CN107064562B - 一种光电编码器输出转速误差的标定装置 - Google Patents

Abstract

一种光电编码器输出转速误差的标定装置，包括机架基座、机架箱盖、空心轴直驱电机、贯通轴系、待检编码器支架、液晶显示屏、控制器与驱动器固定支架、主控制器、伺服驱动器；其中，空心轴直驱电机上安装有电机旋转台，电机旋转台的中间位置加工有一安装孔，安装孔与空心轴直驱电机轴孔的孔径相同且两者同轴；在电机旋转台的周围设有过度圆环；过度圆环与待检编码器支架连接；空心轴直驱电机轴孔中间位置设有电机轴系U型凹槽，贯通轴系与空心轴直驱电机的轴孔配合；贯通轴系与待检编码器通过弹性联轴节连接；液晶显示屏与主控制器连接；伺服驱动器与空心轴直驱电机连接，主控制器与待检编码器及伺服驱动器连接。实现了编码器输出转速误差的测量。

Description

一种光电编码器输出转速误差的标定装置

技术领域

本发明属于光电编码器领域，具体涉及一种光电编码器输出转速误差的标定装置及标定方法。该标定装置是光、机、电、算、控一体化高集成度的机电系统，广泛地适用于实轴或空心轴光电编码器转速误差检测中。

背景技术

随着伺服控制系统和自动控制理论的发展，人们对控制系统中常用检测反馈元件——光电编码器的性能指标精度要求越来越高。但这并不意味着，国内外生产厂商仅仅需要致力于提高光电编码器的性能指标，与此同时，对光电编码器检测设备也提出了更高性能的要求。

标定技术主要是对光电编码器的转速误差参数进行确定。依据被标定的对象可将标定分为元件标定和系统标定。该标定装置针对编码器生产厂家设计，属于元件标定范畴。元件标定一般在出厂前由厂家在工厂进行，以便确定元件的性能参数。

目前对光电编码器的误差标定主要标定其角位移误差，本标定装置针对特定产品及特定客户需求对其输出转速误差进行标定。输出转速误差是指利用光电编码器检测某理想恒定转速，其测量值的波动范围。目前大部分高校和科研院所，主要设计编码器测角系统，用于编码器测角误差标定，并未针对光电编码器输出转速误差的检测提供一套高集成度自动化的专用标定设备。

发明内容

为了减轻工人对于光电编码器输出误差检测的劳动强度，实现自动化和高集成度测试，本发明提供了一种光电编码器输出转速误差标定装置。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种光电编码器输出转速误差的标定装置，包括机架基座、机架箱盖、空心轴直驱电机、贯通轴系、待检编码器支架、液晶显示屏、控制器与驱动器固定支架、主控制器、伺服驱动器；其中，所述空心轴直驱电机通过底部螺纹孔与机架基座连接；空心轴直驱电机的顶端安装有电机旋转台，所述电机旋转台的中间位置加工有一安装孔，所述安装孔与空心轴直驱电机轴孔的孔径相同且两者同轴；在空心轴直驱电机上且在电机旋转台的周围设有过度圆环；所述过度圆环与待检编码器支架连接；空心轴直驱电机轴孔中间位置设有电机轴系U型凹槽，所述贯通轴系与空心轴直驱电机的轴孔配合；所述待检编码器支架用于放置待检编码器；贯通轴系与待检编码器通过弹性联轴节连接；所述液晶显示屏设置在机架箱盖的外侧，且通过连接排线与主控制器连接；所述控制器与驱动器固定支架设置在机架基座上；所述主控制器、伺服驱动器安装在控制器与驱动器固定支架上；伺服驱动器通过信号连接线与空心轴直驱电机连接，为空心轴直驱电动机提供U、V、W对称三相交流电，接收空心轴直驱电动机的高精度编码器信号和霍尔信号；所述主控制器与待检编码器连接，接收待检编码器反馈的转速信号；主控制器与伺服驱动器连接，为伺服驱动器提供脉冲、方向控制信号，接收伺服驱动器反馈的转速信号。

本发明所述的贯通轴系包括下部顶紧轴、中部开口圆环、上部顶紧轴三部分；其中，所述中部开口圆环安装在电机轴系U型凹槽内，且中部开口圆环的外圈直径大于电机旋转台上安装孔的直径，小于电机轴系U型凹槽的孔径；所述下部顶紧轴穿插在空心轴直驱电机上的轴孔内，且设置在中部开口圆环的下方；所述上部顶紧轴穿插电机旋转台上的安装孔内，且设置在中部开口圆环的上方；下部顶紧轴、中部开口圆环及上部顶紧轴通过紧固螺钉连接固定。

为保证本发明所述的标定装置能够在联机状态下使用，便于出数据进行存储，所述标定装置还包括便携计算机，所述便携计算机分别通过串口线RS422与待检编码器连接，通过串口线RS232与主控制器连接，进行通讯；所述便携计算机包括数据接收、数据处理和数据保存等功能模块。

作为本发明的优选，所述机架基座采用镂空设计，不仅能够减轻重量，且方便安装贯通轴系；所述机架箱盖上部开口，用于显露液晶显示屏。

作为本发明的进一步优选，所述伺服驱动器安装时风扇朝下，利于散热，且底部最好采用橡胶柱软支撑，利于缓冲。

本发明的优点和有益效果：

（1）本发明所述的标定装置能够连续测量，实时同步显示，反映待检光电编码器多点的输出转速误差值；而且具备联机使用和脱机使用两种工作模式；脱机使用可满足客户快速检测需求；联机使用具有优秀的数据后期处理功能和数据保存留档功能。

（2）本发明所述的标定装置实现了自动化和高集成度测量，省时省力，测量周期短，效率高，减轻了工人对于光电编码器输出误差检测的劳动强度。

附图说明

图1是本发明光电编码器输出转速误差标定装置结构组成示意图。

图2是本发明贯通轴系与空心轴直驱电机的连接结构示意图。

图3是本发明光电编码器输出转速误差标定装置脱机使用状态原理图。

图4是本发明光电编码器输出转速误差标定装置联机使用状态原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的光电编码器输出转速误差的标定装置，包括机架基座1、机架箱盖2、空心轴直驱电机3、贯通轴系、待检编码器支架11、液晶显示屏13、控制器与驱动器固定支架16、主控制器15、伺服驱动器17；其中，所述机架基座1采用镂空设计，不仅能够减轻重量，且方便安装贯通轴系；所述机架箱盖2上部开口，用于露出液晶显示屏13；所述空心轴直驱电机3通过底部螺纹孔与机架基座1连接；空心轴直驱电机3的顶端安装有电机旋转台9，所述电机旋转台9的中间位置加工有一安装孔，所述安装孔与空心轴直驱电机3轴孔的孔径相同且两者同轴；在空心轴直驱电机3上且在电机旋转台9的周围设有过度圆环10；所述过度圆环10通过螺钉与待检编码器支架11连接；空心轴直驱电机3轴孔中间位置设有电机轴系U型凹槽6，所述贯通轴系与空心轴直驱电机3的轴孔配合；所述待检编码器支架11用于放置待检编码器；贯通轴系与待检编码器通过弹性联轴节12连接；所述液晶显示屏13设置在机架箱盖2的外侧，且通过连接排线14与主控制器15连接；所述控制器与驱动器固定支架16设置在机架基座1上；所述主控制器15、伺服驱动器17安装在控制器与驱动器固定支架16上；在实际安装过程中，所述伺服驱动器17的风扇朝下，利于散热，且底部最好采用橡胶柱18软支撑，利于缓冲；伺服驱动器17通过信号连接线与空心轴直驱电机3连接，为空心轴直驱电动机3提供U、V、W对称三相交流电，接收空心轴直驱电动机3的高精度编码器信号和霍尔信号；所述主控制器15通过串口线RS422与待检编码器连接，接收待检编码器反馈的转速信号；主控制器15通过信号连接线与伺服驱动器17连接，为伺服驱动器17提供脉冲、方向控制信号，接收伺服驱动器17反馈的转速信号。

如图1、图2所示，所述贯通轴系包括下部顶紧轴5、中部开口圆环7、上部顶紧轴8三部分；其中，所述中部开口圆环7安装在电机轴系U型凹槽6内，且中部开口圆环7的外圈直径大于电机旋转台9上安装孔的直径，小于电机轴系U型凹槽6的孔径；所述下部顶紧轴5穿插在空心轴直驱电机3上的轴孔内，且设置在中部开口圆环7的下方；所述上部顶紧轴8穿插电机旋转台9上的安装孔内，且设置在中部开口圆环7的上方；下部顶紧轴5、中部开口圆环7及上部顶紧轴8通过紧固螺钉4连接固定。在具体安装过程中，将中部开口圆环7用力捏紧，使得开口闭合，其闭合直径小于电机旋转台9上安装孔的直径，将其塞入电机旋转台9，直至到达电机轴系U型凹槽6内，此时中部开口圆环7自动张开，其直径大于电机旋转台9上安装孔的直径，小于电机轴系U型凹槽6的孔径；然后将上部顶紧轴8安装到电机旋转台9上的安装孔内，将下部顶紧轴5从空心轴直驱电机3的下方安装到空心轴直驱电机3的轴孔当中；此时，利用紧固螺钉4将下部顶紧轴5、中部开口圆环7、上部顶紧轴8连接，完成贯通轴系与空心轴直驱电机轴的装配。贯通轴系可针对不同型号编码器产品进行更换。

上述单独使用液晶显示屏的装置可以在脱机状态下实现对待检编码器输出转速误差的测定。

如图3所示，光电编码器输出转速误差标定装置脱机使用状态原理图。用户操作液晶显示屏13，给定参考转速，主控制器15接收到参考转速后，依据空心轴直驱电机3内置编码器反馈信号，控制伺服驱动器17输出信号，且实现空心轴直驱电机3的转速闭环控制；将待检编码器放置于待检编码器支架11上，待检编码器的主轴与弹性联轴节12连接，空心轴直驱电机3按照设置转速开始转动，带动贯通轴系旋转，贯通轴系通过弹性联轴节12带动待检编码器主轴转动，待检编码器输出转速信号，并通过RS422给到主控制器，主控制器通过内置的处理器进行数据运算处理，得到待检编码器输出转速误差是否符合误差带要求，将最终结果显示于液晶显示屏13上。

上述装置中还可以安装有便携计算机19，用于联机状态操作，安装有便携计算机19时，将便携计算机19分别通过串口线RS422与待检编码器连接，通过串口线RS232与主控制器15连接，进行通讯；所述便携计算机19包括数据接收、数据处理和数据保存等功能模块。

如图4所示，光电编码器输出转速误差标定装置联机使用状态原理图。用户在便携计算机19上设置参考转速，便携计算机19将参考转速通过RS232串口发送给主控制器15，主控制器15依据空心轴直驱电机3内置编码器反馈信号，控制伺服驱动器17信号输出和空心轴直驱电机3转速；将待检编码器放置于待检编码器支架11上，待检编码器的主轴与弹性联轴节12连接，空心轴直驱电机3按照设置转速开始转动，带动贯通轴系旋转，贯通轴系通过弹性联轴节12带动待检编码器主轴转动；待检编码器实测转速经由RS422给到便携计算机，空心轴直驱电机3内置编码器实测电机转速信号经由伺服驱动器17、主控制器15，再由RS232给到便携计算机19；便携计算机19同时采集待检编码器和空心轴直驱电动机的高精度编码器的测量值，在便携计算机19中的用户界面进行比较显示，并给出转速误差曲线、转速曲线、误差值及标定结果。同时便携计算机19具备数据存储、打开数据文件等功能。

本发明所述的空心轴直驱电机3最高转速可达10294rpm，轴向径向跳动小于10um，内置高精度编码器每转输出12000个脉冲，最高可实现40倍输出。

Claims (3)

1.一种光电编码器输出转速误差的标定装置，其特征在于：该装置包括机架基座、机架箱盖、空心轴直驱电机、贯通轴系、待检编码器支架、液晶显示屏、控制器与驱动器固定支架、主控制器、伺服驱动器；其中，所述空心轴直驱电机通过底部螺纹孔与机架基座连接；空心轴直驱电机的顶端安装有电机旋转台，所述电机旋转台的中间位置加工有一安装孔，所述安装孔与空心轴直驱电机轴孔的孔径相同且两者同轴；在空心轴直驱电机上且在电机旋转台的周围设有过度圆环；所述过度圆环与待检编码器支架连接；空心轴直驱电机轴孔中间位置设有电机轴系U型凹槽，所述贯通轴系与空心轴直驱电机的轴孔配合；所述待检编码器支架用于放置待检编码器；贯通轴系与待检编码器通过弹性联轴节连接；所述液晶显示屏设置在机架箱盖的外侧，且通过连接排线与主控制器连接；所述控制器与驱动器固定支架设置在机架基座上；所述主控制器、伺服驱动器安装在控制器与驱动器固定支架上；伺服驱动器通过信号连接线与空心轴直驱电机连接，为空心轴直驱电动机提供U、V、W对称三相交流电，接收空心轴直驱电动机的高精度编码器信号和霍尔信号；所述主控制器与待检编码器连接，接收待检编码器反馈的转速信号；主控制器与伺服驱动器连接，为伺服驱动器提供脉冲、方向控制信号，接收伺服驱动器反馈的转速信号；

所述贯通轴系包括下部顶紧轴、中部开口圆环、上部顶紧轴三部分；其中，所述中部开口圆环安装在电机轴系U型凹槽内，且中部开口圆环的外圈直径大于电机旋转台上安装孔的直径，小于电机轴系U型凹槽的孔径；所述下部顶紧轴穿插在空心轴直驱电机上的轴孔内，且设置在中部开口圆环的下方；所述上部顶紧轴穿插电机旋转台上的安装孔内，且设置在中部开口圆环的上方；下部顶紧轴、中部开口圆环及上部顶紧轴通过紧固螺钉连接固定；

所述伺服驱动器安装时风扇朝下，且底部采用橡胶柱软支撑。

2.根据权利要求1所述的光电编码器输出转速误差的标定装置，其特征在于：所述标定装置还包括便携计算机，所述便携计算机分别通过串口线RS422与待检编码器连接，通过串口线RS232与主控制器连接，进行通讯；所述便携计算机包括数据接收、数据处理和数据保存功能模块。

3.根据权利要求1所述的光电编码器输出转速误差的标定装置，其特征在于：所述机架基座采用镂空设计；所述机架箱盖上部开口，用于露出液晶显示屏。

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