CN110631474A

CN110631474A - 电机校准***、方法、装置、控制器及存储介质

Info

Publication number: CN110631474A
Application number: CN201911068909.XA
Authority: CN
Inventors: 李泽伟
Original assignee: Chongqing Billion Fly Science And Technology Co Ltd
Current assignee: Chongqing Billion Fly Science And Technology Co Ltd
Priority date: 2019-11-04
Filing date: 2019-11-04
Publication date: 2019-12-31
Anticipated expiration: 2039-11-04
Also published as: CN110631474B

Abstract

本发明实施例提供一种电机校准***、方法、装置、控制器及存储介质，涉及电机检测技术领域，该***包括：控制器、电机和光电编码器；光电编码器与电机通过转轴同轴固定相连；电机设有多个霍尔传感器，多个霍尔传感器跟随电机旋转，其均布轴线与电机的轴线共线；多个霍尔传感器和光电编码器用于同时对电机的至少一个旋转机械角进行监测；控制器用于获取多个霍尔传感器和光电编码器反馈的测量数据，生成角度校准表。控制器通过多个霍尔传感器和光电编码器反馈的测量数据，生成角度校准表，根据角度校准表，对霍尔传感器反馈的测量数据校准，从而准确而且可靠的获取电机所转动的机械角度。

Description

电机校准***、方法、装置、控制器及存储介质

技术领域

本发明涉及电机检测技术领域，具体而言，涉及一种电机校准***、方法、装置、控制器及存储介质。

背景技术

电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的电磁装置，其可以产生驱动转矩。为了使得电机转动预设的机械角度，需要对电机转动的机械角度进行检测。

为了追求低载荷、便携性，无人机领域通常采用小型电机实现对吊舱的转动控制。霍尔传感器是一种磁敏模拟传感器件，具有尺寸小，造价低的特点，使得它适用于小型电机的控制，以测量电机的电角度及机械角度。由于霍尔传感器的测量信号源是电机磁钢中的磁场，但用于控制吊舱的电机体积很小，导致对电机磁钢进行精确充磁较为困难，容易产生充磁误差，这就使得霍尔传感器测量得到的电角度存在误差，在特定位置误差甚至高达到3°。同时，由于电机较小造成霍尔传感器、转子等电机元件的安装精度下降，也会引入角度测量误差。

综上，可知虽然采用霍尔传感器可以使得电机微型化、轻型化，但是采用霍尔传感器测量电机的电角度及机械角度，会使得测量结果误差大，误差难以消除，进一步导致对于电机以及吊舱的转动角度控制不准确的问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种电机校准***、方法、装置、控制器及存储介质，以便解决相关技术中，霍尔传感器测量电机的机械角度误差大，导致对于电机以及吊舱的转动角度控制不准确的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种基于光电编码器的电机校准***，所述电机校准***包括：控制器、电机和光电编码器；

所述光电编码器与所述电机通过转轴同轴固定相连；所述电机设有多个霍尔传感器，所述多个霍尔传感器跟随所述电机旋转，其均布轴线与所述电机的轴线共线；

所述多个霍尔传感器和所述光电编码器用于同时对所述电机的至少一个旋转机械角进行监测；

所述控制器用于获取所述多个霍尔传感器和所述光电编码器反馈的测量数据，并生成角度校准表，所述角度校准表用于对所述多个霍尔传感器监测的所述电机的旋转机械角进行校准。

本发明实施例提供的基于光电编码器的电机校准***，当电机进行旋转时，带动霍尔传感器、以及与电机同轴相连的光电编码器的一同旋转，霍尔传感器和光电编码器同时对电机的旋转机械角进行检测，控制器可以根据多个霍尔传感器和所述光电编码器反馈的测量数据，生成角度校准表，通过该角度校准表可以完成对霍尔传感器监测的电机的旋转机械角进行校准，使得校准电机的旋转机械角的过程更加方便、高效和准确。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电机校准方法，应用于上述第一方面所述的基于光电编码器的电机校准***，所述方法包括：

根据所述多个霍尔传感器确定至少一个采样点的测量机械角度；

获取所述光电编码器采集的所述至少一个采样点的校准机械角度；

根据所述至少一个采样点的测量机械角度以及校准机械角度，生成角度校准表，所述角度校准表存储有：所述测量机械角度与所述校准机械角度的对应关系。

本发明实施例提供的电机校准方法，霍尔传感器和光电编码器均对指示一个采样点进行测量，根据霍尔传感器确定的测量机械角度，以及光电编码器采集的校准机械角度，生成角度校准表，角度校准表存储有测量机械角度与校准机械角度的对应关系，角度校准表用于对电机上的霍尔传感器确定的测量机械角度进行校准，使得最终确定的电机旋转过的机械角更加精确。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电机机械角度校准方法，所述方法包括：

通过多个霍尔传感器对电机的机械角度进行测量；

根据预设角度校准表和所述多个霍尔传感器的测量机械角度，确定与所述测量机械角度相对应的校准机械角度，所述角度校准表为采用上述第一方面所述***或第二方面所述的方法得到的角度校准表。

本发明实施例提供的电机机械角度校准方法，根据预设角度校准表，对多个霍尔传感器的测量机械角度进行校准，得到校准机械角度，使得可以准确可靠的确定电机所旋转过的机械角度，校准机械角度与实际角度值更接近、精度更高。

第四方面，本发明实施例还提供了一种电机机械角度校准装置，所述装置包括：

测量模块，用于通过多个霍尔传感器对电机的机械角度进行测量；

确定模块，根据预设角度校准表和所述多个霍尔传感器的测量机械角度，确定与所述测量机械角度相对应的校准机械角度，所述角度校准表为采用上述第一方面所述***或第二方面所述的方法得到的校准表。

本发明实施例提供的电机机械角度校准装置对应的技术效果，与第三方面提供的电机机械角度校准方法的技术效果类似，此处不再一一赘述。

第五方面，本发明实施例还提供了一种控制器，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第二方面或第三方面所述的方法的步骤。

本发明实施例提供的控制器对应的技术效果，与第二方面或第三方面提供的电机校准方法的技术效果类似，此处不再一一赘述。

第六方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第二方面或第三方面所述方法的步骤。

本发明实施例提供的计算机可读存储介质对应的技术效果，与第二方面或第三方面提供的电机校准方法的技术效果类似，此处不再一一赘述。

本发明的有益效果是：本发明实施例提供一种电机校准***、方法、装置、控制器及存储介质。其中，电机校准***包括：控制器、电机、光电编码器和安装台。在电机***中，通过设置控制器、电机、光电编码器和安装台，使得电机转动时，会同时带动电机上的多个霍尔传感器，以及光电编码器一同旋转，以使得霍尔传感器和光电编码器可实现对电机的旋转机械角的同时测量。控制器获得上述传感器反馈的测量数据，并生成角度校准表，根据该表可以实现对多个霍尔传感器反馈的测量数据进行校准，可以准确而且可靠的获取电机所转动的机械角度。电机校准方法，与电机校准***相似，通过霍尔传感器和光电编码器实现对电机旋转机械角的同时测量，并生成角度校准表。另外，本申请还提供了使用角度校准表，对电机的机械角度进行校准的校准方法和校准装置，可以在保持电机微型化、轻型化的基础上，继续采用霍尔传感器进行机械角度的测量，但需要通过上述方法获得的角度校准表，实现对测量结果的校准，从而避免因采用霍尔传感器而导致的测量结果误差大，误差难以消除、电机控制精度差的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1a为本发明实施例提供的一种基于光电编码器的电机校准***的结构示意图；

图1b为本发明实施例提供的一种基于光电编码器的电机校准***的结构示意图；

图1c为本发明实施例提供的一种电机校准***中驱动电路板与电机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图；

图7为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图；

图8为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图；

图9为本发明实施例提供的一种电机校准装置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种电机校准装置的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种电机校准装置的结构示意图；

图12为本发明一实施例提供的控制器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1a-图1b均为本发明实施例提供的一种基于光电编码器的电机校准***的结构示意图，如图1a和图1b所示，该***包括：控制器11、电机12、光电编码器13和安装台14。

其中，光电编码器13与电机12同轴固定相连；电机12设有多个霍尔传感器15，多个霍尔传感器15跟随电机12旋转，其均布轴线与电机的轴线共线；所述多个霍尔传感器15和所述光电编码器13用于同时对所述电机的至少一个旋转机械角进行监测；

控制器11用于获取多个霍尔传感器15和光电编码器13反馈的测量数据，并生成角度校准表，角度校准表用于对多个霍尔传感器15监测的电机12的旋转机械角进行校准。

其中，角度校准表记录上述至少一个旋转机械角的霍尔传感器和光电编码器的测量数据，如相对应的测量机械角和校准机械角，其中测量机械角为上述多个霍尔传感器测得，校准机械角为光电编码器测得。

在上述实施例中，光电编码器13与电机12不仅同轴，并且固定相连，以使电机12围绕其转轴旋转时，光电编码器13也一同跟随电机12一同旋转。此外，电机12上设有多个霍尔传感器15，并且其均布轴线与电机12转轴的轴线共线，并跟随电机12旋转，由此可知，一旦电机12发生旋转，多个霍尔传感器15和光电编码器13可一同发生旋转，并且旋转角度相同。多个霍尔传感器15和所述光电编码器13可同时对所述电机的至少一个旋转机械角进行监测，并且有控制器11获取并生成角度校准表，所述角度校准表。

可选地，通过安装台14实现光电编码器13和电机12的同轴固定相连。图1c为本发明实施例提供的一种电机校准***中驱动电路板与电机的结构示意图，如图1a和图1c所示：

光电编码器13位于安装台14的上方，电机12位于安装台14的下方。电机12所控制的负载，如吊舱16，可以通过其壳体与安装台14固定相连，电机12位于吊舱16的内部，具有定子1201和转子1202，通过控制转子1202的转动，实现对吊舱16的转动控制。考虑吊舱16的应用场景，即吊挂在飞行器的机身或机翼下，因而模仿测试环境，将吊舱16置于安装台14的下方，安装台14下方应具有充足的容纳空间安置吊舱16。可以将光电编码器13置于安装台14的上方，并与所述电机的转轴固定相连，以实现电机带动其一同完成旋转。

进一步的，吊舱16通过减震组件与安装台14相连，以避免电机转动过程中，由于振动导致发生位移或控制精度不准的技术问题，进一步提升测试精度。

进一步的，控制器可以通过角度校准表对霍尔传感器监测的电机的旋转机械角进行校准，使得校准电机的旋转机械角的过程更加方便、高效和准确。

如图1b所示，控制器11可以分别与电机12、多个霍尔传感器15和光电编码器13电连接，多个霍尔传感器15反馈的测量数据可以为测量机械角度，光电编码器13反馈的测量数据可以为校准机械角度，角度校准表存储有测量机械角度与校准机械角度的对应关系。

在一种可能的实施方式中，控制器11可以根据预设的至少一个机械角周期控制电机12转动，电机12转动时，可以带动与电机12同轴的光电编码器13转动，电机12在转动时，多个霍尔传感器15可以采集并向控制器11发送电机12的测量机械角度，光电编码器13可以采集并向控制器11发送的校准机械角度，控制器11可以接收测量机械角度和校准机械角度，并依据测量机械角度和校准机械角度建立角度校准表。其中，预设的机械角周期可以是根据负载(如吊舱16)的转动角度范围需求、电机12的转动精度、光电编码器13的测试精度等确定的。

具体的，光电编码器13和多个霍尔传感器15根据预设的至少一个采样点，同时分别采集测量机械角度、校准机械角度。可选的，通过预设的间隔时间，完成对各采样点所对应的机械旋转角度的测量。采样点的间隔时间相同的情况下，预设的转动周期越多，同一采样点所采集的数据就越多，可以通过取均值的方式，进一步提升数据的测量精度。

其中，一个机械角周期可以为360度，相邻两个采样点的采样间隔为预设时间间隔，例如，预设时间间隔可以为0.1秒，当然也可以为其他值，本发明实施例对此不进行具体限制。

在另一种可能的实施方式中，控制器11可以设置于吊舱16内，也可以是独立于吊舱16的飞行控制装置。控制器11对多个霍尔传感器15监测的电机12的旋转机械角进行校准后，可以获取校准后测量数据，校准后的测量数据可以准确的表示电机12所转动的机械角度，当然，也可以的准确表示吊舱16所转动的机械角度。

另外，控制器11可以控制电机12带动吊舱16转动，多个霍尔传感器15采集测量机械角度，并向控制器11发送该测量机械角度，控制器11可以接收测量机械角度，并根据前述的角度校准表查找对应的校准机械角度，根据该校准机械角度和预设的转动角度校准转轴的转动角度，以使电机12转轴的转动角度达到预设的转动角度，可以实现吊舱航向的精准定位。

具体的，光电编码器10具有空心轴，并且空心轴与所述电机12的转轴键槽连接。通过这样的方式，可以使得光电编码器10可以与电机12的转轴固定相连，以完成同步旋转的技术效果。

可选的，多个霍尔传感器15包括：第一霍尔传感器和第二霍尔传感器；第一霍尔传感器和第二霍尔传感器所在圆弧的圆心角为预设机械角度，预设机械角度是根据第一霍尔传感器和第二霍尔传感的电角度差确定的。

其中，预设机械角度为电角度差为90度时所对应的机械角度，电角度差是根据预设的机械角度差所确定的。当电角度差为90度时，可以实现仅通过两个霍尔传感器15反馈的测量数据确定测量机械角度，而且数量较少的霍尔传感器15，可以降低由于不同霍尔传感器15的差异，所产生的对于测量精度的影响。

在本发明实施例中，为了使得第一霍尔传感器和第二霍尔传感器相应的电角度相差90度，第一霍尔传感器和第二霍尔传感器对应在电机12中实际机械角度(预设机械角度)设置为123.75度，本发明实施例对此不进行具体限制。

可选的，如图1c所示，电机校准***还包括：驱动电路板17，多个霍尔传感器15设置于驱动电路板17上，驱动电路板17与电机12同轴连接，多个霍尔传感器15靠近电机12的定子1201。

其中，驱动电路板17上的驱动电路用于驱动电机12，电机12可以包括转子1202、定子1201和转轴1203。

在本发明实施例中，电机12转动时，可以带动驱动电路板17转动，设置于驱动电路板17上的多个霍尔传感器15，也会跟随转动。

在本发明实施例中，仅采用根据预设安装角度安装的两个霍尔传感器，即可实现对电机12旋转的电角度和机械角度的测量，和可变的安装机械角度，降低了线性霍尔的安装难度及驱动电路板空间占用，通过设置数量较少的霍尔传感器15，可以降低由于不同霍尔传感器15的安装差异和测量差异，所产生的对于测量精度的影响。

上述实施例中通过光电编码器对霍尔传感器进行校准，可以解决以下问题可能引起的线性霍尔测量角度时的误差：

1、小型磁钢的充磁误差；

2、磁场过大时导致线性霍尔的测量输出线性度下降，以及两个线性霍尔测量特性曲线存在的固有差异；

3、线性霍尔的安装机械误差。

电机校准***可应用于无人机上，其可安装在无人机的底部或者侧面，其还可应用于潜艇等具有吊舱的设备上。

图2为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图，可应用于上述实施例所述的校准***中，如图2所示，该方法可以包括：

S101、根据多个霍尔传感器确定至少一个采样点的测量机械角度。

S102、获取光电编码器采集的至少一个采样点的校准机械角度。

在本发明实施例中，控制器可以控制转轴旋转至少一个机械角周期，使得光电编码器在转轴的带动下旋转至少一个机械角周期，并在转轴旋转一个机械角周期内，确定多个霍尔传感器检测的至少一个采样点的测量机械角度，以及获取光电编码器采集的至少一个采样点的校准机械角度。

在一种可能的实施方式中，可以先将光电编码器调至零点，控制器通过控制驱动电路驱动电机，电机带动光电编码器匀速进行转动，控制器可以获取多个霍尔传感器在每个采样点所采集的测量机械角度，以及光电编码器在每个采样点所采集的校准机械角度，则控制器可以的得到在至少一个采集点所采集的测量机械角度和校准机械角度。

需要说明的是，每个采样点的测量机械角度和校准机械角度是一一对应的。

S103、根据至少一个采样点的测量机械角度以及校准机械角度，生成角度校准表。

其中，角度校准表存储有：测量机械角度与校准机械角度的对应关系。

在本发明实施例中，每个采样点中的测量机械角度和校准机械角度是对应的，控制器可以根据多个采样点的测量机械角度和校准机械角度，建立多个采样点中，测量机械角度与校准机械角度的对应关系，从而得到预设角度校准表。

在本发明实施例中，控制器控制转轴旋转至少一个机械角周期，相应的，多个霍尔传感器和光电编码器在至少一个机械角周期，采集测量机械角度和校准机械角度，基于至少一个机械角周期来建立预设角度校准表，使得预设角度校准表中数据更完整，便于通过预设角度校准表查找到校准机械角度。在实际的操作中，采集一个机械角周期，即可完成所有采样点数据的采集，并生成角度校准表。若采集多个机械角周期，则可以对同一采样点完成多次的数据采集，以提高数据采集的精度。

本发明实施例提供的电机校准方法，根据霍尔传感器确定的测量机械角度，以及光电编码器采集的校准机械角度，生成角度校准表，角度校准表存储有测量机械角度与校准机械角度的对应关系，角度校准表用于对霍尔传感器确定的测量机械角度进行校准，使得最终确定的电机旋转过的机械角更加精确。

可选的，图3为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图，如图3所示，上述S101中，根据多个霍尔传感器确定至少一个采样点的测量机械角度，可以包括：

S201、获取多个霍尔传感器采集的电动势数据和归一化数据。

其中，电动势数据可以包括：第一电动势数据和第二电动势数据，第一电动势数据和第二电动势数据可以为：转子磁场方向即d轴的电动势数据和垂直转子磁场方向即q轴的电动势数据。

归一化数据可以是预置的或预先通过多个霍尔传感器测出的。

在一种可能的实施方式中，多个霍尔传感器可以包括第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，控制器可以获取第一霍尔传感器所采集的第一电动势数据，以及第二霍尔传感器所采集的第二电动势数据，以及归一化数据。

S202、根据多个霍尔传感器采集的电动势数据和归一化数据，获取测量机械角度。

在本发明实施例中，控制器可以根据电动势数据和归一化数据，进行反正切计算，得到测量电角度，再根据测量电角度确定测量机械角度。

在一些实施方式中，霍尔传感器包括第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，第一霍尔传感器所采集的第一电动势可以为E_d，第二霍尔传感器所采集的第二电动势可以为E_q，以及归一化系数可以为c，则测量电角度

控制器可以根据该测量电角度、电机所转动的电角度周期数以及电机的转动方向，计算电机所转动的测量机械角。

其中，电机所转动的电角度周期数以及电机的转动方向，也可以为转轴转动的电角度周期以及转轴的旋转方向。

另外，控制器还可以根据第一电动势、第二电动势以及预设的归一化系数，采用其它的计算公式，确定转轴的测量电角度，本发明实施例对此不进行具体限制。

上述实施例，通过归一化使得因霍尔传感器磁敏系数不同这一缺陷对测量精度的影响大大减小，甚至消除。当使用其它线性霍尔元件时，只需重复元件测量值归一化步骤，便可直接使用校准表，避免了对线性霍尔的重复标定、制表。

可选的，图4为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图，如图4所示，上述获取归一化数据的过程，包括：

S301、获取电机旋转至少一个机械角周期中，各霍尔传感器采集到的最大电动势和最小电动势。

其中，最大电动势可以包括转子磁场方向即d轴的最大电动势，以及垂直转子磁场方向即q轴的最大电动势，最小电动势可以包括转子磁场方向即d轴的最小电动势，以及垂直转子磁场方向即q轴的最小电动势。

在一种可能的实施方式中，多个霍尔传感器可以包括第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，电机转动一个机械角周期内，控制器可以获取第一霍尔传感器所采集的转子磁场方向即d轴的最大电动势maxE_d和最小第一电动势minE_d，以及第二霍尔传感器所采集的垂直转子磁场方向即q轴的最大电动势maxE_q和最小第一电动势minE_q。

S302、根据最大电动势和最小电动势，计算归一化数据。

在一些实施方式中，控制器计算转子磁场方向即d轴的最大电动势和最小第一电动势的第一差值，并计算垂直转子磁场方向即q轴的最大电动势maxE_q和最小第一电动势的第二差值，根据第一差值和第二差值的比值，计算归一化数据。

例如，d轴的最大电动势和最小第一电动势分别为maxE_d和minE_d，q轴的最大电动势和最小第一电动势分别为maxE_q和minE_q，则归一化数据

需要说明的是，控制器还可根据第一最大电动势、第一最小电动势、第二最大电动势和第二最小电动势，采用其它的计算公式，确定归一化系数，本发明实施例对此不进行具体限制。

可选的，多个霍尔传感器包括：第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，第一霍尔传感器用于检测转轴的磁场方向的电动势，第二霍尔传感器用于检测垂直磁场方向的电动势。

举例对上述过程进行说明：

霍尔传感器根据磁场强度的大小产生对应的电动势输出E，使两个霍尔传感器安装的电角度相差为90°(该值是一种常用角度值，也可以是其他角度)，这样就可分别测量垂直的d轴和q轴的电动势Ed和Eq，也就是电机所在位置电角度的正、余弦函数值。所用的吊舱电机中有8对磁极交替安装的转子(其中，转子的对数是根据电机的种类确定的)，相应的电角度一周对应机械角度为360°/8＝45°。两个线性霍尔传感器对应在电机中实际机械角度相差123.75°，正好使得相应的电角度相差90°。电机转动时内部的磁场发生变化，进而使得霍尔传感器产生的电动势发生变化。但是，安装的两个霍尔传感器必然存在差异，使得在测量相同强度的磁场时输出的电动势大小不同。所以需要将其归一化处理，具体过程为：驱动电机旋转一个机械角周期(如机械角360度)，记录两个线性霍尔所采集到的最大、最小电压值，并通过下式计算归一化系数：

然后，将两个线性霍尔测得的电动势比值归一化后求反正切就可得到当前电机的电角度测量值，具体表达如下：

由于一个电角度周期对应机械角度为45°，将计算得到的θ_E由0°～360°等比缩小至0°～45°，再根据电机转过的电角度周期数及旋转方向进行计算即可得到电机旋转的机械角测量值θ_M。

在本发明实施例中，通过设置第一霍尔传感器和第二霍尔传感器分别测量磁场方向的电动势和垂直磁场方向的电动势，也即是可以分别测量电机的电角度的正弦函数值和余弦函数值，根据电角度的正弦函数值和余弦函数值可以确定电机所旋转过的电角度，根据电角度可以进一步确定电机所旋转过的机械角度。

而且，通过设置第一霍尔传感器和第二霍尔传感器对电机旋转过的机械角度进行测量，设置的霍尔传感器的数量较少，可以降低由于不同霍尔传感器的差异，所产生的对于测量精度的影响，也降低了线性霍尔的安装难度及电路板空间占用。

图5为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图，使用的预设角度校准表可以是基于如图1a和图1b所示的基于光电编码器的电机校准***生成的。如图5所示，该方法可包括：

S401、通过多个霍尔传感器对电机的机械角度进行测量。

其中，吊舱内还可以包括驱动电路板，驱动电路板连接于控制器和电机之间，多个霍尔传感器可以以预设机械角度设置于驱动电路板上，且，多个霍尔传感器的方向朝向电机的定子。驱动电路板上设置有驱动电路，控制器可以通过驱动电路驱动电机。

需要说明的是，电机转动时，每个霍尔传感器可以同时采集电机的磁场信号即电动势，并向控制器发送电动势，控制器可以根据该电动势计算对应的测量机械角度。

S402、根据预设角度校准表和多个霍尔传感器的测量机械角度，确定与测量机械角度对应的校准机械角度。

其中，预设角度校准表存储有：至少一个测量机械角度与校准机械角度的对应关系；预设角度校准表中各测量机械角度对应的校准机械角度为：光电编码器检测的机械角度。

另外，预设角度校准表可以包括：一个机械角周期内多个测量机械角度，以及其所对应的校准机械角度，当然，也可以为半个机械角周期内多个测量机械角度，以及其所对应的校准机械角度，还可以根据实际需求进行设定，本发明实施例对此不进行具体限制。示例的，一个机械角周期可以为0度至360度。

在一种可能的实施方式中，控制器可以接收多个霍尔传感器发送的测量机械角度，控制器可以从预设角度校准表中查找该测量机械角度对应的校准机械角度，将该校准机械角度作为当前时刻电机或者吊舱所转动的机械角度。

可选的，控制器根据校准机械角度，校准转轴的转动角度。

其中，控制器中可以有电机的预设转动角度。

在本发明实施例中，控制器在确定校准机械角度后，控制器可以判断该校准机械角度是否小于预设转动角度，若校准机械角度小于预设转动角度，控制器可以向电机输出控制信号，电机根据控制信号再次转动，以使电机或者吊舱转动的角度满足预设转动角度。

在一种可能的实施方式中，遥控器可以响应用户的操作确定预设转动角度，并向控制器发送该预设转动角度，相应的，控制器可以接收预设转动角度。

综上所述，本发明实施例提供一种电机校准方法，通过多个霍尔传感器对电机的机械角度进行测量，并根据预设角度校准表，和多个霍尔传感器的测量机械角度，确定与测量机械角度相对应的校准机械角度。该电机校准方法中，控制器可根据预设角度校准表，对霍尔传感器检测的测量机械角度进行校准，使得控制器可以获取更加精准的电机所转动过的机械角度。

而且，控制器可以根据机械角度校准转轴的转动角度，使得计算的电机以及吊舱所转动的角度更加准确，可以对电机以及吊舱的转动角度的精确控制，实现对吊舱航向的精准定位。

经过试验检测，本发明实施例所提供的基于光电编码器的电机校准***及根据预设角度校准表对霍尔传感器所采集的测量机械角度进行修正，可以使得测量的转动的机械角误差控制在0.5度之内。

可选的，多个霍尔传感器可以包括：第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，第一霍尔传感器用于检测转轴的磁场方向的电动势，第二霍尔传感器用于检测垂直磁场方向的电动势。

图6为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图，如图6所示，上述S501中，通过多个霍尔传感器对电机的机械角度进行测量，可以包括：

S501、获取多个霍尔传感器采集的电动势数据和归一化数据。

其中，获取归一化数据的过程，与S301至S302获取归一化数据的过程类似，此处不再一一赘述。

S502、根据多个霍尔传感器采集的电动势数据和归一化数据，获取测量机械角度。

在本发明实施例中，S501至S502的过程，与S201至S202的过程类似，在此不再一一赘述。

可选的，控制器根据测量电角度、转轴转动的电角度周期和转轴的旋转方向，确定测量机械角度。

需要说明的是，转轴的旋转方向可以根据测量电角度的变化趋势进行确定。例如，当测量电角度由小变大时，则可以确定电机的转动方向为正向，当测量电角度由大变小时，则可以确定电机的转动方向为反向。

综上所述，通过确定归一化系数，可以减小、甚至消除，由于不同霍尔传感器的磁敏系数不同对测量精度的影响。当使用霍尔传感器时，只需对其测量值进行归一化，便可直接使用预设角度校准表，避免了霍尔传感器的重复标定和制表。

可选的，图7为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图，如图7所示，该方法还可以包括：

S601、若预设角度校准表中不具有与测量机械角度对应的校准机械角度，则确定预设角度校准表中，测量机械角度相邻的两个测量机械角度对应的校准机械角度。

在本发明实施例中，预设角度校准表中的测量机械角度和对应的校准机械角度的是有限的，当预设角度校准表不存在测量机械角度对应的校准机械角度时，可以根据测量机械角度在预设角度校准表中相邻的两个测量机械角度，来确定校准机械角度。

例如，预设角度校准表可以包括测量机械角度

对应的校准机械角度为

当测量机械角度为

时，即表中不存在大于

小于

则可以确定

为相邻的两个测量机械角度，则相邻的两个测量机械角度对应的校准机械角度为

S602、根据相邻的两个测量机械角度对应的校准机械角度计算，得到测量机械角度对应的校准机械角度。

其中，控制器可以根据如下预设计算公式，来计算测量机械角度对应的校准机械角度。

例如，相邻的两个测量机械角度对应的校准机械角度为

则测量机械角度所对应的校准机械角度

其中，

为相邻的两个测量机械角度，相邻的两个测量机械角度对应的校准机械角度。

综上所述，预设角度校准表中不具有测量机械角度对应的校准机械角度，控制器仍可以采用上述计算的方式，确定测量机械角度对应的校准机械角度，实现电机以及吊舱的转动角度的精确控制，从而实现对吊舱航向的精准定位。在一些情况下，特别是若芯片内存限制使得制表时采样点较少，当查表值处于高度非线性区域时，由于采用跨区间查表导致曲线拟合度下降，进而造成校准精度下降，而在此情况下采用上述查表方法能获得更高的校准精度。

可选的，图8为本发明实施例提供的一种电机校准方法的流程示意图，如图8所示，上述根据校准机械角度，校准转轴的转动角度，可以包括：

S701、接收包括设定转动角度的控制信号。

在一种可能的实施方式中，控制器可以和遥控器进行无线通信，遥控器可以响应用户的操作获取包括有设定转动角度的控制信号，并向控制器发送该包括有设定转动角度的控制信号，相应的，控制器可以该控制信号接收。

另外，控制信号可以为吊舱航向的控制信号，则设定转动角度为对吊舱改变航向时，需要转动的角度。

S702、根据校准机械角度、设定的转动角度，调整电机的脉冲宽度调制PWM信号，并根据调整之后的PWM信号对电机转动进行控制，以校准转轴的转动角度。

其中，校准机械角度是控制对霍尔传感器采集的测量角度，查找预设角度校准表之后，所得到的校准机械角度。

在一些实施方式中，控制器可以通过判断校准机械角度是否小于设定的转动角度，来确定电机转动的角度，是否达到设定的转动角度，若校准机械角度小于设定的转动角度，则说明电机转动的角度未达到设定的转动角度，控制器可以根据调整PWM信号，并向驱动电路板发送该PWM信号，驱动电路板可以接收该PWM信号，并根据该PWM信号控制电机转动，以使电机转动的角度达到设定的转动角度，也即是，使得吊舱转动的角度达到设定的转动角度。

综上所述，控制器根据校准机械角度、设定的转动角度，再次控制电机进行转动，校准转轴的转动角度，使得电机以及吊舱转动的角度满足设定的转动角度，实现对于吊舱航向的准确控制。

本发明实施例还提供了一种电机校准装置，应用于第一方面的基于光电编码器的电机校准***，图9为本发明实施例提供的一种电机校准装置的结构示意图，如图9所示，该装置可包括：

测量模块801，用于通过多个霍尔传感器对电机的机械角度进行测量；

确定模块802，根据预设角度校准表和多个霍尔传感器的测量机械角度，确定与测量机械角度相对应的校准机械角度；预设角度校准表中各测量机械角度对应的校准机械角度为：光电编码器检测的机械角度；

可选的，如图10所示，该测量模块包括：

第一测量模块8011，用于获取所述多个霍尔传感器采集的电动势数据和归一化数据；

第二测量模块8012，用于根据所述多个霍尔传感器采集的电动势数据和归一化数据，获取所述测量机械角度。

可选的，如图11所示，装置还包括：

确定模块802，具体用于若预设角度校准表中不具有与测量机械角度对应的校准机械角度，则确定预设角度校准表中，测量机械角度相邻的两个测量机械角度对应的校准机械角度；

计算模块803，用于根据相邻的两个测量机械角度对应的校准机械角度，根据预设的计算公式，确定测量机械角度对应的校准机械角度。

上述装置用于执行前述实施例提供的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital singnal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上***(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。

图12为本发明一实施例提供的控制器的结构示意图，该控制器可以集成于终端设备或者终端设备的芯片，该终端可以是具备数据处理功能的计算设备。

该控制器包括：处理器1001、存储器1002。

存储器1002用于存储程序，处理器1001调用存储器1002存储的程序，以执行上述方法实施例。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

可选地，本发明还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，包括程序，该程序在被处理器执行时用于执行上述方法实施例。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims

1.一种基于光电编码器的电机校准***，其特征在于，所述电机校准***包括：控制器、电机和光电编码器；

所述光电编码器与所述电机同轴固定相连；所述电机设有多个霍尔传感器，所述多个霍尔传感器跟随所述电机旋转，其均布轴线与所述电机的轴线共线；

2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述多个霍尔传感器包括：第一霍尔传感器和第二霍尔传感器；所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器所在圆弧的圆心角为预设机械角度，所述预设机械角度是根据所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感的电角度差确定的。

3.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述电机校准***还包括：驱动电路板，所述驱动电路板与所述电机同轴连接，所述多个霍尔传感器设置于所述驱动电路板上，所述驱动电路板上的驱动电路用于驱动所述电机。

4.一种电机校准方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-3中任一电机校准***，所述方法包括：

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个霍尔传感器确定至少一个采样点的测量机械角度，包括：

获取所述多个霍尔传感器采集的电动势数据和归一化数据；

根据所述多个霍尔传感器采集的电动势数据和归一化数据，获取所述测量机械角度。

6.一种电机机械角度校准方法，其特征在于，所述方法包括：

通过多个霍尔传感器对电机的机械角度进行测量；

根据预设角度校准表和所述多个霍尔传感器的测量机械角度，确定与所述测量机械角度相对应的校准机械角度，所述角度校准表为采用上述权利要求4-5中任一项所述的方法得到的角度校准表或上述权利要求1-3中任一项所述的***得到的角度校准表。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过多个霍尔传感器对电机的机械角度进行测量，包括：

获取所述多个霍尔传感器采集的电动势数据和归一化数据；

8.如权利要求6-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述预设角度校准表中不具有与所述测量机械角度对应的校准机械角度，则确定所述预设角度校准表中，所述测量机械角度相邻的两个测量机械角度对应的校准机械角度；

根据所述相邻的两个测量机械角度对应的校准机械角度，确定所述测量机械角度对应的校准机械角度。

9.一种电机机械角度校准装置，其特征在于，所述装置包括：

确定模块，用于根据预设角度校准表和所述多个霍尔传感器的测量机械角度，确定与所述测量机械角度相对应的校准机械角度，所述角度校准表为采用上述权利要求4-5中任一项所述的方法得到的角度校准表或上述权利要求1-3中任一项所述的***得到的角度校准表。

10.如权利要求9所述的校准装置，其特征在于，所述测量模块包括：

第一测量模块，用于获取所述多个霍尔传感器采集的电动势数据和归一化数据；

第二测量模块，用于根据所述多个霍尔传感器采集的电动势数据和归一化数据，获取所述测量机械角度。

11.如权利要求9-10中任一项所述的校准装置，其特征在于，还包括：计算模块；

所述确定模块，还用于若所述预设角度校准表中不具有与所述测量机械角度对应的校准机械角度，则确定所述预设角度校准表中，所述测量机械角度相邻的两个测量机械角度对应的校准机械角度；

所述计算模块，用于根据所述相邻的两个测量机械角度对应的校准机械角度，确定所述测量机械角度对应的校准机械角度。

12.一种控制器，其特征在于，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求4-8中任一项所述方法的步骤。

13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求4-8中任一项所述方法的步骤。