[发明专利]混合式光电编码器的绝对位置信号校正值确定方法

摘要

本发明公开了一种混合式光电编码器的绝对位置信号校正值确定方法，其采用的系统包括微处理器、霍尔电流传感器、电源模块、A/D转换电路模块、光电编码器信号调理电路、电流信号调理电路和用于驱动装有混合式光电编码器的伺服电机的三相功率驱动器；其方法包括步骤一、将混合式光电编码器与伺服电机同轴安装；二、得到混合式光电编码器安装误差校正值；三、在不考虑混合式光电编码器安装误差的情况下，得到不考虑安装误差时绝对位置信号的校正值；四、确定最终的混合式光电编码器的各个扇区的绝对位置信号的误差校正值。本发明设计合理，实现方便且成本低，使用操作方便，校正效率高，校正精度高，节省人力物力，实用性强，便于推广使用。

主权项

一种混合式光电编码器的绝对位置信号校正值确定方法，其采用的系统包括微处理器(1)、用于对给伺服电机(5)供电的直流母线电流进行实时检测的霍尔电流传感器(6)和为系统中各用电单元供电的电源模块(7)，所述微处理器(1)的输入端接有A/D转换电路模块(2)以及用于对混合式光电编码器(9)检测到的伺服电机(5)旋转的绝对位置信号和相对位置信号进行放大与滤波处理的光电编码器信号调理电路(8)，所述A/D转换电路模块(2)的输入端接有用于对霍尔电流传感器(6)输出的信号进行放大调理的电流信号调理电路(4)，所述霍尔电流传感器(6)的输出端与电流信号调理电路(4)的输入端连接，所述光电编码器信号调理电路(8)的输入端与混合式光电编码器(9)的输出端连接，所述微处理器(1)的输出端接有用于驱动装有混合式光电编码器的伺服电机(5)的三相功率驱动器(3)，所述伺服电机(5)与三相功率驱动器(3)的输出端连接；其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将混合式光电编码器(9)与伺服电机(5)同轴安装；步骤二、微处理器(1)采集霍尔电流传感器(6)检测到的直流母线电流信号，并对信号进行分析处理，得到混合式光电编码器安装误差校正值，具体过程为：步骤201、安装误差校正值为零时直流母线电流信号的采集及处理：微处理器(1)设定混合式光电编码器安装误差校正值DT的初始值为零，控制三相功率驱动器(3)驱动伺服电机(5)旋转；伺服电机(5)旋转过程中，霍尔电流传感器(6)对给伺服电机(5)供电的直流母线电流进行实时检测并将检测到的信号输出给电流信号调理电路(4)，电流信号调理电路(4)对霍尔电流传感器(6)输出的信号进行放大调理后输出给A/D转换电路模块(2)，A/D转换电路模块(2)对其接收到的直流母线电流信号进行采样并转换为数字信号后输出给微处理器(1)，微处理器(1)接收A/D转换电路模块(2)输出给其的直流母线电流信号的数字值，并求取时间T内的平均值X；步骤202、安装误差校正值为安装误差校正最小角度时直流母线电流信号的采集及处理：微处理器(1)以混合式光电编码器能够辨识的增量脉冲对应的电角度为安装误差校正最小角度Δ，将安装误差校正值调整方向F设定为+1，并将安装误差校正值DT从初始值增大Δ后，接收A/D转换电路模块(2)输出给其的直流母线电流信号的数字值，并求取时间T内的平均值Y；步骤203、分情况比较X与Y的大小，进行混合式光电编码器安装误差校正值的调整，具体过程为：当F为+1时，比较X与Y的大小；当X≤Y时，微处理器(1)将Y的值赋给X，将安装误差校正值DT减小Δ后，更新F值为‑1，接收A/D转换电路模块(2)输出给其的直流母线电流信号的数字值，并求取时间T内的平均值，将求得的结果赋给Y；当X>Y时，微处理器(1)将Y的值赋给X，将安装误差校正值DT增大Δ后，更新F值为+1，接收A/D转换电路模块(2)输出给其的直流母线电流信号的数字值，并求取时间T内的平均值，将求得的结果赋给Y；当F为‑1时，比较X与Y的大小；当X≤Y时，微处理器(1)将X的值赋给Y，将安装误差校正值DT增大Δ后，更新F值为+1，接收A/D转换电路模块(2)输出给其的直流母线电流信号的数字值，并求取时间T内的平均值，将求得的结果赋给Y；当X>Y时，微处理器(1)将X的值赋给Y，将安装误差校正值DT增大Δ后，更新F值为‑1，接收A/D转换电路模块(2)输出给其的直流母线电流信号的数字值，并求取时间T内的平均值，将求得的结果赋给Y；步骤204、确定最终的混合式光电编码器安装误差校正值：重复执行步骤203，直至安装误差校正值DT的值在DT+Δ和DT‑Δ间连续出现N次的摆动状态时，将此时的安装误差校正值DT确定为最终的混合式光电编码器安装误差校正值；其中，N为正整数且取值为100～350；步骤三、在不考虑混合式光电编码器(9)安装误差的情况下，混合式光电编码器(9)检测伺服电机(5)旋转的绝对位置信号和相对位置信号，微处理器(1)利用伺服电机(5)旋转的相对位置信号对绝对位置信号进行校正，得到不考虑安装误差时绝对位置信号的校正值，具体过程为：步骤301、微处理器(1)根据混合式光电编码器能够检测的绝对位置信号的数量k，将一周360°的机械角度划分为N个扇区，其中，N＝2k；步骤302、微处理器(1)设定各个扇区的绝对位置信号的初始误差校正值为0；步骤303、微处理器(1)控制三相功率驱动器(3)驱动伺服电机(5)旋转，伺服电机(5)旋转过程中，混合式光电编码器(9)对伺服电机(5)旋转的绝对位置信号和相对位置信号进行实时检测并将检测到的信号输出给光电编码器信号调理电路(8)，光电编码器信号调理电路(8)对其接收到的信号进行放大和滤波处理后，输出给微处理器(1)；步骤304、微处理器(1)对光电编码器信号调理电路(8)输出的伺服电机(5)旋转的绝对位置信号和相对位置信号进行周期性采样，并检测相对位置信号中的索引信号Z的上升沿位置，当检测到索引信号Z的上升沿位置时，将索引信号Z的上升沿位置作为机械位置零点，从机械位置零点开始，读取伺服电机(5)旋转一周机械角度时每个扇区内的相对位置信号脉冲数，并记录伺服电机(5)旋转一周后相对位置信号脉冲数的总计数值；将第x个扇区内的相对位置信号脉冲数记为SPx，将伺服电机(5)旋转一周后相对位置信号脉冲数的总计数值记为PM；其中，x的取值为1～N的自然数；步骤305、微处理器(1)根据公式计算得到单个扇区内的相对位置信号脉冲数的理论值SP；步骤306、微处理器(1)根据公式SCMpx＝SP‑SPx更新不考虑安装误差时各个扇区的绝对位置信号的误差校正值，其中，SCMpx为不考虑安装误差时第x个扇区的绝对位置信号的误差校正值；步骤四、微处理器(1)将不考虑安装误差时混合式光电编码器(9)的各个扇区的绝对位置信号的误差校正值与混合式光电编码器安装误差校正值进行算术叠加，得到考虑安装误差时混合式光电编码器(9)的各个扇区的绝对位置信号的误差校正值，并将考虑安装误差时混合式光电编码器(9)的各个扇区的绝对位置信号的误差校正值确定为最终的混合式光电编码器(9)的各个扇区的绝对位置信号的误差校正值。