开始运动，当第一接触块XA与第二接触块XB相接触，相对的机械运动停止，此时电机产生特征堵转电流，电流反馈到控制***，进行程序判断，判断值若为X方向零点设计确认值，控制***给出停止信号，X方向电机停止工作，确认X方向零点，进而控制***控制喷头运动到设计坐标点位置；初始化完成；
4、Y方向和Z方向的归零点设计确认，控制过程类似于X方向的过程，不同的是，根据不同的结构和控制选择，接触块可以设置在不同的结构器件上。
本发明的限位方法利用电机的自身可控的堵转时的特征状态参数，利用产生的堵转电流、堵转电压、堵转磁矩和堵转电感等特征参数进行程序判断，提供归零点的设计确认，节省触发式元器件的使用，优化工业设计的空间结构。
显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (4)

1.一种限位传感方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别在固定设备零点处和移动装置上设置第一接触块及第二接触块；
(2)运行驱动移动装置运转的电机，获取电机实时特征参数；
(3)根据步骤(2)中的电机实时特征参数，采用基于特征参数阈值的堵转检测方法对电机进行实时堵转检测；
(4)监测所述实时特征参数是否大于预设的特征参数阈值；
(5)若是，即电机出现堵转，第一接触块与第二接触块相接触，移动装置到达零点位置；若否，电机继续运行直至出现堵转。
2.根据权利要求1所述的限位传感方法，其特征在于，步骤(5)还包括以下判断：
电机出现堵转时移动装置是否运行至零点位置：若是，则确认移动装置到达零点位置；若否，停止电机，排除电机堵转问题。
3.根据权利要求1所述的限位传感方法，其特征在于，还包括以下步骤，当确认移动装置到达零点位置，电机控制移动装置运动至设计坐标点。
4.根据权利要求1所述的限位传感方法，其特征在于，所述电机实时特征参数包括电流、电压、磁矩、转矩或电感中的任一参数。
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