CN109239481A - 便携式电动舵机自动化测试设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式电动舵机自动化测试设备及方法，设备包括：控制计算机，所述控制计算机用于将配置信息发送给核心控制器；核心控制器，所述核心控制器用于接收所述控制计算机发送的配置信息，选择相应的通信接口并向被测电动舵机发送相应的控制指令，同时所述核心控制器还用于采集所述被测电动舵机的信息，并发送给所述控制计算机。本发明是一种便于维护、性能稳定，可靠性高的，具有舵机指令发送、实时数据采集、处理、存储和显示的电动舵机自动化测试设备及方法。

Description

便携式电动舵机自动化测试设备及方法

技术领域

本发明涉及一种便携式电动舵机自动化测试设备及方法。

背景技术

随着军事科技力量的快速发展，对导弹等飞行器的精确度、可靠性、机动性的要求越来越高。电动舵机是导弹等飞行器操纵与控制系统的执行机构，其性能和可靠性的高低直接决定着导弹等飞行器飞行过程中的动态品质。因此，为保证导弹等飞行器的安全性和可靠性，在飞行试验之前必须对电动舵机的性能加以测试和分析，确保电动舵机的性能参数能够满足技术指标要求。

目前电动舵机测试设备通常有两种方式，一种是采用工控机方式，该方式是将matlab里面的xPC程序下载到工控机里面，外部配有若干通信和信号采集板卡，测得的试验数据再通过matlab等软件进行数据处理，从而算得舵机的性能参数。这种形式的测试设备一般需要的板卡较多，造成测试设备体积较大，成本较高，在进行外场试验和环境试验时不方便携带。另一种方式是在电脑的操作系统上面通过VC、Labview等上位机软件向舵机发送控制指令并接收反馈信号，再通过数据处理算得舵机性能参数。该测试方法只能发送和接收数字信息，而且存在着一个最大的问题就是时钟不准的问题，电脑操作系统的时钟精度不高，会导致通信周期不准确，从而无法完全模拟导弹上电路板与电路板之间的通信。因此，需要设计一种便携式的，便于维护、性能稳定，可靠性高的，具有舵机指令发送、实时数据采集、处理、存储和显示的电动舵机自动化测试设备。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种便于维护、性能稳定，可靠性高的，具有舵机指令发送、实时数据采集、处理、存储和显示的电动舵机自动化测试设备及方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：提供一种便携式电动舵机自动化测试设备，包括：

控制计算机，所述控制计算机用于将配置信息发送给核心控制器；

核心控制器，所述核心控制器用于接收所述控制计算机发送的配置信息，选择相应的通信接口并向被测电动舵机发送相应的控制指令，同时所述核心控制器还用于采集所述被测电动舵机的信息，并发送给所述控制计算机。

所述控制计算机还用于根据所述核心控制器发送来的所述被测电动舵机的信息，实时显示所有信息的波形图，并根据所述控制指令与所述被测电动舵机的信息计算出被测电动舵机相应的技术指标。

还包括外部电路，所述外部主要包括电压采集电路、电流采集电路、编码器接口电路、电源转换电路、CAN接口电路1和CAN接口电路2、隔离RS422串口电路，所述核心控制器用于通过所述电压采集电路、电流采集电路采集被测舵机的电压、电流信息，所述核心控制器用于通过所述编码器接口电路采集被测电动舵机的编码器信号，并计算被测电动舵机的实际偏转角度，所述电源转换电路用于将供电电源电压转换成各部分电路所需要的不同的电压，所述控制计算机用于通过CAN接口电路1与所述核心控制器进行通信，所述核心控制器用于通过CAN接口2或RS422串口与被测电动舵机之间的通信。

所述控制计算机用于编辑包括通信接口、控制指令的类型和参数在内的配置信息，并通过所述CAN接口电路1将配置信息发送给核心控制器。

为实现上述目的，本发明还采用以下技术方案：提供一种便携式电动舵机自动化测试方法，包括如下步骤：

步骤一、通过控制计算机将配置信息发送给核心控制器；

步骤二、通过所述核心控制器接收所述控制计算机发送的配置信息，选择相应的通信接口并向被测电动舵机发送相应的控制指令，同时还通过所述核心控制器采集所述被测电动舵机的信息，并发送给所述控制计算机。

所述控制计算机还根据所述核心控制器发送来的所述被测电动舵机的信息，实时显示所有信息的波形图，并根据所述控制指令与所述被测电动舵机的信息计算出被测电动舵机相应的技术指标。

还包括外部电路，所述外部电路主要包括电压采集电路、电流采集电路、编码器接口电路、电源转换电路、CAN接口电路1和CAN接口电路2、隔离RS422串口电路，所述核心控制器通过所述电压采集电路、电流采集电路采集被测舵机的电压、电流信息，所述核心控制器通过所述编码器接口电路采集被测电动舵机的编码器信号，并计算被测电动舵机的实际偏转角度，所述电源转换电路将供电电源电压转换成各部分电路所需要的不同的电压，所述控制计算机通过CAN接口电路1与所述核心控制器进行通信，所述核心控制器通过CAN接口2或RS422串口与被测电动舵机之间的通信。

所述控制计算机通过编辑包括：通信接口、控制指令的类型和参数在内的配置信息，并通过所述CAN接口电路1将配置信息发送给核心控制器。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种便携式的电动舵机自动测试化设备，该设备体积小、重量轻、方便携带、结构简单易于维护。具备多种通信接口，能够完成对电动舵机性能指标的自动化测试。便携式的电动舵机自动测试化设备能提升电动舵机的研制水平。该设备为电动舵机提供条件可控和可重复的系统级测试环境，在测试系统性能、优化系统设计等方面有不可替代的作用。相比于传统的实验验证方法，便携式的电动舵机自动测试化设备能够极大地降低项目研制成本，缩短研制周期。

附图说明

图1所示为本发明便携式电动舵机测试设备的原理框图。

图2所示为本发明测试设备中核心控制器的原理框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

本发明实施例公开的便携式测试系统的关键在于微型测试设备，解决的核心问题是将传统测试系统仪器仪表集成至一台更小型化的硬件平台上。随着处理器、存储单元、电源管理、显示以及嵌入式系统等方面的大力发展，便携式测试系统的密集程度越来越高。嵌入式模块是整个系统的指挥中心，所有数据的运算、处理、存储以及接口电路的控制都是在核心控制板中实现的。嵌入式模块通过通讯协议与测量单元、采集单元等进行信息传输，并通过计算机屏幕的虚拟仪器面板来操作系统。电动舵机自动化测试设备需要完成以下任务：

(1)既能进行四台电动舵机的多参数自动测试，又能进行单台电动舵机的分项目测试；

(2)具备电动舵机动、静态指标测试的完备功能；

(3)测试结果既能显示在屏幕上，又能从打印机上打印输出，还可以以文件形式存入硬盘；

(4)在测试时，系统界面应设有模拟示波器以显示各种图形；

(5)数据采集与处理，在工作周期内采集所有数据并完成数据处理工作；

本发明实施例提供的便携式电动舵机自动化测试设备主要包括控制计算机和核心控制器两部分。控制计算机硬件选用笔记本计算机，为了能够满足外场低温环境的使用需求，选用军用浪潮笔记本。采用windows操作系统，界面编程语言采用Labview。核心控制器采用DSP为主控CPU，核心控制器配有两路隔离CAN接口电路、隔离RS422串口、电压电流采集电路、编码器信号采集电路和电源转换电路。其中控制计算机与核心控制器之间通过CAN接口电路1进行通信，核心控制器与被测电动舵机之间可通过CAN接口电路2或RS422接口电路进行通信。

在控制控制计算机通过Labview软件完成以下功能：

(1)核心控制器与外部被测电动舵机通信接口的选择与通信参数配置，可选择CAN接口电路或者RS422接口电路，可配置波特率。

(2)配置核心控制器发出的指令的类型和参数，指令类型包括三角波信号、阶跃信号、方波信号、正弦波信号等，指令参数包括指令信号的幅值、频率、数量。

(3)接收核心控制器发送的被测电动舵机的信息：核心控制器采集的电压，电流和编码器角度信息，并通过虚拟示波器实时显示出波形图；

(4)根据发送的指令信息和接收的信息，计算并显示被测电动舵机的性能参数，如超调量、最大舵偏角速度、带宽(-3dB)。

控制计算机中的Labview软件中可以编辑通信接口、控制指令的类型和参数等配置信息，控制计算机通过CAN接口电路1将配置信息发送给核心控制器，核心控制器接收到配置信息后，会选择相应的通信接口并向被测电动舵机发送相应的控制指令。同时核心控制器将接收被测电动舵机的反馈信息、采集的电压、电流、角度等信息通过CAN接口电路1发送给控制计算机，在控制计算机的labview软件界面中可以实时显示所有信息的波形图，并以此算出被测电动舵机相应的技术指标。

以下参考图来说明本发明设备及方法：

图1所示为本发明便携式电动舵机测试设备的原理框图：

整个测试设备主要由控制计算机和核心控制器两部分组成。外部电路配有电压、电流采集接口、通信接口和编码器接口，其中通信接口包括CAN接口2和RS422接口。控制计算机与核心控制器通过单独的一个CAN接口即是CAN接口电路1进行数据通信，控制计算机通过Labview软件可以选择通信接口和控制指令的类型和参数等配置信息，控制计算机通过CAN接口电路1将配置信息发送给核心控制器，核心控制器接收到控制计算机发送的配置信息后，会选择相应的通信接口并向被测电动舵机发送相应的控制指令。

核心控制器可以通过电压、电流采集接口来采集被测电动舵机的供电电源的电压和电流。被测电动舵机测试中一般通过外接编码器来测量电动舵机的实际偏转角度，核心控制器可以通过编码器接口采集编码器信号，计算实际舵机偏转角度。核心控制器还可以通过已选择的通信接口接收被测电动舵机的反馈信息。核心控制器会将电压、电流、偏转角度和电动舵机的反馈信息通过CAN接口电路1发送给控制计算机，在控制计算机的labview软件界面中可以实时显示所有信息的波形图，并根据指令信号与反馈信息算出被测电动舵机相应的技术指标。

图2所示为本发明测试设备中核心控制器的原理框图：

所述核心控制器以DSP为主控CPU，外部电路主要包括电压采集电路、电流采集电路、编码器接口电路、电源转换电路、两路隔离CAN接口电路和一路隔离RS422接口电路，其中两路隔离CAN接口电路包括CAN接口电路1和CAN接口电路2。CAN接口电路1是专门用于核心控制器与控制计算机之间进行通信。CAN接口电路2和RS422接口电路是用于核心控制器与被测电动舵机之间的通信。电源转换电路将供电电源电压转换成各部分电路所需要的不同的电压。DSP为整个控制系统的核心，在控制程序中通过CAN接口电路1的中断接收控制计算机发送的配置信息。在1ms的定时中断控制周期内发送控制指令并接收被测电动舵机的反馈信息，同时采集被测电动舵机的电压、电流和编码器信号，并将编码器信号转换为偏转角度信息，最后通过CAN接口电路1将电压、电流、偏转角度和反馈信息发送给控制计算机，供控制计算机中的Labview软件来进行数据处理。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种便携式电动舵机自动化测试设备，其特征在于，包括：

控制计算机，所述控制计算机用于将配置信息发送给核心控制器；

核心控制器，所述核心控制器用于接收所述控制计算机发送的配置信息，选择相应的通信接口并向被测电动舵机发送相应的控制指令，同时所述核心控制器还用于采集所述被测电动舵机的信息，并发送给所述控制计算机。

2.如权利要求1所述的便携式电动舵机自动化测试设备，其特征在于，所述控制计算机还用于根据所述核心控制器发送来的所述被测电动舵机的信息，实时显示所有信息的波形图，并根据所述控制指令与所述被测电动舵机的信息计算出被测电动舵机相应的技术指标。

3.如权利要求2所述的便携式电动舵机自动化测试设备，其特征在于，还包括外部电路，所述外部电路主要包括电压采集电路、电流采集电路、编码器接口电路、电源转换电路、CAN接口电路1和CAN接口电路2、隔离RS422串口电路，所述核心控制器用于通过所述电压采集电路、电流采集电路采集被测舵机的电压、电流信息，所述核心控制器用于通过所述编码器接口电路采集被测电动舵机的编码器信号，并计算被测电动舵机的实际偏转角度，所述电源转换电路用于将供电电源电压转换成各部分电路所需要的不同的电压，所述控制计算机用于通过CAN接口电路1与所述核心控制器进行通信，所述核心控制器用于通过CAN接口2或RS422串口与被测电动舵机之间的通信。

4.如权利要求3所述的便携式电动舵机自动化测试设备，其特征在于，所述控制计算机用于编辑包括通信接口、控制指令的类型和参数在内的配置信息，并通过所述CAN接口电路1将配置信息发送给核心控制器。

5.一种便携式电动舵机自动化测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、通过控制计算机将配置信息发送给核心控制器；

步骤二、通过所述核心控制器接收所述控制计算机发送的配置信息，选择相应的通信接口并向被测电动舵机发送相应的控制指令，同时还通过所述核心控制器采集所述被测电动舵机的信息，并发送给所述控制计算机。

6.如权利要求5所述的便携式电动舵机自动化测试方法，其特征在于，所述控制计算机还根据所述核心控制器发送来的所述被测电动舵机的信息，实时显示所有信息的波形图，并根据所述控制指令与所述被测电动舵机的信息计算出被测电动舵机相应的技术指标。

7.如权利要求6所述的便携式电动舵机自动化测试方法，其特征在于，还包括外部电路，所述外部主要包括电压采集电路、电流采集电路、编码器接口电路、电源转换电路、CAN接口电路1和CAN接口电路2、隔离RS422串口电路，所述核心控制器通过所述电压采集电路、电流采集电路采集被测舵机的电压、电流信息，所述核心控制器通过所述编码器接口电路采集被测电动舵机的编码器信号，并计算被测电动舵机的实际偏转角度，所述电源转换电路将供电电源电压转换成各部分电路所需要的不同的电压，所述控制计算机通过CAN接口电路1与所述核心控制器进行通信，所述核心控制器通过CAN接口2或RS422串口与被测电动舵机之间的通信。

8.如权利要求7所述的便携式电动舵机自动化测试方法，其特征在于，所述控制计算机通过编辑包括：通信接口、控制指令的类型和参数在内的配置信息，并通过所述CAN接口电路1将配置信息发送给核心控制器。