CN109217750A - 一种步进电机自校准的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种步进电机自校准的方法，包括判断角度传感器是否出现失步异常、步进电机寻找所述第一霍尔点和第二霍尔点、分析角度数据判断所述角度传感器是否损坏等步骤。本发明通过判断角度传感器是否出现工作异常，并判断角度传感器引发的异常能否纠正，实现判断达到纠正角度传感器的采集数据偏差，或当角度传感器无法正常工作时，防止步进电机轴损坏，避免导致事故的发生。

Description

一种步进电机自校准的方法

技术领域

本发明涉及一种步进电机自校准的方法。

背景技术

为了确保步进电机能定位准确和防止外物的干扰从而达到正常运行，一般会利用霍尔传感器和角度传感器用于电机的纠错作用。当步进电机运行的过程中出现失步的异常时，角度传感器都能准确的将电机指向正确的目标位置。但如果在纠错工作中，角度传感器出现异常时，就会给步进电机指示一些错误的目标位置，导致步进电机运行异常，严重的情况可导致电机轴损坏，导致事故的发生。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种步进电机自校准的方法，实现判断达到纠正角度传感器的采集数据偏差，或当角度传感器无法正常工作时，防止步进电机轴损坏，避免导致事故的发生。

基于此，本发明提出了一种步进电机自校准的方法，包括以下步骤：

步骤一：记录步进电机全部行程的起点为第一行程位置，终点为第二行程位置,在步进电机的行程范围内分别使用两个霍尔传感器标记第一霍尔点和第二霍尔点，记录所述第一霍尔点的第三行程位置和第一角度位置，记录所述第二霍尔点的第四行程位置和第二角度位置，记录所述第二行程位置与所述第三行程位置之间的距离为第一距离，记录所述第三行程位置与所述第四行程位置之间的距离为第二距离。记录所述第一行程位置与所述第三行程位置之间的距离为第三距离；

步骤二：判断所述角度传感器是否出现失步异常，若未出现失步异常，则所述步进电机自校准结束，若出现失步异常，则执行步骤三；

步骤三：所述步进电机寻找所述第一霍尔点，若未发现所述第一霍尔点，则判断所述步进电机处于被阻挡的状态，所述步进电机自校准结束，若发现所述第一霍尔点，记录此点的角度数据为第三角度位置，执行步骤四；

步骤四：所述步进电机寻找所述第二霍尔点，若未发现所述第二霍尔点，则判断所述步进电机行走过程出现异常且无法进行修正，所述步进电机自校准结束，若发现所述第二霍尔点，则判断所述步进电机行走过程正常，记录此点的角度数据为第四角度位置，执行步骤五；

步骤五：通过分析角度数据判断所述角度传感器是否损坏,若所述角度传感器已损坏，则所述步进电机自校准结束，若所述角度传感器未损坏，则重新设置所述第一行程位置，执行所述步骤一。

可选的，所述步骤二包括以下步骤：

所述步进电机在所述第一行程位置和所述第二行程位置之间行走至任一点，记录所述任一点与所述第一行程位置之间的距离为第四距离；

所述步进电机的步距角数值与所述第四距离数值相乘并得到乘积数值，判断所述乘积数值与所述第一角度位置数值之和是否相等于所述任意点的角度位置数值，若相等则未出现失步异常，所述步进电机自校准结束，若不相等则出现失步异常，执行所述步骤三。

可选的，所述步骤三包括以下步骤：

所述步进电机向所述第一行程位置的方向行走所述第一距离，此期间为第一行走期间，

若所述第一行走期间未发现任何一个霍尔传感器，则所述步进电机向所述第二行程位置的方向行走所述第三距离，若未发现任何一个霍尔传感器，则判断所述步进电机处于被阻挡的状态，所述步进电机自校准结束，

若所述第一行走期间发现第一个所述霍尔传感器，则步进电机再向所述第一行程位置的方向行走所述第二距离为第二行走期间，

若所述第二行走期间未发现第二个所述霍尔传感器，则判断第一个所述霍尔传感器的位置为所述第一霍尔点，所述步进电机向所述第一霍尔点的方向行走至所述第一霍尔点，并记录此时的所述第一霍尔点对应的角度数据为第三角度位置，执行所述步骤四

若所述第二行走期间发现第二个所述霍尔传感器，则判断第二个所述霍尔传感器的位置为所述第一霍尔点，记录此时的所述第一霍尔点对应的角度数据为第三角度位置，执行所述步骤四。

可选的，所述步骤四包括以下步骤：

所述步进电机从所述第一霍尔点出发向所述第二行程位置的方向行走所述第二距离，

若在行走完所述第二距离之后的到达位置未发现所述霍尔传感器，则判断所述步进电机行走过程出现异常且无法进行修正，所述步进电机自校准结束，

若在行走完所述第二距离之后的到达位置发现所述霍尔传感器，则判断此所述霍尔传感器的位置为所述第二霍尔点，则判断所述步进电机行走过程正常，并记录此时的所述第二霍尔点对应的角度数据为第四角度位置，执行所述步骤五。

可选的，所述步骤五包括以下步骤：

记录所述第一角度位置与所述第二角度位置的角度差为第一角度差，记录所述第三角度位置与所述第四角度位置的角度差为第二角度差，

若所述第一角度差与所述第二角度差不相等，则判断所述角度传感器已损坏，所述步进电机自校准结束，

若所述第一角度差与所述第二角度差相等，则判断所述角度传感器未损坏，则重新设置所述第一行程位置，所述步进电机自校准结束。

可选的，所述步骤五“通过分析角度数据判断角度传感器是否损坏,若所述角度传感器已损坏，则所述步进电机自校准结束”还包括：继续运行所述步进电机。

可选的，在所述步进电机继续运行之后，所述步进电机经过霍尔传感器时，判断所述步进电机的当前位置与所述第三行程位置或者所述步进电机的当前位置与所述第四行程位置是否相同，若不相同则停止运行所述步进电机，若相同则所述步进电机继续运行。

本发明的一种步进电机自校准的方法，通过判断角度传感器是否出现工作异常，并判断角度传感器引发的异常能否纠正，实现判断达到纠正角度传感器的采集数据偏差，或当角度传感器无法正常工作时，防止步进电机轴损坏，避免导致事故的发生。

附图说明

图1为本发明实施例的示意图。

附图标记说明：S1、步骤二；S2、步骤三；S3、步骤四；S4、步骤五。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

请参照图1，本实施例提供一种步进电机自校准的方法，包括以下步骤：

步骤一：记录步进电机全部行程的起点为第一行程位置，终点为第二行程位置,在步进电机的行程范围内分别使用两个霍尔传感器标记第一霍尔点和第二霍尔点，记录第一霍尔点的第三行程位置和第一角度位置，记录第二霍尔点的第四行程位置和第二角度位置，记录第二行程位置与第三行程位置之间的距离为第一距离，记录第三行程位置与第四行程位置之间的距离为第二距离。记录第一行程位置与第三行程位置之间的距离为第三距离。

步骤二S1：判断角度传感器是否出现失步异常，若未出现失步异常，则步进电机自校准结束，若出现失步异常，则执行步骤三S2。

其中，步骤二S1包括以下步骤：步进电机在第一行程位置和第二行程位置之间行走至任一点，记录任一点与第一行程位置之间的距离为第四距离；步进电机的步距角数值与第四距离数值相乘并得到乘积数值，判断乘积数值与第一角度位置数值之和是否相当于任意点的角度位置数值，若相等则未出现失步异常，步进电机自校准结束，若不相等则出现失步异常，执行步骤三S2。

在此需要说明的是，乘积数值与第一角度位置数值之和若不相等于任意点的角度位置数值，通常出现的情况为以下三种：角度传感器损坏、角度传感器采集数据出现异常、步进电机处于被阻挡的状态。后续的步骤均为分析确认这三种情况，并进行相应的处理。

步骤三S2：步进电机寻找第一霍尔点，若未发现第一霍尔点，则判断步进电机处于被阻挡的状态，步进电机自校准结束，若发现第一霍尔点，记录此点的角度数据为第三角度位置，执行步骤四S3。

具体来说，步骤三S2包括以下步骤：

步进电机向第一行程位置的方向行走第一距离，此期间为第一行走期间。若第一行走期间未发现任何一个霍尔传感器，则步进电机向第二行程位置的方向行走第三距离，若未发现任何一个霍尔传感器，则判断步进电机处于被阻挡的状态，步进电机自校准结束。此时，步进电机应以及停止运行。

若第一行走期间发现第一个霍尔传感器，则步进电机再向第一行程位置的方向行走第二距离为第二行走期间。若第二行走期间未发现第二个霍尔传感器，则判断第一个霍尔传感器的位置为第一霍尔点，步进电机向第一霍尔点的方向行走至第一霍尔点，并记录此时的第一霍尔点对应的角度数据为第三角度位置，执行步骤四S3。若第二行走期间发现第二个霍尔传感器，则判断第二个霍尔传感器的位置为第一霍尔点，记录此时的第一霍尔点对应的角度数据为第三角度位置，执行步骤四S3。

步骤四S3：步进电机寻找第二霍尔点，若未发现第二霍尔点，则判断步进电机行走过程出现异常且无法进行修正，步进电机自校准结束，若发现第二霍尔点，则判断步进电机行走过程正常，记录此点的角度数据为第四角度位置，执行步骤五S4。

其中，步骤四S3包括以下步骤：步进电机从第一霍尔点出发向第二行程位置的方向行走第二距离，若在行走完第二距离之后的到达位置未发现霍尔传感器，则判断步进电机行走过程出现异常且无法进行修正，步进电机自校准结束；若在行走完第二距离之后的到达位置发现霍尔传感器，则判断此霍尔传感器的位置为第二霍尔点，则判断步进电机行走过程正常，并记录此时的第二霍尔点对应的角度数据为第四角度位置，执行步骤五S4。

步骤五S4：通过分析角度数据判断角度传感器是否损坏,若角度传感器已损坏，则步进电机自校准结束，若角度传感器未损坏，则重新设置第一行程位置，执行步骤一。由此实现了一个循环，不断判断步进电机、角度传感器是否正常工作，避免事故。

具体来说，步骤五S4包括以下步骤：记录第一角度位置与第二角度位置的角度差为第一角度差，记录第三角度位置与第四角度位置的角度差为第二角度差。若第一角度差与第二角度差不相等，则判断角度传感器已损坏，步进电机自校准结束，若第一角度差与第二角度差相等，则判断角度传感器未损坏，则重新设置第一行程位置，步进电机自校准结束。

在本实施例中，步骤五S4“通过分析角度数据判断角度传感器是否损坏, 若角度传感器已损坏，则步进电机自校准结束”还包括：继续运行步进电机。在运行步进电机之前，应关闭角度传感器的纠正功能。在其他实施例中，也可选择直接停止运行步进电机。

在步进电机继续运行之后，步进电机经过霍尔传感器时，判断步进电机的当前位置与第三行程位置或者步进电机的当前位置与第四行程位置是否相同，若不相同则停止运行步进电机，若相同则步进电机继续运行至再次经过霍尔传感器，继续循环这一过程。在其他实施例中，也可选择停止步进电机的运行。

本实施例提供了一种步进电机自校准的方法，通过判断角度传感器是否出现工作异常，并判断角度传感器引发的异常能否纠正，实现判断达到纠正角度传感器的采集数据偏差，或当角度传感器无法正常工作时，防止步进电机轴损坏，避免导致事故的发生。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种步进电机自校准的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：记录步进电机全部行程的起点为第一行程位置，终点为第二行程位置,在步进电机的行程范围内分别使用两个霍尔传感器标记第一霍尔点和第二霍尔点，记录所述第一霍尔点的第三行程位置和第一角度位置，记录所述第二霍尔点的第四行程位置和第二角度位置，记录所述第二行程位置与所述第三行程位置之间的距离为第一距离，记录所述第三行程位置与所述第四行程位置之间的距离为第二距离。记录所述第一行程位置与所述第三行程位置之间的距离为第三距离；

步骤二：判断所述角度传感器是否出现失步异常，若未出现失步异常，则所述步进电机自校准结束，若出现失步异常，则执行步骤三；

步骤三：所述步进电机寻找所述第一霍尔点，若未发现所述第一霍尔点，则判断所述步进电机处于被阻挡的状态，所述步进电机自校准结束，若发现所述第一霍尔点，记录此点的角度数据为第三角度位置，执行步骤四；

步骤四：所述步进电机寻找所述第二霍尔点，若未发现所述第二霍尔点，则判断所述步进电机行走过程出现异常且无法进行修正，所述步进电机自校准结束，若发现所述第二霍尔点，则判断所述步进电机行走过程正常，记录此点的角度数据为第四角度位置，执行步骤五；

步骤五：通过分析角度数据判断所述角度传感器是否损坏,若所述角度传感器已损坏，则所述步进电机自校准结束，若所述角度传感器未损坏，则重新设置所述第一行程位置，执行所述步骤一。

2.根据权利要求1所述的步进电机自校准的方法，其特征在于，所述步骤二包括以下步骤：

所述步进电机在所述第一行程位置和所述第二行程位置之间行走至任一点，记录所述任一点与所述第一行程位置之间的距离为第四距离；

所述步进电机的步距角数值与所述第四距离数值相乘并得到乘积数值，判断所述乘积数值与所述第一角度位置数值之和是否相等于所述任意点的角度位置数值，若相等则未出现失步异常，所述步进电机自校准结束，若不相等则出现失步异常，执行所述步骤三。

3.根据权利要求1所述的步进电机自校准的方法，其特征在于，所述步骤三包括以下步骤：

所述步进电机向所述第一行程位置的方向行走所述第一距离，此期间为第一行走期间，

若所述第一行走期间未发现任何一个霍尔传感器，则所述步进电机向所述第二行程位置的方向行走所述第三距离，若未发现任何一个霍尔传感器，则判断所述步进电机处于被阻挡的状态，所述步进电机自校准结束，

若所述第一行走期间发现第一个所述霍尔传感器，则步进电机再向所述第一行程位置的方向行走所述第二距离为第二行走期间，

若所述第二行走期间未发现第二个所述霍尔传感器，则判断第一个所述霍尔传感器的位置为所述第一霍尔点，所述步进电机向所述第一霍尔点的方向行走至所述第一霍尔点，并记录此时的所述第一霍尔点对应的角度数据为第三角度位置，执行所述步骤四，

若所述第二行走期间发现第二个所述霍尔传感器，则判断第二个所述霍尔传感器的位置为所述第一霍尔点，记录此时的所述第一霍尔点对应的角度数据为第三角度位置，执行所述步骤四。

4.根据权利要求1所述的步进电机自校准的方法，其特征在于，所述步骤四包括以下步骤：

所述步进电机从所述第一霍尔点出发向所述第二行程位置的方向行走所述第二距离，

若在行走完所述第二距离之后的到达位置未发现所述霍尔传感器，则判断所述步进电机行走过程出现异常且无法进行修正，所述步进电机自校准结束，

若在行走完所述第二距离之后的到达位置发现所述霍尔传感器，则判断此所述霍尔传感器的位置为所述第二霍尔点，则判断所述步进电机行走过程正常，并记录此时的所述第二霍尔点对应的角度数据为第四角度位置，执行所述步骤五。

5.根据权利要求1所述的步进电机自校准的方法，其特征在于，所述步骤五包括以下步骤：

记录所述第一角度位置与所述第二角度位置的角度差为第一角度差，记录所述第三角度位置与所述第四角度位置的角度差为第二角度差，

若所述第一角度差与所述第二角度差不相等，则判断所述角度传感器已损坏，所述步进电机自校准结束，

若所述第一角度差与所述第二角度差相等，则判断所述角度传感器未损坏，则重新设置所述第一行程位置，所述步进电机自校准结束。

6.根据权利要求1所述的步进电机自校准的方法，其特征在于，所述步骤五“通过分析角度数据判断角度传感器是否损坏,若所述角度传感器已损坏，则所述步进电机自校准结束”还包括：继续运行所述步进电机。

7.根据权利要求6所述的步进电机自校准的方法，其特征在于，在所述步进电机继续运行之后，所述步进电机经过霍尔传感器时，判断所述步进电机的当前位置与所述第三行程位置或者所述步进电机的当前位置与所述第四行程位置是否相同，若不相同则停止运行所述步进电机，若相同则所述步进电机继续运行。