[发明专利]采用CCD摄像机的无刷直流电机转速检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无刷直流电机转速检测装置及方法，尤其是一种采用CCD摄像机的无刷直流电机转速检测装置及方法。

背景技术

无刷直流电机一般采用120°导通型三相六状态方波驱动控制方法，通过检测永磁转子位置给出一个控制周期内六个功率管的驱动信号，来保证各相的正确换相，并通过施加于电机上的有效电压以调节其转速。无刷直流电机的转速的检测，通常采用在电机内部安装霍尔传感器、光电编码器等方式实现。但内置于电机内部的转子位置传感器的存在，使得电机和控制线路间联接元件增多，抗扰性变差。针对位置传感器带来的种种问题，反电势法、续流二极管法、电感法和状态观测器法等无刷直流电机位置检测方法被相继提出。但当无刷直流电机静止或转速较低时，这些方法都很难获得准确的转子位置和电机转速，需要首先将电机起动至一定转速才能使用相应的检测方法，在很大程度上限制了无刷直流电机的推广和应用。因此，寻找一种安装于电机本体外部的、能实现电机静止条件下电机转速精确检测的装置及方法，就具有重要的理论意义和工程价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于无刷直流电机的、通过安装于电机外部的采用CCD摄像机的无刷直流电机转速检测装置，可实现电机静止时的转子位置检测，且无需改变电机本体的内部结构，提升了无刷直流电机驱动控制的可靠性及运行性能。

本发明采用的技术方案是：采用CCD摄像机的无刷直流电机转速检测装置，包括CCD摄像机和主计算机，所述CCD摄像机还包括预处理电路和A/D转换单元，CCD摄像机设置在无刷直流电机转轴正上方、高于电机端面处；驱动电机运行后CCD摄像机对旋转的电机进行图像的拍摄，得到模拟图像信号；模拟图像信号经过预处理电路，去掉毛刺，然后通过A/D转换单元，把模拟图像信号转换成数字图像信号，把一次时间间隔内采集到得两个图像信号分别存储于主计算机中，主计算机对两个图像信号进行计算，得到无刷直流电机转速。

采用CCD摄像机的无刷直流电机转速检测装置的检测方法包括如下步骤：

步骤1：在转轴上设置标记线

将无刷直流电机转轴永磁转子所在位置作为0°，在该位置处刻画一条标记线，记为A；从0°起沿顺时针方向120°位置处刻画另一条标记线，记为B；从0°起沿顺时针方向240°位置处刻画另一条标记线，记为C；

步骤2：CCD摄像机安装

将CCD摄像机置于无刷直流电机转轴正上方、高于电机端面处的位置；

步骤3：电机转速检测

采用CCD摄像机根据标记线将两个不同时刻拍摄的无刷直流电机转子图像信号进行运算，由此确定在这两个时刻间隔内无刷直流电机转子在图像上测量出的移动距离，从而确定无刷直流电机的转速。设x为第一次采集的图像信号，y为时间间隔Δt后第二次采集的图像信号，Δt时间内x、y移动的距离为ΔL，则电机转速为

本发明的有益效果是：

1、本发明无需将位置传感器置于无刷直流电机内部，避免了改变电机本体结构，提升了电机的运行可靠性。

2、采用CCD摄像机视频检测方法，可实现对电机速度的非接触测量，只要电机转子产生一个像素的位移，系统即可响应，测量精度较高。

附图说明

图1为采用CCD摄像机的无刷直流电机转速检测装置示意图。

图2为无刷直流电机转轴永磁转子所在位置标记图。

具体实施方式

如图1所示，本发明采用CCD摄像机的无刷直流电机转速检测装置，包括CCD摄像机和主计算机，所述CCD摄像机还包括预处理电路和A/D转换单元，CCD摄像机设置在无刷直流电机转轴正上方、高于电机端面处；驱动电机运行后CCD摄像机对旋转的电机进行图像的拍摄，得到模拟图像信号；模拟图像信号经过预处理电路，去掉毛刺，然后通过A/D转换单元，把模拟图像信号转换成数字图像信号，把一次时间间隔内采集到得两个图像信号分别存储于主计算机中，主计算机对两个图像信号进行计算，得到无刷直流电机转速。

本发明的具体实施按照以下3个步骤进行：

步骤1：将电机转轴上设置标记线

将无刷直流电机转轴永磁转子所在位置作为0°，在该位置处刻画一条标记线，记为A，从0°起沿顺时针方向120°位置处刻画另一条标记线，记为B，从0°起沿顺时针方向240°位置处刻画另一条标记线，记为C，如图2所示。

步骤2：CCD摄像机安装

选用适当焦距与像素的CCD摄像机，置于电机转轴正上方、高于电机端面处的位置，如图1所示。

步骤3：电机转速检测