CN113432518A - 标定装置、磁直传感器及驱动电机 - Google Patents

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CN113432518A CN202110748486.7A CN202110748486A CN113432518A CN 113432518 A CN113432518 A CN 113432518A CN 202110748486 A CN202110748486 A CN 202110748486A CN 113432518 A CN113432518 A CN 113432518A
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李宗伟
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Suzhou Huichuan Control Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种标定装置、磁直传感器及驱动电机。标定装置包括标定架、光栅读头及光栅尺，标定架上设有用于放置所述磁直传感器的标定工位；所述光栅尺设置在所述标定架上，并与所述磁直传感器的磁栅尺平行；所述光栅读头可移动地设在所述标定架上，并与所述磁直传感器的磁栅读头固定连接，以在所述标定架上共同移动；所述光栅读头的移动方向与所述光栅尺的长度方向平行。在标定架上设置光栅读头及光栅尺，光栅读头带动磁栅读头在标定架上的移动，光栅读头对光栅尺进行读数，将光栅读头的位置信息作为基准值，与磁直传感器的位置信息做差，得到磁直传感器的位置精度偏差值，通过调用等手段，最终实现磁直传感器的精度标定。

Description

标定装置、磁直传感器及驱动电机
技术领域
本发明属于位置传感器技术领域，尤其涉及一种标定装置、磁直传感器及驱动电机。
背景技术
磁直传感器广泛应用于自动化行业，通常安装在直线电机或者高精密直线运动滑台上，主要作用是作为位置传感器。磁直传感器通常包括磁栅读头和磁栅尺，其中磁栅尺在充磁时容易存在误差，且安装磁栅读头和磁栅尺时也存在安装误差，如果在安装前不进行精确地标定，容易造成磁直传感器反馈的位置精度较低，造成绝对定位精度较差的问题，最终导致驱动器在使用磁直传感器反馈的位置信息进行全闭环控制的时候，直线电机或者高精密直线运动滑台的速度平稳性较差。
发明内容
本发明实施例的主要目的在于提出一种标定装置、磁直传感器及驱动电机，旨在对以上传统磁直传感器不能够得到准确标定的缺陷进行改善。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种标定装置，用于标定磁直传感器，所述磁直传感器包括磁栅读头及磁栅尺；标定装置包括标定架、光栅读头及光栅尺，所述标定架上设有用于放置所述磁直传感器的标定工位；所述光栅尺设置在所述标定架上，并与所述磁栅尺平行；所述光栅读头可移动地设在所述标定架上，并与所述磁栅读头连接，以在所述标定架上共同移动；所述光栅读头的移动方向与所述光栅尺的长度方向平行。
进一步地，所述标定架上设有连接件，所述连接件一端可拆卸连接在所述光栅读头，另一端用于可拆卸连接在所述磁栅读头。
进一步地，所述标定架包括标定台、第一定子及第一动子，所述标定工位及所述光栅尺设置在所述标定台；所述第一定子设在所述标定台上，并位于所述光栅尺背离所述标定工位的一侧；所述第一动子可移动设在所述第一定子上，所述光栅读头设在所述第一动子上，并朝向所述光栅尺设置，所述连接件的一端可拆卸连接于所述第一动子。
进一步地，所述第一动子上设有驱动件，用于驱动所述第一动子在所述第一定子上移动。
进一步地，所述标定台上设有多个固定件，所述固定件连接在所述第一定子上，并固定在所述标定台上。
进一步地，所述标定台上设有石标尺，所述石标尺设于所述第一定子和所述标定工位之间；所述光栅尺设在所述石标尺朝向所述第一定子的侧面；所述石标尺的材质为大理石材质。
进一步地，所述标定设备还包括数据处理模块，所述数据处理模块分别与所述磁栅读头及用于与所述光栅读头电性连接。
进一步地，标定装置用于标定驱动电机上的磁直传感器，所述驱动电机包括第二定子及可移动设在所述第二定子上的第二动子，所述磁栅尺设在第二定子上，所述磁栅读头设在所述第二动子上；所述标定架的标定工位用于固定所述第二定子；所述连接件一端可拆卸连接在所述第二动子上，另一端连接在所述第一动子上，以使所述第二动子上的磁栅读头与所述光栅读头同步运动。
本发明还提出了一种磁直传感器，包括如上所述的标定装置标定的磁栅读头、磁栅尺；所述磁栅尺与所述磁栅读头相对可移动设置。
进一步地，所述磁栅尺包括：多个第一磁块和多个第二磁块，多个所述第二磁块分别与多个所述第一磁块交替设置，且所述第一磁块与所述第二磁块的长度相同；其中，所述第一磁块与所述第二磁块为可充磁的磁性材料。
本发明还提出了一种驱动电机，所述驱动电机包括第一定子、第二动子及磁直传感器，所述第二动子可移动设在所述第一定子；所述磁栅读头设在所述第二动子上，所述磁栅尺设在所述第一定子朝向所述磁栅读头的侧面。
本发明实施例提供一种标定装置、磁直传感器及驱动电机。将被磁直传感器的磁栅尺固定在标定工位上，在标定架上设置光栅读头及光栅尺，光栅读头带动磁直传感器的磁栅读头在标定架上的移动，光栅读头对光栅尺进行读数，将光栅读头的位置信息作为基准值，与磁直传感器的位置信息做差，得到磁直传感器的位置精度偏差值，通过调用等手段，最终实现磁直传感器的精度标定。
附图说明
图1为本发明所述标定装置与磁直传感器配合使用的结构示意图；
图2为本发明所述标定设备的结构示意图；
图3为本发明所述磁栅尺的结构示意图；
图4为本发明所述磁栅读头的理论位置曲线与实际结算的位置曲线对比图；
图5为本发明磁栅读头的原始信号输出图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
100 标定装置 30 光栅尺
10 标定架 41 磁栅尺
11 标定台 42 磁栅读头
12 第一定子 43 第一定子
13 第一动子 44 第二动子
14 固定件 411 第一磁块
15 石标尺 412 第二磁块
16 标定工位 50 处理模块
20 光栅读头 60 连接件
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1、图2所示，本发明提出一种标定装置，用于标定磁直传感器，所述磁直传感器包括磁栅读头42及磁栅尺41，标定装置100包括标定架10、光栅读头20及光栅尺30。所述标定架10上设有用于放置所述磁直传感器的标定工位16，所述磁栅尺41设在所述标定工位16；所述光栅尺30设置在所述标定架10上，并与所述磁栅尺41平行；所述光栅读头20可移动地设在所述标定架10，并与所述磁栅读头42固定连接，以在所述标定架10上共同移动；所述光栅读头20的移动方向与所述光栅尺30的长度方向平行。
由于磁直传感器在使用前需要进行充磁操作，在充磁操作过程中磁力可能产生一定的误差，最终导致磁直传感器定位不准确的问题。另外，在安装磁栅尺和磁栅读头时也会存在安装误差。因此需要对磁直传感器进行标定。本发明提出了一种标定装置，用于标定磁直传感器，将磁直传感器的磁栅尺41固定在标定工位16上，在标定架10上设置光栅读头20及光栅尺30，光栅读头20带动磁直传感器的磁栅读头42在标定架10上的移动，光栅读头对光栅尺30进行读数，将光栅读头20的位置信息作为基准值，与磁直传感器的位置信息做差，得到磁直传感器的位置精度偏差值，通过调用等手段，最终实现磁直传感器的精度更加准确。
具体地，光栅读头20对应标定工位16可移动地设在标定架10上，光栅光栅尺30相对于光栅读头20在水平线上平行设置，也可以相对于光栅读头20在上下方向上平行设置；光栅尺30设在标定架10上，且光栅尺30的长度方向与光栅读头20在标定架10上的运动方向平行，光栅读头20的读数方向朝向光栅尺30，在光栅读头20在标定架10上往复运动时，能够通过读取光栅尺30上的读数，确定跟随光栅读头20一起运动的磁栅读头42的移动距离，进而根据距离信息对磁直传感器进行标定。
进一步地，如图1所示，所述标定架10上设有连接件60，所述连接件60一端连接在所述光栅读头20，另一端可拆卸连接在所述磁栅读头42。
需要说明的是，本实施例中，标定架10上设有连接件60，连接件60一端可拆卸连接在磁栅读头42上，另一端连接在光栅读头20上，将传感器固定在标定工位16时，通过连接件60将磁栅读头42与光栅读头20刚性连接在一起，实现磁栅读头42与光栅读头20的同步运动。
进一步地，如图2所示，标定架10包括标定台11、第一定子12及第一动子13，标定工位16及所述光栅尺30设置在标定台11；第一定子12设在标定台11上，并位于所述光栅尺20背离所述标定工位16的一侧；第一动子13可移动设在第一定子12上，光栅读头20设在第一动子13，并朝向所述光栅尺30设置，所述连接件60的一端连接于所述第一动子13。
需要说明的是，本实施例中，标定架10包括标定台11、第一定子12及第一动子13。标定工位16设在标定台11上；第一定子12与标定工位16间隔设在标定台11上，第一动子13可移动设在第一定子12上，光栅读头20设在第一动子13上，通过第一动子13带动光栅读头20在标定台11上移动；进而对磁直传感器进行位置标定。标定台11可为大理石材料，大理石的膨胀系数较小，温度湿度变化对大理石的尺寸影响较小，足够稳定。
进一步地，第一动子13上设有驱动件，用于驱动所述第一动子13在第一定子12上移动。
需要说明的是，本实施例中，第一动子13上设有驱动件，在第一定子12上设置有滑轨，第一动子13设在滑轨上，通过驱动件驱动第一定子13在滑轨上移动，进而实现第一动子13在标定台11上的往复运动。驱动件可为旋转电机旋转电机连接滚珠丝杠，将旋转运动转化为直线运动，带动第一动子13在第一定子12上移动；或驱动件为直线电机，直线电机能够直接驱动第一动子13在第一定子12上直线运动。
进一步地，如图2所示，标定台11上设有多个固定件14，固定件14连接在第一定子13上，并固定在标定台11上。
需要说明的是，本实施例中，在标定台11上设有多个固定件14，通过固定件14将第一定子13固定在标定台11上。固定件14可为螺钉或卡接扣。
进一步地，如图2所示，标定台11上设有石标尺15，石标尺15设于第一定子12和所述标定工位16之间；光栅尺30设在石标尺15朝向所述第一定子12的侧面，石标尺15的材料为大理石材质。
需要说明的是，本实施例中，在标定台11上设有石标尺15，通过将光栅尺30设在石标尺15上，且石标尺15与第一定子13间隔设置；使得在移动第一定子13的过程中，不会对光栅尺30影响，光栅尺30的位置不会发生变动，可更加精确地用于标定。石标尺15的材料为大理石。
进一步地，如图1所示，所述标定设备还包括数据处理模块50，所述数据处理模块50分别与所述光栅读头20及与所述磁栅读头42电性连接。
需要说明的是，本实施例中，通过将传感器设在标定工位16上，通过测得光栅读头20在标定架上移动距离及传感器在标定工位16的位置信息，并将光栅读头20的位置信息及传感器的位置信息传输至数据处理模块50，通过数据处理模块50进行分析对比。将光栅读头20的位置信息作为基准值，与磁直传感器的位置信息做差，这个差值即为传感器的位置精度偏差值，并通过数据处理模块50将差值信息传输给磁直传感器的磁栅读头42，并对传感器进行信息调整，使得传感器在使用时，能够准确测定产品的位置关系。
进一步地，标定装置100用于标定驱动电机上的磁直传感器40，驱动电机包括第一定子43及可移动设在第一定子43上的第二动子44，磁栅尺41设在第一定子43上，磁栅读头42设在第二动子44上；标定架10的标定工位16用于固定第一定子43；连接件60一端可拆卸连接在第二动子44上，另一端连接在第一动子13上，以使第二动子44上的磁栅读头20与光栅读头20同步运动。
需要说明的是，本实施例中，在磁直传感器40在应用到驱动电机时，需要将磁直传感器40的磁栅读头20固定在驱动电机的第二动子44上，将磁栅尺41设在第一定子43上；以使磁栅读头20能够检测第二动子44在第一定子43上的运动距离，但是在装配的时候容易出现装配误差，导致磁栅读头20不能够精准地检测到第二动子44在第一定子43上的运动距离；因此，本发明公开了一种标定装置，通过将第一定子43固定在标定架10的标定工位16上，通过连接件60一端可拆卸连接在第二动子44上，另一端连接在第一动子13上，以使第二动子44上的磁栅读头20与光栅读头20同步运动，能够准确标定磁栅读头42安装在第二动子44上的位置是否出现偏差，也可检测磁栅读头42在驱动电机上运动的平稳性。
具体地，在进行标定时，第一定子43设在标定架10的标定工位16上，磁栅尺41设在第一定子43朝向光栅尺30的一侧，第二动子44可移动设在第一定子43上，磁栅读头42设在第二动子44上。在磁栅读头42移动的过程中可以直接通过与磁栅尺41作用，进而确定磁栅读头42的移动位置关系。第二动子44可以在第一定子43上移动，通过将磁栅读头42与光栅读头20连接在一起，光栅读头20带动磁栅读头42及第二动子44在第一定子43上移动。
为了解决上述技术问题，如图2所示，本发明还提出了一种磁直传感器，包括磁栅尺41及用上述的标定装置100标定的磁栅读头42；所述磁栅尺41与所述磁栅读头42相对可移动设置。
需要说明的是，磁栅读头42与磁栅尺41可移动设置，通过磁栅读头42与光栅读头20的同步运动，光栅读头20读取光栅尺30上的信息，得到光栅读头20的移动距离，通过磁栅读头42读取在磁栅尺41上移动的距离，并对该数据进行做差分析，对磁栅读头42进行标定。
进一步地，如图3所示，磁栅尺41包括多个第一磁块411和多个第二磁块412，多个第二磁块412分别与多个第一磁块411交替设置，且第一磁块411与第二磁块412的长度相同；其中，第一磁块411与第二磁块412为可充磁的磁性材料。
需要说明的是，本实施例中，所述磁栅尺41包括多个第一磁块411和多个第二磁块412。第一磁块411与第二磁块412交替设置，每一第一磁块411在相对的两端分别各连接一个第二磁块412，实现第一磁块411与第二磁块412依次交替设置，在磁栅读头42运行过一个第一磁块411及第二磁块412时，产生一组正余弦信号，相位差90°；通过软件解算，最终计算出磁栅读头42移动的位置信息。第一磁块411与第二磁块412为可充磁的磁性材料，在使用之前可对第一磁块411与第二磁块412进行充磁，充磁后与光栅读头20与第一定子43、第二动子44即磁栅读头42连接，一同放入标定设备中进行标定，在标定结束后，将磁栅尺41、第一定子43、第二动子44即磁栅读头42一整套***拿出使用。第一磁块411与第二磁块412的长度值一样。
本发明还提出一种驱动电机，驱动电机包括第一定子43、第二动子44及如上所述的磁直传感器40，所述第二动子44，可移动设在所述第一定子43；所述磁栅读头20设在所述第二动子44上，所述磁栅尺41设在所述第一定子43朝向所述磁栅读头42的侧面。
需要说明的是，本实施例中，所述第二动子44可移动设在所述第一定子43，所述磁栅读头20设在所述第二动子44上，所述磁栅尺41设在所述第一定子43朝向所述磁栅读头42的的侧面，在磁栅读头42运动时于磁栅尺41上的磁值产生电信号，进而确定磁栅读头42的运动距离。
在一种实施方式中，图4为磁直传感器的理论位置曲线与实际结算的位置曲线对比，L1为第一磁块411或第二磁块412的长度值；L2为反馈误差；S1为实际测得的磁栅读头42的位置曲线；S2为理论磁栅读头42的位置直线。
图5为磁栅读头42的原始信号输出图。
在一种实施方式中，用于标定磁直传感器的标定设备的原理为：
将磁栅读头42与光栅读头20刚性连接，通过驱动第一动子13带动光栅读头20移动，光栅读头20移动的同时带动磁栅读头42移动。在移动的过程中，磁栅读头42对磁栅尺41进行读数，确定磁栅读头42的移动距离信息，并将磁栅读头42的移动信息传输至数据处理模块50。光栅读头20对光栅尺30进行读数，确定光栅读头20的移动距离信息；并将光栅读头20的移动信息传输至数据处理模块50。由于磁栅读头42与光栅读头20是同步运动的，故在传感器的精度处于准确情况下，磁栅读头42的移动距离信息与光栅读头20的移动距离信息是相同的。如果磁栅读头42的移动距离信息与光栅读头20的移动距离信息不同时，则证明传感器的精度不准确，通过数据处理模块50计算出磁栅读头42的移动距离信息与光栅读头20的移动距离信息的差值，并将差值再写入到磁栅读头42内的存储芯片里，后续可调用该补偿量，最终实现传感器的精度标定。
在调试时，磁栅读头42和磁栅尺41安装间隙以及偏角关系必须满足磁直传感器的安装要求；可借用千分表以及辅助工装，调整被标定磁直传感器的运动轨迹与基准光栅读头20的运动轨迹的平行度在规定精度范围以内；平行度调试完成之后，把第一定子43固定在标定台11上。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种标定装置，用于标定磁直传感器，所述磁直传感器包括磁栅读头(42)及磁栅尺(41)；其特征在于，所述标定装置包括：
标定架(10)，所述标定架(10)上设有用于放置所述磁直传感器的标定工位(16)；
光栅尺(30)，所述光栅尺(30)设置在所述标定架(10)，并与所述磁栅尺(41)平行；以及
光栅读头(20)，所述光栅读头(20)可移动地设在所述标定架(10)上，并与所述磁栅读头(42)固定连接，以在所述标定架(10)上共同移动；所述光栅读头(20)的移动方向与所述光栅尺(30)的长度方向平行。
2.根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于，所述标定架(10)上设有连接件(60)，所述连接件(60)一端连接在所述光栅读头(20)，另一端可拆卸连接在所述磁栅读头(42)。
3.根据权利要求2所述的标定装置，其特征在于，所述标定架(10)包括：
标定台(11)，所述标定工位(16)及所述光栅尺(30)设在所述标定台(11)上；
第一定子(12)，所述第一定子(12)设在所述标定台(11)上，并位于所述光栅尺背离所述标定工位(16)的一侧；以及
第一动子(13)，所述第一动子(13)可移动设在所述第一定子(12)上，所述光栅读头(20)设在所述第一动子(13)，并朝向所述光栅尺(30)设置，所述连接件(60)的一端连接于所述第一动子(13)。
4.根据权利要求3所述的标定装置，其特征在于，所述第一动子(13)上设有驱动件，用于驱动所述第一动子(13)在所述第一定子(12)上移动。
5.根据权利要求3所述的标定装置，其特征在于，所述标定台(11)上设有多个固定件(14)，所述固定件(14)连接在所述第一定子(12)上，并固定在所述标定台(11)上。
6.根据权利要求3所述的标定装置，其特征在于，所述标定台(11)上设有石标尺(15)，所述石标尺(15)设于所述第一定子(12)和所述标定工位(16)之间；所述光栅尺(30)设在所述石标尺(15)朝向所述第一定子(12)的侧面，所述石标尺的材质为大理石材质。
7.根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于，所述标定设备还包括数据处理模块(50)，所述数据处理模块(50)分别与所述光栅读头(20)及所述磁栅读头(42)电性连接。
8.根据权利要求3所述的标定装置，用于标定驱动电机上的磁直传感器，所述驱动电机包括第二定子(43)及可移动设在所述第二定子(43)上的第二动子(44)，所述磁栅尺(41)设在所述第二定子(43)上，所述磁栅读头(42)设在所述第二动子(44)上；其特征在于，所述标定架(10)的标定工位(16)用于固定所述第二定子(43)；所述连接件(60)一端可拆卸连接在所述第二动子(44)上，另一端连接在所述第一动子(13)上，以使所述第二动子(44)上的磁栅读头(20)与所述光栅读头(20)同步运动。
9.一种磁直传感器，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的标定装置标定的磁栅读头(42)及磁栅尺(41)；所述磁栅尺(41)与所述磁栅读头(42)相对可移动设置。
10.根据权利要求9所述的磁直传感器，其特征在于，所述磁栅尺(41)包括：
多个第一磁块(411)；和
多个第二磁块(412)，多个所述第二磁块(412)分别与多个所述第一磁块(411)交替设置，且所述第一磁块(411)与所述第二磁块(412)的长度相同；
其中，所述第一磁块(411)与所述第二磁块(412)为可充磁的磁性材料。
11.一种驱动电机，其特征在于，所述驱动电机包括：
第一定子(43)；
第二动子(44)，所述第二动子(44)可移动设在所述第一定子(43)；及
如权利要求9至10任一项所述的磁直传感器，所述磁栅读头(20)设在所述第二动子(44)上，所述磁栅尺(41)设在所述第一定子(43)朝向所述磁栅读头(42)的侧面。
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CN114362604A (zh) * 2021-12-31 2022-04-15 苏州汇川控制技术有限公司 直线电机位置检测方法、***及设备
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