CN114094888A - 一种锁紧装置锁紧力大小的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锁紧装置锁紧力大小的控制方法，涉及工业自动化技术领域。本发明包括控制器，所述控制器包括直流电机驱动器、主控芯片、温度传感器、AD采样芯片、电源模块、Flash芯片、RS422供电串口输入端、锁紧装置连接器，还包括用于测定使用的高低温恒温箱和力矩传感器。本发明中可以克服锁紧机构的直流电机磁场变化和传动件阻力变化带来的影响，能保证锁紧机构锁紧力的大小基本不变，使锁紧状态更为可靠。并且可以通过软件配置锁紧力的大小，不需要再对硬件进行更改，对锁紧机构锁紧力大小的控制精度有了极大的提高。

Description

一种锁紧装置锁紧力大小的控制方法

技术领域

本发明属于工业自动化技术领域，特别是涉及一种锁紧装置锁紧力大小的控制方法。

背景技术

随着我国导航技术的发展，单轴和多轴惯性导航设备已广泛应用于军事和民用等领域。锁紧装置可为单轴和多轴导航设备提供基准零位和位置锁死等功能，是惯性导航设备的重要组成部分。

锁紧装置锁紧力大小传统的控制方式是把最终锁紧状态的电流值设置为固定值；由磁场内通电导体的受力公式：F＝BIL可知，电机磁场强度B和线圈长度L为定值，当电流固定时电机的输出力矩为定值，最终的锁紧力基本相同。但是采用该控制方式，只能通过更改硬件配置调节固定电流的大小，以调节出不同的锁紧力，操作上较为繁琐；而且锁紧装置在高温或者低温等工况工作时，有刷直流电机永磁体的磁场强度B会受温度的影响，会直接导致电机输出力矩的变化，并且由于台体的热胀冷缩，传动件的摩擦力会相应的变大，固定的电流值产生的驱动力将会有一部分用来克服增大的摩擦力，导致最终锁紧力的下降,从而导致锁紧状态不可靠的情况出现。

为提高锁紧装置的环境适应性，解决锁紧装置高低温工作状态下锁不紧的问题，需要采用一种全新的控制方式来克服电机永磁体的磁场强度变化和传动件摩擦力变化带来的影响，使锁紧装置的锁紧力在高低温等不同的工作状态下，产生的锁紧效果基本一致。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锁紧装置锁紧力大小的控制方法，该方法可以克服锁紧机构的直流电机磁场变化和传动件阻力变化带来的影响，解决了现有的锁紧装置在不同温度状态下工作，其锁紧效果会产生明显变化的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种锁紧装置锁紧力大小的控制方法，包括控制器，所述控制器包括直流电机驱动器、主控芯片、温度传感器、AD采样芯片、电源模块、Flash芯片、RS422供电串口输入端、锁紧装置连接器；

其控制方法步骤如下：

SS01:将控制器整体通过锁紧装置连接器安装在力矩传感器上，将并将其整体放入到高低温恒温箱中，设置高低温恒温箱的温度，例如其设置温度为25℃，设置变化的电流值ΔI＝0.2A作为锁紧力的判断依据；

SS02:在同一温度下，重复测量测出该温度下锁紧力大小，例如重复测量10次，且每隔5℃，依次设置高低温恒温箱温度为-40℃、-35℃、-30℃…50℃、55℃、60℃进行保温测试，且保持ΔI的值不变，测出每个温度值下锁紧力的大小F′，将某一温度(例如25℃时)的磁场强度设置为参考值B，其对应的锁紧力设置为参考值F，则各温度电机磁场强度的比例系数K＝F′/F；

SS04:主控芯片(3)通过温度传感器(4)获取锁紧装置整体所处的环境温度，各温度值及比例系数存储于Flash芯片(7)中；

SS05:电源模块通电后，控制板通过RS422供电串口输入端收到锁紧指令时，主控芯片生成PWM脉冲输入给直流电机驱动器，直流电机驱动器通过锁紧装置连接器驱动锁紧装置整体进行运行；此时直流电机驱动器的SENSE引脚输出锁紧装置整体的运行电流，该运行电流经采样电阻转换为电压信号后，输入给AD采样芯片进行数模转换；

SS06:转换后的结果反馈给主控芯片，主控芯片经均值滤波后，获得锁紧装置的运行电流值，主控芯片依据温度信息通过查表法读取Flash芯片中预存的该温度下电机磁场强度的比例系数K；

SS07:主控芯片依据实时温度，在运行电流的基础上增加(1/K)ΔI的电流值作为锁紧装置锁紧力的判断依据。主控芯片继续通过AD采样芯片采集锁紧装置的电流信息，当锁紧过程中电流值突变值达到(1/K)ΔI时，锁紧完成。

进一步地，所述温度传感器按照就近原则与标定时设置的采温点进行匹配。

进一步地，所述温箱的温度设置范围为-40℃～+60℃。

进一步地，所述主控芯片可通过SPI通讯接口读取数值。

本发明具有以下有益效果：

本发明中可以克服锁紧机构的直流电机磁场变化和传动件阻力变化带来的影响，能保证锁紧机构锁紧力的大小基本不变，使锁紧状态更为可靠。并且可以通过软件配置锁紧力的大小，不需要再对硬件进行更改，对锁紧机构锁紧力的控制精度有了极大的提高，并很好的解决了由于摩擦力变化过大而造成锁紧效果不可靠的问题。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明一种锁紧装置的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-控制器，2-直流电机驱动器，3-主控芯片，4-温度传感器，5-AD采样芯片，6-电源模块，7-Flash芯片，8-RS422供电串口输入端，9-锁紧装置连接器。

具体实施方式

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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种锁紧装置锁紧力大小的控制方法，包括包括控制器1，所述控制器1包括直流电机驱动器2、主控芯片3、温度传感器4、AD采样芯片5、电源模块6、Flash芯片7、RS422供电串口输入端8、锁紧装置连接器9；

其控制方法步骤如下：

SS01:将控制器1整体通过锁紧装置连接器9安装在力矩传感器上，将并将其整体放入到高低温恒温箱中，设置高低温恒温箱的温度，例如其设置温度为25℃，设置变化的电流值ΔI＝0.2A作为锁紧力的判断依据；

SS02:在同一温度下，重复测量测出该温度下锁紧力大小，例如重复测量10次，且每隔5℃，依次设置高低温恒温箱温度为-40℃、-35℃、-30℃…50℃、55℃、60℃进行保温测试，且保持ΔI的值不变，测出每个温度值下锁紧力的大小F′，将某一温度(例如25℃时)的磁场强度设置为参考值B，其对应的锁紧力设置为参考值F，则各温度电机磁场强度的比例系数K＝F′/F；

SS04:主控芯片(3)通过温度传感器(4)获取锁紧装置整体所处的环境温度，各温度值及比例系数存储于Flash芯片(7)中；

SS05:电源模块6通电后，控制板1通过RS422供电串口输入端8收到锁紧指令时，主控芯片3生成PWM脉冲输入给直流电机驱动器2，直流电机驱动器2通过锁紧装置连接器9驱动锁紧装置整体进行运行；此时直流电机驱动器2的SENSE引脚输出锁紧装置整体的运行电流，运行电流是电机克服传动件总体摩擦力而产生的，摩擦力的大小只会叠加在运行电流上；在运行电流的基础上增加一个ΔI的电流变化值当作最终的锁紧状态时的电流，将会产生一个ΔF＝ΔIBL的锁紧力。因此即使运行电流受到摩擦力的影响而产生波动，当设定的ΔI的值为恒定时，最终的锁紧力ΔF将保持不变，同时这种控制方式在一定程度上也能消除不同锁紧机构之间的装配差异，该运行电流经采样电阻转换为电压信号后，输入给AD采样芯片5进行数模转换；

SS06:转换后的结果反馈给主控芯片3，主控芯片3经均值滤波后，获得锁紧装置的运行电流值，主控芯片3依据温度信息通过查表法读取Flash芯片7中预存的该温度下电机磁场强度的比例系数K，则此时实际的磁场强度为B′＝KB，从而得到ΔI′＝(1/K)ΔI，则ΔF＝(1/K)ΔIBL，此时即可补偿温度对锁紧机构电机磁场强度的影响；

SS07:主控芯片3依据实时温度，在运行电流的基础上增加(1/K)ΔI的电流值作为锁紧装置锁紧力的判断依据。主控芯片3继续通过AD采样芯片5采集锁紧装置的电流信息，当锁紧过程中电流值突变值达到(1/K)ΔI时，锁紧完成；且由F′＝ΔIB′L可知，当变化的电流值ΔI和电机线圈长度L保持不变时，K＝F′/F＝ΔIB′L/ΔIBL＝B′/B的比值即为电机永磁体磁场强度在该温度下的比例系数。当所有温度测量完成后，测量的信息存储于外置Flash芯片7中，发送的指令被存储于外置的Flash芯片7中，每次开机读取存储的值，无需重复设置。

其中，温度传感器按照就近原则与标定时设置的采温点进行匹配。

其中，高低温恒温箱的温度设置范围为-40℃～+60℃，保证高低温恒温箱的在对其整体进行测定时，符合测定时所需要的设定温度。

其中，主控芯片3可通过SPI通讯接口读取该值。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种锁紧装置锁紧力大小的控制方法，其特征在于：

包括控制器(1)，所述控制器(1)包括直流电机驱动器(2)、主控芯片(3)、温度传感器(4)、AD采样芯片(5)、电源模块(6)、Flash芯片(7)、RS422供电串口输入端(8)、锁紧装置连接器(9)，还包括用于测定使用的高低温恒温箱和力矩传感器，

其控制方法步骤如下：

SS01:将控制器(1)整体通过锁紧装置连接器(9)安装在力矩传感器上，并将其整体放入到高低温恒温箱中，设置高低温恒温箱的温度，例如其设置温度为25℃，设置变化的电流值ΔI＝0.2A作为锁紧力的判断依据；

SS02:在同一温度下，重复测量测出该温度下锁紧力大小，例如重复测量10次，且每隔5℃，依次设置高低温恒温箱温度为-40℃、-35℃、-30℃…50℃、55℃、60℃进行保温测试，且保持ΔI的值不变，测出每个温度值下锁紧力的大小F′，将某一温度(例如25℃时)的磁场强度设置为参考值B，其对应的锁紧力设置为参考值F，则各温度电机磁场强度的比例系数K＝F′/F；

SS04:主控芯片(3)通过温度传感器(4)获取锁紧装置整体所处的环境温度，各温度值及其比例系数存储于Flash芯片(7)中；

SS05:电源模块(6)通电后，控制板(1)通过RS422供电串口输入端(8)收到锁紧指令时，主控芯片(3)生成PWM脉冲输入给直流电机驱动器(2)，直流电机驱动器(2)通过锁紧装置连接器(9)驱动锁紧装置整体进行运行；此时直流电机驱动器(2)的SENSE引脚输出锁紧装置整体的运行电流，该运行电流经采样电阻转换为电压信号后，输入给AD采样芯片(5)进行数模转换；

SS06:转换后的结果反馈给主控芯片(3)，主控芯片(3)经中值滤波后，获得锁紧装置的运行电流值，主控芯片(3)依据温度信息通过查表法读取Flash芯片(7)中预存的该温度下电机磁场强度的比例系数K；

SS07:主控芯片(3)依据实时温度，在运行电流的基础上增加(1/K)ΔI的电流值作为锁紧装置锁紧力的判断依据。主控芯片(3)继续通过AD采样芯片(5)采集锁紧装置的电流信息，当锁紧过程中电流值突变值达到(1/K)ΔI时，锁紧完成。

2.根据权利要求1所述的一种锁紧装置锁紧力大小的控制方法，其特征在于，所述温度传感器按照就近原则与标定时设置的采温点进行匹配。

3.根据权利要求1所述的一种锁紧装置锁紧力大小的控制方法，其特征在于，所述温箱的温度设置范围为-40℃～+60℃。

4.根据权利要求1所述的一种锁紧装置锁紧力大小的控制方法，其特征在于，所述主控芯片(3)可通过SPI通讯接口读取数值。

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