CN107843280A - 一种旋转式球形磁电编码器的标定装置 - Google Patents

一种旋转式球形磁电编码器的标定装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种旋转式球形磁电编码器的标定装置，它涉及交流伺服控制系统。本发明为了解决磁电编码器精度低的问，提供了一种磁电编码器误差校正装置，它包括球形永磁同步电机、光电编码器、磁电编码器、标定工装，分别将光电编码器、磁电编码器在球形永磁同步电机的x轴、y轴、z轴上同轴安装，采用球形永磁同步电机驱动光电编码器、磁电编码器依次在球形永磁同步电机的x轴、y轴、z轴上同轴旋转，建立磁电编码器实际角度输出值与光电编码器实际角度输出值一一对应的关系，并将角度偏差制作成表格存入到磁电编码器中，最后实现磁电编码器的校正。

Description

一种旋转式球形磁电编码器的标定装置
技术领域
本发明涉及交流伺服控制领域，尤其涉及一种旋转式球形磁电编码器的标定装置。
背景技术
磁电编码器是一种新型的角度或位置测量装置，具有抗震动、抗腐蚀、抗污染、抗干扰、体积小的特性，被广泛应用于机械制造、工业控制、航空航天、军工、雷达等领域。磁电编码器的分辨率受硬件设施的影响，造成角度或位置输出延迟，受到磁电编码器上电子器件自身特性的影响，磁电编码器的精度很难提高。
发明内容
本发明的目的，采用一种旋转式球形磁电编码器的标定装置，解决球形电极磁电编码器精度低、延迟时间长的问题。采用将光电编码器、磁电编码器在球形永磁同步电机的x轴、y轴、z轴上同轴安装的方式，令球形永磁同步电机驱动光电编码器、磁电编码器依次在球形永磁同步电机的x轴、y轴、z轴上同轴旋转，建立磁电编码器实际角度输出值与光电编码器实际角度输出值一一对应的关系，并将角度偏差制作成表格存入到磁电编码器中，最后实现磁电编码器的校正。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
本发明的旋转式球形磁电编码器的标定装置，它包含标定装置基体1、球形永磁同步电机2、x轴标定工装3、z轴标定工装4、y轴标定工装5五部分；其特征在于：所述的球形永磁同步电机、x轴标定工装、z轴标定工装、y轴标定工装分别与与标定装置基体固接。
作为优选，所述的标定装置基体由底座、壳体a、壳体b组成，其中底座与壳体a、壳体b螺栓连接，壳体a与壳体b螺栓连接。
作为优选，所述的球形永磁同步电机由定子a、定子b、磁钢N、磁钢S、转子组成，其中定子a与定子b胶接，磁钢N与磁钢S胶接，磁钢N、磁钢S分别与转子胶接。
作为优选，所述的x轴标定工装由光电编码器a、联轴器a、磁电式角位移编码器a、轴a、轴承a、球形电磁铁a、电磁铁a、弹簧a、定位销a组成，其中光电编码器a与壳体b螺钉连接，光电编码器a与联轴器a固接，轴a与联轴器a、轴承a固接，轴a与球形电磁铁a胶接，球形电磁铁a与电磁铁a固接，弹簧a与电磁铁a、定位销a固接。
作为优选，所述的z轴标定工装由光电编码器b、联轴器b、磁电式角位移编码器b、轴b、轴承b、球形电磁铁b、电磁铁b、弹簧b、定位销b组成，其中光电编码器b与壳体a、壳体b螺钉连接，光电编码器b与联轴器b固接，轴b与联轴器b、轴承b固接，轴b与球形电磁铁b胶接，球形电磁铁b与电磁铁b固接，弹簧b与电磁铁b、定位销b固接。
作为优选，所述的y轴标定工装由光电编码器c、联轴器c、磁电式角位移编码器c、轴c、轴承c、球形电磁铁c、电磁铁c、弹簧c、定位销c组成，其中光电编码器c与壳体a、壳体b螺钉连接，光电编码器c与联轴器c固接，轴c与联轴器c、轴承c固接，轴c与球形电磁铁c胶接，球形电磁铁c与电磁铁c固接，弹簧c与电磁铁c、定位销c固接。
本发明的有益效果是：
1. 通过高精度光电编码器对磁电编码器的校正，提高了球形编码器的工作精度。
2. 本装置仅需安装一次标定工装就能实现对球形磁电编码器的三个方向的标定，提高了标定效率，降低了标定成本。
3. 标定工装通过球形电磁铁吸附在球形电机的磁钢上，使得整体结构变得简单紧凑。
附图说明
附图1：本发明的整体结构示意图；
附图2：本发明的局部结构示意图；
附图3：本发明的局部结构示意图；
附图4：本发明的局部结构示意图；
附图5：本发明的局部结构示意图；
附图6：本发明的局部结构示意图；
附图7：本发明的局部结构示意图；
附图8：本发明的局部结构示意图；
图中，1-1、底座，1-2、壳体a，1-3、壳体b，2-1、定子a，2-2、定子b，2-3、磁钢N，2-4、磁钢S，2-5、转子，3-1、光电编码器a，3-2、联轴器a，3-3、磁电式角位移编码器a，3-4、轴a，3-5、轴承a，3-6、球形电磁铁a，3-7、电磁铁a，3-8、弹簧a，3-9、定位销a，4-1、光电编码器b，4-2、联轴器b，4-3、磁电式角位移编码器b，4-4、轴b，4-5、轴承b，4-6、球形电磁铁b，4-7、电磁铁b，4-8、弹簧b，4-9、定位销b，5-1、光电编码器c，5-2、联轴器c，5-3、磁电式角位移编码器c，5-4、轴c，5-5、轴承c，5-6、球形电磁铁c，5-7、电磁铁c，5-8、弹簧c，5-9、定位销c。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
以下结合附图进一步说明本发明的具体结构及实施方式。
本发明的结构组成如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8。
本发明的旋转式球形磁电编码器的标定装置，它包含标定装置基体1、球形永磁同步电机2、x轴标定工装3、z轴标定工装4、y轴标定工装5五部分；其特征在于：所述的球形永磁同步电机2、x轴标定工装3、z轴标定工装4、y轴标定工装5分别与与标定装置基体1固接。
进一步的，所述的标定装置基体1由底座1-1、壳体a1-2、壳体b1-3组成，其中底座1-1与壳体a1-2、壳体b1-3螺栓连接，壳体a1-2与壳体b1-3螺栓连接。
进一步的，所述的球形永磁同步电机2由定子a2-1、定子b2-2、磁钢N2-3、磁钢S2-4、转子2-5组成，其中定子a2-1与定子b2-2胶接，磁钢N2-3与磁钢S2-4胶接，磁钢N2-3、磁钢S2-4分别与转子2-5胶接。
进一步的，所述的x轴标定工装3由光电编码器a3-1、联轴器a3-2、磁电式角位移编码器a3-3、轴a3-4、轴承a3-5、球形电磁铁a3-6、电磁铁a3-7、弹簧a3-8、定位销a3-9组成，其中光电编码器a3-1与壳体b1-3螺钉连接，光电编码器a3-1与联轴器a3-2固接，轴a3-4与联轴器a3-2、轴承a3-5固接，轴a3-4与球形电磁铁a3-6胶接，球形电磁铁a3-6与电磁铁a3-7固接，弹簧a3-8与电磁铁a3-7、定位销a3-9固接。
进一步的，所述的z轴标定工装4由光电编码器b4-1、联轴器b4-2、磁电式角位移编码器b4-3、轴b4-4、轴承b4-5、球形电磁铁b4-6、电磁铁b4-7、弹簧b4-8、定位销b4-9组成，其中光电编码器b4-1与壳体a1-2、壳体b1-3螺钉连接，光电编码器b4-1与联轴器b4-2固接，轴b4-4与联轴器b4-2、轴承b4-5固接，轴b4-4与球形电磁铁b4-6胶接，球形电磁铁b4-6与电磁铁b4-7固接，弹簧b4-8与电磁铁b4-7、定位销b4-9固接。
进一步的，所述的y轴标定工装5由光电编码器c5-1、联轴器c5-2、磁电式角位移编码器c5-3、轴c5-4、轴承c5-5、球形电磁铁c5-6、电磁铁c5-7、弹簧c5-8、定位销c5-9组成，其中光电编码器c5-1与壳体a1-2、壳体b1-3螺钉连接，光电编码器c5-1与联轴器c5-2固接，轴c5-4与联轴器c5-2、轴承c5-5固接，轴c5-4与球形电磁铁c5-6胶接，球形电磁铁c5-6与电磁铁c5-7固接，弹簧c5-8与电磁铁c5-7、定位销c5-9固接。
其工作原理：
当转子2-5绕球形永磁同步电机2的x轴方向旋转时，球形电磁铁b 4-6、球形电磁铁c5-6得电并且失去磁性，同时电磁铁b 4-7、电磁铁c 5-7得电，分别将定位销b 4-9、定位销c5-9吸住，不再起定位作用，球形电磁铁a 3-6不得电并且具有磁性，吸附在磁钢N 2-3、磁钢S 2-4上，此时转子2-5的旋转带动球形电磁铁a 3-6的旋转，进而带动轴a 3-4和光电编码器a 3-1的旋转，并且随着转子2-5的旋转，磁钢N 2-3、磁钢S 2-4产生的磁场会发生变化，固接在定子a2-1、定子b 2-2上的磁电编码器a 3-3对磁场信号采样得到对应的角度值，与光电编码器a 3-1 输出的角度值同步上传，并以光电编码器a 3-1的角度值为基准与磁电编码器a 3-3的输出角度建立一一对应的关系，并存入磁电编码器a 3-3的芯片中，实现磁电编码器a 3-3输出角度的校正。
当转子2-5绕球形永磁同步电机2的y轴方向旋转时，球形电磁铁a 3-6、球形电磁铁b 4-6得电并且失去磁性，同时电磁铁a 3-7、电磁铁b 4-7得电，分别将定位销a 3-9、定位销b 4-9吸住，不再起定位作用，球形电磁铁c 5-6不得电并且具有磁性，吸附在磁钢N 2-3、磁钢S 2-4上，此时转子2-5的旋转带动球形电磁铁c 5-6的旋转，进而带动轴c 5-4和光电编码器c 5-1的旋转，并且随着转子2-5的旋转，磁钢N 2-3、磁钢S 2-4产生的磁场会发生变化，固接在定子a2-1、定子b 2-2上的磁电编码器c 5-3对磁场信号采样得到对应的角度值，与光电编码器c 5-1输出的角度值同步上传，并以光电编码器c 5-1的角度值为基准与磁电编码器c 5-3的输出角度建立一一对应的关系，并存入磁电编码器c 5-3的芯片中，实现磁电编码器c 5-3输出角度的校正。
当转子2-5绕球形永磁同步电机2的z轴方向旋转时，球形电磁铁a 3-6、球形电磁铁c 5-6得电并且失去磁性，同时电磁铁a3-7、电磁铁c 5-7得电，分别将定位销a3-9、定位销c 5-9吸住，不再起定位作用，球形电磁铁b4-6不得电并且具有磁性，吸附在磁钢N 2-3上，此时转子2-5的旋转带动球形电磁铁b4-6的旋转，进而带动轴b4-4和光电编码器b4-1的旋转，并且随着转子2-5的旋转，磁钢N 2-3产生的磁场会发生变化，固接在定子b 2-2上的磁电编码器b4-3对磁场信号采样得到对应的角度值，与光电编码器b4-1 输出的角度值同步上传，并以光电编码器b 4-1的角度值为基准与磁电编码器b4-3的输出角度建立一一对应的关系，并存入磁电编码器b 4-3的芯片中，实现磁电编码器b 4-3输出角度的校正。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.本发明的旋转式球形磁电编码器的标定装置，它包含标定装置基体（1）、球形永磁同步电机（2）、x轴标定工装（3）、z轴标定工装（4）、y轴标定工装（5）五部分；其特征在于：所述的球形永磁同步电机（2）、x轴标定工装（3）、z轴标定工装（4）、y轴标定工装（5）分别与与标定装置基体（1）固接。
2.根据权利要求1所述的标定装置基体（1）由底座（1-1）、壳体a（1-2）、壳体b（1-3）组成，其中底座（1-1）与壳体a（1-2）、壳体b（1-3）螺栓连接，壳体a（1-2）与壳体b（1-3）螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的球形永磁同步电机（2）由定子a（2-1）、定子b（2-2）、磁钢N（2-3）、磁钢S（2-4）、转子（2-5）组成，其中定子a（2-1）与定子b（2-2）胶接，磁钢N（2-3）与磁钢S（2-4）胶接，磁钢N（2-3）、磁钢S（2-4）分别与转子（2-5）胶接。
4.根据权利要求1所述的x轴标定工装（3）由光电编码器a（3-1）、联轴器a（3-2）、磁电式角位移编码器a（3-3）、轴a（3-4）、轴承a（3-5）、球形电磁铁a（3-6）、电磁铁a（3-7）、弹簧a（3-8）、定位销a（3-9）组成，其中光电编码器a（3-1）与壳体b（1-3）螺钉连接，光电编码器a（3-1）与联轴器a（3-2）固接，轴a（3-4）与联轴器a（3-2）、轴承a（3-5）固接，轴a（3-4）与球形电磁铁a（3-6）胶接，球形电磁铁a（3-6）与电磁铁a（3-7）固接，弹簧a（3-8）与电磁铁a（3-7）、定位销a（3-9）固接。
5.根据权利要求1所述的z轴标定工装（4）由光电编码器b（4-1）、联轴器b（4-2）、磁电式角位移编码器b（4-3）、轴b（4-4）、轴承b（4-5）、球形电磁铁b（4-6）、电磁铁b（4-7）、弹簧b（4-8）、定位销b（4-9）组成，其中光电编码器b（4-1）与壳体a（1-2）、壳体b（1-3）螺钉连接，光电编码器b（4-1）与联轴器b（4-2）固接，轴b（4-4）与联轴器b（4-2）、轴承b（4-5）固接，轴b（4-4）与球形电磁铁b（4-6）胶接，球形电磁铁b（4-6）与电磁铁b（4-7）固接，弹簧b（4-8）与电磁铁b（4-7）、定位销b（4-9）固接。
6.根据权利要求1所述的y轴标定工装（5）由光电编码器c（5-1）、联轴器c（5-2）、磁电式角位移编码器c（5-3）、轴c（5-4）、轴承c（5-5）、球形电磁铁c（5-6）、电磁铁c（5-7）、弹簧c（5-8）、定位销c（5-9）组成，其中光电编码器c（5-1）与壳体a（1-2）、壳体b（1-3）螺钉连接，光电编码器c（5-1）与联轴器c（5-2）固接，轴c（5-4）与联轴器c（5-2）、轴承c（5-5）固接，轴c（5-4）与球形电磁铁c（5-6）胶接，球形电磁铁c（5-6）与电磁铁c（5-7）固接，弹簧c（5-8）与电磁铁c（5-7）、定位销c（5-9）固接。
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