[发明专利]一种基于图像相位相关算法的电机转子位置检测方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种电机转子位置检测方法，尤其涉及一种基于图像相位相关算法的电机转子位置检测方法。

背景技术

电机转子位置检测是通过测量转子旋转角度得出的，目前电机转子旋转角度的测量系统主要有以下几种：霍尔元件，光电编码器。这些器件的响应速度和测量精度不是很高，而且是接触性的测量，不适合在恶劣的工作环境中操作。因此需要克服上述测量器件的不便之处，现提出了新的测量方法，即基于图像相位相关算法的电机转子的转角测量，该方法能实现测量精度高、实时性好、可以进行非接触测量。原因在于：1、该方法利用图像信息进行计算，计算精度能达到像素级，从而可以实现精密测量。2、采用DSP642和FPGA芯片能快速、准确地对图像进行处理、计算，为测量的实时性提供了保障。3、通过拍摄电机端面图像来达到精密测量的目的，显然该方式为非接触式测量。这些优点使得该检测方法利于电机的精密控制，利于在恶劣环境下工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于图像相位相关算法的电机转子位置检测方法，以解决现有技术中的检测装置在对电机转子位置检测时精度不高，安装使用不方便，且操作不安全的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于图像相位相关算法的电机转子位置检测方法，包括电机和面阵CCD相机，其特征在于：检测包括以下主要步骤：

①、所述面阵CCD相机的镜头对准电机转子的端面；

②、所述电机处于转动状态；

③、所述面阵CCD相机对转动的电机转子连续拍摄其端面图像；

④、根据所拍摄的相邻两幅端面图像的信息计算出转子转过的角度，再结合拍摄该相邻两幅端面图像的间隔时间确定电机转子的位置。

所述的一种基于图像相位相关算法的电机转子位置检测方法，其特征在于：选取信息丰富的图像附着于电机端面上，用高速摄像头连续拍摄端面图像，并对图像进行极坐标变换，再利用相位相关算法找出变换后的相邻两幅端面图像的互功率谱峰值，通过互功率谱峰值确定相邻两幅图像的角度差，该角度差即为电机转子旋转角度。

所述的一种基于图像相位相关算法的电机转子位置检测方法，其特征在于：对于高速运转的转子，拍摄的图像会产生运动模糊，影响检测精度，采用微型精密减速装置，引出一个低速转轴，通过拍摄低速转轴的端面，测量低速转轴的转角，再根据微型转速箱低速转轴与电机转子的角速度比率折算成电机转子的旋转角度，实现对电机高速转子的位置检测。

所述的一种基于图像相位相关算法的电机转子位置检测方法，其特征在于：对于低速转子端面的旋转运动也会产生运动图像模糊，对检测精度也会产生一定的影响，可以采用维纳算法使图像清晰复原后，再进行相位相关转角测量。

本发明的有益效果为：

本发明性能稳定，精度较高，成本较低，采用非接触测量方式，在使用操作时不受恶劣工作环境的影响，适用范围广。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

图2为本发明中面阵CCD相机的原理框图。

具体实施方式

结合图1所示，说明本发明的具体实施步骤：

①、选取信息丰富的图像附着于电机端面；

②、面阵CCD相机的镜头对准电机转子的端面；

    ③、电机处于转动状态；

④、面阵CCD相机对转动的电机转子连续拍摄其端面图像；如果是高速运转的电机，则采取微型减速箱，使面阵CCD相机拍摄到减速箱低轴的端面图像；

⑤、对采集到的图像采用维纳算法使得图像复原；

⑥、对复原后的图像进行极坐标变换，再利用相位相关算法找出变换后的两幅端面图像的互功率谱峰值，通过互功率谱峰值确定两幅图像的角度差；

⑦、结合拍摄该相邻两幅端面图像的间隔时间确定电机转子的位置。

结合图2所示，说明本发明的硬件结构。图中CCD为高速摄像头，对旋转电机转子进行拍摄。拍摄到的光信号传送至高速CCD芯片，高速CCD芯片将光信号转化为电信号，并将电信号传送到图像采集模块中得到图像，图像由存储器进行缓存，再由DSP642进行消旋处理，把消旋处理后的图像信息值传入FPGA并行相关运算阵列进行相位相关运算，运算所得的数据送入DSP峰值搜索和速度计算模块进行最后的角度和速度计算，并通过通讯接口向外显示输出。高速CCD芯片由驱动电路进行驱动，图像采集模块也由CPLD时序控制模块进行控制。