CN113865516B - 一种车载转台负载指向角度测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车载转台负载指向角度测量方法，包括以下步骤：步骤一：在车载转台的驱动电机转子轴的相对式光电码盘上，集成一路绝对式多圈光电码盘，以代替在车载转台的座圈齿轮处设置的绝对式多圈光电码盘；步骤二：将车载转台的负载操控到车体前向位置，设置当前位置的绝对式多圈光电码盘的码盘值为零位值；步骤三：通过外环控制器实时采集绝对式多圈光电码盘的码盘值；步骤四：通过外环控制器实时计算绝对式多圈光电码盘的码盘值与存储的零位值之差，得到负载的指向角度。
Description
技术领域
本发明涉及车载转台技术领域，具体涉及一种车载转台负载指向角度测量方法。
背景技术
车载转台是一种车载、遥控操作的转台***，转台放置于车顶，可搭载照明设备、消防设备等负载。车载转台一般使用电机和减速机驱动负载运动，实现负载指向目标。目前，驱动电机普遍使用永磁交流同步电机，在电机转子轴上安装相对式光电码盘以测量转子角度进行电机驱动控制。
为保证人员安全，车载转台的操作员一般位于车体内，因此，其无法直接看到负载的运动状态和所处位置。另外车载转台一般配备有固定器，在车辆行驶、负载断电状态使转台闭锁以保证安全。因此需要实时测量负载相对于车体角度，使操作员可以实时获得负载的指向信息，同时，能够实现转台回位到闭锁位置以进行闭锁。
为实现负载指向角度测量功能，如图1所示，现有方法通常是在车载转台的座圈齿轮处安装绝对式多圈光电码盘，控制***实时采集绝对式多圈光电码盘的数据，得到负载的指向角度，为了将绝对式多圈光电码盘安装在车载转台的座圈齿轮处，需要额外加装结构件，这种方法的显著不足是增加了***的复杂程度和成本。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种车载转台负载指向角度测量方法，将绝对式多圈光电码盘集成在驱动电机的转子轴上，代替了车载转台座圈齿轮处设置的绝对式多圈光电码盘，能够有效提高车载转台***的集成性，并有效降低车载转台负载指向角度测量的成本。
本发明的技术方案为：一种车载转台负载指向角度测量方法，包括以下步骤：
步骤一：在车载转台的驱动电机转子轴的相对式光电码盘上，集成一路绝对式多圈光电码盘，以代替在车载转台的座圈齿轮处设置的绝对式多圈光电码盘；
步骤二：将车载转台的负载操控到车体前向位置，设置当前位置的绝对式多圈光电码盘的码盘值为零位值；
步骤三：通过外环控制器实时采集绝对式多圈光电码盘的码盘值；
步骤四：通过外环控制器实时计算绝对式多圈光电码盘的码盘值与存储的零位值之差，得到负载的指向角度。
优选地，所述驱动电机采用永磁同步电机。
优选地，所述负载每转过一次车体前向和每转过一次绝对式多圈光电码盘的边界时，重新计算和存储零位值。
优选地，取永磁同步电机到负载的减速比为200；绝对式多圈光电码盘多圈位数12位，最大4096圈；单圈位数12位，单圈分辨率为4096；通过以下方法折算负载的当前指向角度：
将负载操控到预设的零位位置，将当前位置的绝对式多圈光电码盘的码盘值设置为零位值，则：
优选地，所述负载每转过一次车体前向零位值重新存一次新值，零位变化的间隔为4096；
当负载指向角度每增加过360°时，新零位值为：新零位值＝当前零位值+4096；
当负载指向角度每减小过0°时，新零位值为：新零位值＝当前零位值-4096；
绝对式多圈光电码盘4096圈码盘的最大极值为：4096×4096＝16777216；
当负载指向角度增大到绝对式多圈光电码盘的边界时，新零位值为：
新零位值＝4096-(16777216-当前零位值)；
当负载指向角度减小到绝对式多圈光电码盘的边界时，新零位值为：
新零位值＝16777216-4096+当前零位值。
优选地，忽略传动间隙时，所述负载指向角度的精度为：360/4096/200＝0.00044°。
优选地，所述车载转台的传动间隙指标为0.03°，则所述负载总的指向角度的精度为0.03044°。
优选地，所述绝对式多圈光电码盘与驱动电机的转子相连且与相对式光电码盘同轴旋转。
优选地，所述绝对式多圈光电码盘与驱动电机的转子相连且与相对式光电码盘同轴旋转。
有益效果：
1、本发明通过在驱动电机的转子轴上集成一路绝对式多圈光电码盘，可以通过绝对式多圈光电码盘的码盘值与存储的零位值之差，计算得到车载转台负载的指向角度，实现了车载转台负载指向角度的快速测量功能。
2、本发明通过存储零位的方式，实现了车载转台负载与车体前向平行时角度为零，负载指向角度计算输出值为绝对式多圈光电码盘的码盘实时值减去存储的零位值后再折算传动比而得。
3、本发明通过选择绝对式多圈光电码盘的码盘多圈位数为12位，最大4096圈，单圈位数12位，单圈分辨率为4096；结合传动减速比200和传动间隙指标0.5密位，能够实现0.03044°的指向角测量精度。
附图说明
图1为现有技术中的车载转台***的整体示意图。
图2为本发明中车载转台***的整体示意图。
图3为本发明中车体前向的零位值的变化流程图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种车载转台负载指向角度测量方法，将绝对式多圈光电码盘集成在永磁同步电机的转子轴上，代替了车载转台座圈齿轮处设置的绝对式多圈光电码盘，能够有效提高车载转台***的集成性，并有效降低车载转台负载指向角度测量的成本。
该测量方法包括以下步骤：
步骤一：如图2所示，在车载转台的驱动电机(本实施例采用永磁同步电机)转子轴的相对式光电码盘上，集成一路绝对式多圈光电码盘，以代替在车载转台的座圈齿轮处单独设置的绝对式多圈光电码盘，并可以节省一套安装绝对式多圈光电码盘的传动齿轮和码盘机械壳体；
步骤二：将车载转台的负载操控到车体前向的位置，设置当前位置的绝对式多圈光电码盘的码盘值为零位值；
步骤三：通过外环控制器实时采集与永磁同步电机的电机转子轴同步运动的绝对式多圈光电码盘的码盘值；
步骤四：外环控制器实时计算绝对式多圈光电码盘的码盘值与存储的零位值之差，即为车载转台负载的指向角度；
步骤五：车载转台的负载每转过一次车体前向和每转过一次绝对式多圈光电码盘的边界时，重新计算和存储零位值。
本实施例中，绝对式多圈光电码盘与永磁同步电机的转子相连且与相对式光电码盘同轴旋转。
本实施例中，由于永磁同步电机到负载的减速比是已知且固定的，本实施例中，取永磁同步电机到负载的减速比为200；绝对式多圈光电码盘多圈位数12位，最大4096圈；单圈位数12位，单圈分辨率为4096；通过以下折算方法能够得到负载的当前指向角度：
如图3所示，使用时，要求转台负载与车体前向平行时角度为零，因此控制***需要存储负载角度的零位值，人工将负载操控到要求的零位位置，通过指令设置当前位置的绝对式多圈光电码盘的码盘值为零位值，负载指向角度的输出值为绝对式多圈光电码盘的码盘实时值减去存储的零位值后再折算传动比而得，即：
本实施例中，车载转台可连续多圈旋转，负载每转过一次车体前向零位值需要重新存一次新值，零位变化的间隔为4096；当负载指向角度每增加过360°时，新的零位值为：
新零位值＝当前零位值+4096；
当负载指向角度每减小过0°时，新零位值为：
新零位值＝当前零位值-4096；
绝对式多圈光电码盘4096圈码盘的最大极值为：
4096×4096＝16777216；
当负载指向角度增大到绝对式多圈光电码盘的边界(从16777216变为0)时，也需要重新存储零位值，新零位值为：
新零位值＝4096-(16777216-当前零位值)；
当负载指向角度减小到绝对式多圈光电码盘的边界(从0变为16777216)时，新零位值为：
新零位值＝16777216-4096+当前零位值。
本实施例中，忽略传动间隙，负载指向角度的精度为：
360/4096/200＝0.00044°；
由于车载转台的传动间隙指标为0.5密位，即0.03°，则本实施例中总的负载指向角度的精度为0.03044°。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种车载转台负载指向角度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在车载转台的驱动电机转子轴的相对式光电码盘上，集成一路绝对式多圈光电码盘，以代替在车载转台的座圈齿轮处设置的绝对式多圈光电码盘；
步骤二：将车载转台的负载操控到车体前向位置，设置当前位置的绝对式多圈光电码盘的码盘值为零位值；
步骤三：通过外环控制器实时采集绝对式多圈光电码盘的码盘值；
步骤四：通过外环控制器实时计算绝对式多圈光电码盘的码盘值与存储的零位值之差，得到负载的指向角度；
所述驱动电机采用永磁同步电机；
取永磁同步电机到负载的减速比为200；绝对式多圈光电码盘多圈位数12位，最大4096圈；单圈位数12位，单圈分辨率为4096；通过以下方法折算负载的当前指向角度：
将负载操控到预设的零位位置，将当前位置的绝对式多圈光电码盘的码盘值设置为零位值，则：
。
2.如权利要求1所述的车载转台负载指向角度测量方法，其特征在于，所述负载每转过一次车体前向和每转过一次绝对式多圈光电码盘的边界时，重新计算和存储零位值。
3.如权利要求1所述的车载转台负载指向角度测量方法，其特征在于，所述负载每转过一次车体前向零位值重新存一次新值，零位变化的间隔为4096；
当负载指向角度每增加过360°时，新零位值为：新零位值=当前零位值+4096；
当负载指向角度每减小过0°时，新零位值为：新零位值=当前零位值-4096；
绝对式多圈光电码盘4096圈码盘的最大极值为：4096×4096=16777216；
当负载指向角度增大到绝对式多圈光电码盘的边界时，新零位值为：
新零位值=4096-（16777216-当前零位值）；
当负载指向角度减小到绝对式多圈光电码盘的边界时，新零位值为：
新零位值=16777216-4096+当前零位值。
4.如权利要求3所述的车载转台负载指向角度测量方法，其特征在于，忽略传动间隙时，所述负载指向角度的精度为：360/4096/200=0.00044°。
5.如权利要求4所述的车载转台负载指向角度测量方法，其特征在于，所述车载转台的传动间隙指标为0.03°，则所述负载总的指向角度的精度为0.03044°。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的车载转台负载指向角度测量方法，其特征在于，所述绝对式多圈光电码盘与驱动电机的转子相连且与相对式光电码盘同轴旋转。
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