[发明专利]用于检测光电编码器精度的检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种用于检测光电编码器精度的检测装置，其特征在于，包括支架、基准编码器、永磁同步电机、电机驱动器、控制设备；其中，所述支架的上平面与下平面平行设置，待测光电编码器安装固定在支架的上平面上；所述基准编码器安装固定在支架的下平面上，在基准编码器的中间贯穿有传动轴，传动轴的一端通过联轴节与待测光电编码器上的轴同轴连接，传动轴的另一端穿过支架的下平面延伸到支架外侧，在传动轴上安装有第一同步轮；所述永磁同步电机安装在支架的下平面上，永磁同步电机的输出轴穿过支架的下平面延伸到支架外侧，输出轴上安装第二同步轮，所述第二同步轮与第一同步轮通过同步带连接；所述电机驱动器与永磁同步电机电连接，用于控制永磁同步电机转动；所述控制设备与基准编码器、待测光电编码、永磁同步电机电连接，用于发送永磁同步电机控制指令、接收基准编码器和待测光电编码器数据，并对采集数据处理得到待测光电编码器的精度。

2.权利要求1所述的一种用于检测光电编码器精度的检测装置，其特征在于，该检测装置还包括集成触摸屏、计算机，所述控制设备与集成触摸屏、计算机电连接，用于与集成触摸屏通讯，通过集成触摸屏操控控制设备，控制设备输出的检测结果传输至集成触摸屏进行显示；同时将计算得到的待测光电编码器的检测数据和检测结果上传至计算机进行存储。

3.权利要求1或2所述的一种用于检测光电编码器精度的检测装置，其特征在于，所述支架包括支架上平面、支架下平面、四个支撑柱，所述四个支撑柱分别通过螺栓与支架上平面、支架下平面固连，利用螺栓的松紧程度调节支撑柱，使得支架上平面与支架下平面平行。

4.权利要求1或2所述的一种用于检测光电编码器精度的检测装置，其特征在于，所述待测光电编码器利用压紧装置固定在支架上平面。

5.权利要求1或2所述的一种用于检测光电编码器精度的检测装置，其特征在于，所述的基准编码器分辨率是待测光电编码器分辨率的3倍以上。

6.权利要求2所述的一种用于检测光电编码器精度的检测装置，其特征在于，所述控制设备包括：微处理器、电机控制电路、计算机通讯电路、基准编码器数据采集电路、待测光电编码器数据采集电路、集成触摸屏通讯电路；所述微处理器与电机控制电路、计算机通讯电路、基准编码器数据采集电路、待测光电编码器数据采集电路、集成触摸屏通讯电路电连接，用于发送永磁同步电机控制指令、与计算机通讯传输检测数据、接收基准编码器和待测光电编码器数据、与集成触摸屏通讯，传输控制指令以及对采集数据处理得到待测光电编码器的精度；

所述电机控制电路与电机驱动器和微处理器相连，根据微处理器的电机控制指令对电机驱动器发送控制信号，以此控制永磁同步电机的旋转；

所述计算机通讯电路与计算机和微处理器相连，将微处理器计算得到的待测光电编码器的检测数据和检测结果上传至计算机，计算机通讯电路与微处理器进行串口通讯，计算机通讯电路与计算机进行以太网通讯；

所述基准编码器数据采集电路与基准编码器和微处理器相连，用于采集所述基准编码器输出的数字量；

所述待测光电编码器数据采集电路与待测光电编码器和微处理器相连，用于采集所述待测光电编码器输出的数字量；

所述集成触摸屏通讯电路与集成触摸屏和微处理器相连，用于集成触摸屏指令传输至所述微处理器，并将微处理器输出的检测结果传输至集成触摸屏进行显示。

7.采用权利要求6所述的检测装置对光电编码器精度进行检测的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤S1、在集成触摸屏上输入待测光电编码器的通讯参数及控制参数，设置完成后控制设备向电机驱动器发送运动控制指令，控制永磁同步电机开始运动，通过第二同步轮、同步带、第一同步轮带动基准编码器旋转，基准编码器通过联轴节带动待测光电编码器旋转；

步骤S2、在待测光电编码器量程内共有n个检测点，所对应的待测光电编码器输出的数字量为D₁...D_n，控制设备控制永磁同步电机以指定速度V₁运行，同时采集待测光电编码器的数据；当采集到待测位置D_n的前一分辨率数据D_n-1时，控制设备控制改变永磁同步电机转速以指定速度V₂运动，其中V₂<V₁，当控制设备采集到数据D₁...D_n时，同时也采集到基准编码器数据J₁...J_n；

步骤S3、将n组待测光电编码器数据D₁...D_n和基准编码器数据J₁...J_n带入式(1)中，得到n个待测光电编码器角度误差值，存储于控制设备中，式(1)为：

W_y(n)＝(J_n-J₁)-(D_n-D₁) (1)

式(1)中，J₁为第一个测量点的基准编码器数据，J_n为第n个测量点的基准编码器数据,D₁位第一个检测点的待测光电编码器数据,D_n为第n个检测点的待测光电编码器数据；

步骤S4、由于待测光电编码器角度误差值W_y(n)可以展开成多次谐波叠加的形式，因此式(1)W_y(n)也可表示为式(2)：

式(2)中，r为谐波次数，R为谐波的最高次数n/2，T_s为控制设备的采样周期2π/n，n测量点数，f₀为基波频率1/2π，α₀为基波幅值，α_r为r次谐波的幅值，φ_r为r次谐波对应的相位，通过对待测光电编码器角度误差值W_y(n)进行快速傅里叶变换(FFT)计算，求取二次谐波的幅值a₂和相位φ₂，带入联轴节角位移传递误差修正式(3)中：

W_x(n)＝W_y(n)-a₂sin(4πrf₀T_s+φ₂) (3)

步骤S5、将联轴节角位移传递误差修正后的数据W_x(n)带到式(4)得到待测光电编码器的精度，式(4)为：

式(4)中，W_x(n)_max为序列W_x(n)最大值，W_x(n)_min为序列W_x(n)最小值；

步骤S6、将数据处理结果显示在集成触摸屏，将检测参数、检测数据及检测结果上传至计算机进行管理与存储。