CN114563033B - 一种电机编码器安装精度检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机编码器安装精度检测方法，包括以下流程；1)进行一个电角度周期内的测试点位、电角度周期数及圈数配置；2)对编码器Z信号位置定位，选取编码器的Z信号作为基准参考点；3)进行编码器安装精度检测；4)对编码器安装精度测试数据进行有效性检测；5)最后对编码器安装精度偏差进行计算并导出测试结果。本发明便利且无需搭建对托平台，同时基于矢量控制原理***可靠性高，整体成本较低，耗时较短，并可根据控制精度要求调整测试点数及检测周期。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机编码器安装精度检测方法。
背景技术
编码器是一种将模拟视频信号(如比特流)或数据编制、转换为可用以通讯、传输和存储的数字信号的硬件/软件设备；编码器的应用十分广泛，主要用来检测机械运动的速度、位置、角度、距离或计数，除了应用在机械外，许多的马达控制如伺服马达均需配备编码器以供马达控制器作为换相、速度及位置的检出。
伺服控制需要使用电机的电角度，考虑到基于矢量控制的伺服电机对于电角度精度的要求，需要对电机上的编码器安装精度做检测及标定。
现有的编码器安装精度检测需使用电机对托装置进行测试，同时平台安装及调试较为繁琐且耗时长，只适合对样机等部分样品进行安装角度的检测，并不适用于大批量的电机出厂测试。因此需要重新研发一种新型的检测方法来解决目前所遇到的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可靠性高，整体成本低，耗时较短，并可根据控制精度要求调整测试点数及检测周期的电机编码器安装精度检测方法。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种电机编码器安装精度检测方法，包括以下流程；
1)进行一个电角度周期内的测试点位、电角度周期数及圈数配置；
2)对编码器Z信号位置定位，选取编码器的Z信号作为基准参考点；
3)进行编码器安装精度检测；
4)对编码器安装精度测试数据进行有效性检测；
5)最后对编码器安装精度偏差进行计算并导出测试结果。
优选的，流程1)在软件界面中设置一个电角度周期内的测试点位、电角度周期数及圈数，通过通讯接口对测试工装进行组态下载；所述测试工装根据配置组态计算电角度的递增值。
优选的，流程2)中通过上位机软件对测试工装下发启动测试后，根据编码器的特性，测试工装驱动电机转动至编码器Z信号位置并停止，随后对测试设备中编码器脉冲计数清零。
优选的，流程3)中根据组态配置的测试点位将先电机大电流强拉置于电角度零度位置，记录第一点位的编码器计数值，计算与参考点的偏移值，并按流程1)中计算出的电角度的递增值依次递增进行测试，待所有测试点位测试完成后自动进入流程4)。
优选的，流程4)中校验测试数据是否有重合及转动方向一致性；若测试数据无效则通过通讯接口打印错误信息，流程停止；若测试数据有效，则打印测试数据有效并进入流程5)。
优选的，流程5)中根据组态配置值及流程3)中计算的参考点偏移值计算各点位的理论参考值，计算编码器安装精度偏差最大值，通过通讯接口打印数据并打印测试完成，并通过测试软件显示测试结果。
优选的，检测方法基于电机矢量控制原理，采用励磁电流进行电机安装精度检测。
优选的，检测方法可以根据不同电机配置一个点角度周期内的测试点位及电角度周期数。
优选的，检测方法使用编码器脉冲计数值与Z信号脉冲计数值的差值作为标定的数据。
优选的，编码器脉冲计数值与Z信号脉冲计数值的差值需与理论平均值做比较，然后用于安装精度测试数据有效性的判断。
本发明的有益效果是：
1、测试平台搭建便利，耗时短且成本低；
2、测试流程方便可靠，灵活性高，可自由配置测试点位及测试周期；
3、适用于电机编码器安装精度检测大批量测试；
4、本检测方法可用于伺服电机控制角度补偿算法，可修正电机本身加工精度导致的电周期区域误差，提升伺服电机运行的稳定性及可靠性；
5、适用于所有可基于矢量控制的电机编码器安装精度的检测；
6、测试输出结果直观便于分析；
7、检测精准度高，准确性好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，但并不是对本发明保护范围的限制。
图1为本发明的检测方法流程1)示意图；
图2为本发明的检测方法流程2)示意图；
图3为本发明的检测方法流程3)示意图；
图4为本发明的检测方法流程4)示意图；
图5为本发明的检测方法流程5)示意图；
具体实施方式
一种电机编码器安装精度检测方法，包括以下流程；
1)进行一个电角度周期内的测试点位、电角度周期数及圈数配置；
2)对编码器Z信号位置定位，选取编码器的Z信号作为基准参考点；
3)进行编码器安装精度检测；
4)对编码器安装精度测试数据进行有效性检测；
5)最后对编码器安装精度偏差进行计算并导出测试结果。
进一步，流程1)在软件界面中设置一个电角度周期内的测试点位、电角度周期数及圈数，通过通讯接口对测试工装进行组态下载；所述测试工装根据配置组态计算电角度的递增值。
进一步，流程2)中通过上位机软件对测试工装下发启动测试后，根据编码器的特性，测试工装驱动电机转动至编码器Z信号位置并停止，随后对测试设备中编码器脉冲计数清零。
进一步，流程3)中根据组态配置的测试点位将先电机大电流强拉置于电角度零度位置，记录第一点位的编码器计数值，计算与参考点的偏移值，并按流程1)中计算出的电角度的递增值依次递增进行测试，待所有测试点位测试完成后自动进入流程4)。
进一步，流程4)中校验测试数据是否有重合及转动方向一致性；若测试数据无效则通过通讯接口打印错误信息，流程停止；若测试数据有效，则打印测试数据有效并进入流程5)。
进一步，流程5)根据组态配置值及流程3)中计算的参考点偏移值计算各点位的理论参考值，计算编码器安装精度偏差最大值，通过通讯接口打印数据并打印测试完成，并通过测试软件显示测试结果。
进一步，检测方法基于电机矢量控制原理，采用励磁电流进行电机安装精度检测。
进一步，检测方法可以根据不同电机配置一个点角度周期内的测试点位及电角度周期数。
进一步，检测方法使用编码器脉冲计数值与Z信号脉冲计数值的差值作为标定的数据。
进一步，编码器脉冲计数值与Z信号脉冲计数值的差值需与理论平均值做比较，然后用于安装精度测试数据有效性的判断。
本发明实施时：
如图1所示该检测方法流程1)中需要配置每个电角度周期的测试点位、电角度周期数及圈数，以1.8度步进电机为例，步进电机总共有50个电角度周期，组态配置中电角度周期数配置为50，为保证流程3)中各点位转动方向的一致性，每个电角度周期的测试点位至少需配置4点(即电角度每次递增90度)及以上，检测圈数出厂检测时一般配置1圈即可，若需重复验证，可配置圈数1圈以上。按上述方法参数设定完成后通过通讯接口(如串口、wifi、USB口或以太网口等)对测试工装进行组态下载，测试工装对下载的组态进行校验(若组态校验失败，则打印错误信息，并需重新下载组态)，并根据下载的组态计算测试点位电角度的递增值；组态校验成功后进入检测流程2)。
如图2所示该检测方法流程2)编码器Z信号位置定位(参考点选择)，在上述流程1)执行完成后，对测试工装下发启动检测命令，测试工装以极低速驱动电机转动指定角度(1圈以上)，转动过程中检测是否检测到Z信号(若电机转动指定角度后仍未检测到Z信号，则停止电机转动，打印错误信息并退出流程)；检测到Z信号后对编码器计数清零并停止电机转动，待电机停止后进入流程3)。
如图3所示该检测方法流程3)编码器安装精度检测，执行完上述流程2)流程后测试工装自动执行流程3)，通过组态配置的信息计算需要测试的总点位数(每个电角度周期的测试点位*电角度周期数*圈数)，采用矢量控制原理，根据组态配置的测试点位先将电机大电流强拉置于电角度零度位置，记录第一点位的编码器计数值，计算与参考点的偏移值，并按流程1)中计算出的电角度的递增值依次递增，每个测试点位处需待编码器计数一段时间未变化后记录当前测试点位的编码器计数值，方可执行下一测试点位的测试；每个点位测试执行完成后与需要测试的总点位数进行比较判断检测是否完成；若检测完成，则自动进入流程4)。
如图4所示该检测方法流程4)编码器安装精度测试数据有效性检测，校验测试数据是否有重合及转动方向一致性；通过判断相邻2个测试点位的编码器计数偏差不超过1测试数据是否有重合，通过判断各测试点位编码器计数是否依次递增或递减判断转动方向的一致性，若有测试数据重合或有部分点位转动方向不一致则通过通讯接口(如串口、wifi、USB口或以太网口等)打印错误信息，流程停止；若测试数据无重合且转动方向一致，则打印测试数据有效并进入流程5)；
如图5所示该检测方法流程5)编码器安装精度偏差计算及导出，根据组态配置值及流程3)中计算的参考点偏移值计算各点位的理论参考值，将测试值与理论参考值逐一相减计算出安装精度偏差值，计算编码器安装精度偏差最大值，通过通讯接口(如串口、wifi、USB口或以太网口等)打印数据并打印测试完成(流程结束)，测试软件可根据测试数据描出编码器安装精度的偏差曲线及偏差最大值，直观的图表显示测试结果便于数据分析。
本发明的电机编码器安装精度检测时电机不需要对托安装。
本发明适用于电机编码器安装精度的大批量出厂检测，确保基于矢量控制的伺服电机运行的稳定性及可靠性；本专利所涉及编码器包括且不局限于磁编码器、光电编码器等。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，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书所限定的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种电机编码器安装精度检测方法，其特征在于：包括以下流程；
1）进行一个电角度周期内的测试点位、电角度周期数及圈数配置；具体为：在软件界面中设置一个电角度周期内的测试点位、电角度周期数及圈数，通过通讯接口对测试工装进行组态下载；测试工装根据配置组态计算电角度的递增值；
2）对编码器Z信号位置定位，选取编码器的Z信号作为基准参考点；具体为：通过上位机软件对测试工装下发启动测试后，根据编码器的特性，测试工装驱动电机转动至编码器Z信号位置并停止，随后对测试设备中编码器脉冲计数清零；
3）进行编码器安装精度检测；具体为：根据组态配置的测试点位将先电机大电流强拉置于电角度零度位置，记录第一点位的编码器计数值，计算与参考点的偏移值，并按流程1）中计算出的电角度的递增值依次递增进行测试，待所有测试点位测试完成后自动进入流程4）；
4）对编码器安装精度测试数据进行有效性检测；具体为：校验测试数据是否有重合及转动方向一致性；若测试数据无效则通过通讯接口打印错误信息，流程停止；若测试数据有效，则打印测试数据有效并进入流程5）；
5）最后对编码器安装精度偏差进行计算并导出测试结果；具体为：根据组态配置值及流程3）中计算的参考点偏移值计算各点位的理论参考值，计算编码器安装精度偏差最大值，通过通讯接口打印数据并打印测试完成，并通过测试软件显示测试结果。
2.根据权利要求1所述的一种电机编码器安装精度检测方法，其特征在于：检测方法基于电机矢量控制原理，采用励磁电流进行电机安装精度检测。
3.根据权利要求2所述的一种电机编码器安装精度检测方法，其特征在于：检测方法可以根据不同电机配置一个点角度周期内的测试点位及电角度周期数。
4.根据权利要求1所述的一种电机编码器安装精度检测方法，其特征在于：检测方法使用编码器脉冲计数值与Z信号脉冲计数值的差值作为标定的数据。
5.根据权利要求4所述的一种电机编码器安装精度检测方法，其特征在于：编码器脉冲计数值与Z信号脉冲计数值的差值需与理论平均值做比较，然后用于安装精度测试数据有效性的判断。
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