CN109560743A - 电机补偿方法、装置、驱动器及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机补偿方法、装置、驱动器及系统，其中，所述方法包括：控制电机转动预设角度值，其中，所述预设角度值为360°平分为多等份对应的角度值；获取角度测量仪测量得到的所述电机转动的实际角度值；根据所述预设角度值和所述实际角度值确定角度偏差值；根据编码器的分辨率和所述角度偏差值确定所述电机转动预设角度值对应的补偿值；在所述电机每转动一圈内，且所述电机每转动所述预设角度值，利用所述补偿值驱动所述电机转动。

Description

电机补偿方法、装置、驱动器及系统

技术领域

本发明涉及电机设备技术领域，更具体地，涉及一种电机补偿方法、一种电机补偿装置、一种驱动器以及一种电机补偿系统。

背景技术

随着工业的高速发展，现代工业对于电机定位精度的要求越来越高。

直驱式旋转电机(DDR)作为电机中的一种，主要是依靠电机内部的编码器来实现定位。目前常用的编码器包括光栅编码器和磁栅编码器。

使用光栅编码器实现定位时精确性较高，但是光栅编码器的价格昂贵，增加了生产成本。使用磁栅编码器实现定位时精确性较差。

因此，有必要针对上述现有技术中的技术问题进行改进。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于电机角位移补偿的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种电机补偿方法，其特征在于，包括：

控制电机转动预设角度值，其中，所述预设角度值为360°平分为多等份对应的角度值；

获取角度测量仪测量得到的所述电机转动的实际角度值；

根据所述预设角度值和所述实际角度值确定角度偏差值；

根据编码器的分辨率和所述角度偏差值确定所述电机转动预设角度值对应的补偿值；

在所述电机每转动一圈内，且所述电机每转动所述预设角度值，利用所述补偿值驱动所述电机转动。

可选地，所述控制电机转动预设角度值，获取角度测量仪测量得到的所述电机转动的实际角度值，根据所述预设角度值和所述实际角度值确定角度偏差值包括：

控制所述电机转动多次预设角度值；

在所述电机每转动一次预设角度值时，获取所述角度测量仪测量得到的实际角度值，得到多组实际角度值；

对所述多组实际角度值进行平均处理，得到所述电机转动的平均实际角度值；

根据所述预设角度值和所述平均实际角度值确定角度偏差值。

可选地，所述利用所述补偿值驱动所述电机转动包括：

根据所述补偿值确定驱动器的补偿脉冲数；根据所述补偿脉冲数驱动所述电机转动。

可选地，所述预设角度值为360°平分为8等份对应的角度值，或者，所述预设角度值为360°平分为16等份对应的角度值。

可选地，所述编码器为光栅编码器和磁栅编码器中的任一种。

可选地，所述电机为DDR电机。

根据本发明的第二方面，提供了一种电机补偿装置，包括：

控制模块，用于控制电机转动预设角度值，其中，所述预设角度值为360°平分为多等份对应的角度值；

获取模块，用于获取角度测量仪测量得到的所述电机转动的实际角度值；

角度偏差值确定模块，用于根据所述预设角度值和所述实际角度值确定角度偏差值；

补偿值确定模块，用于根据编码器的分辨率和所述角度偏差值确定所述电机转动预设角度值对应的补偿值；

补偿模块，用于在所述电机每转动一圈内，且所述电机每转动所述预设角度值，利用所述补偿值驱动所述电机转动。

可选地，所述装置还包括：实际角度值处理模块，

所述控制模块进一步用于控制所述电机转动多次预设角度值；

所述获取模块进一步用于在所述电机每转动一次预设角度值时，获取所述角度测量仪测量得到的实际角度值，得到多组实际角度值；

所述实际角度值处理模块用于所述对所述多组实际角度值进行平均处理，得到所述电机转动的平均实际角度值；

角度偏差值获取模块进一步用于根据所述预设角度值和所述平均实际角度值确定角度偏差值。

本发明的第三方面，提供了一种驱动器，包括：存储器和处理器，所述存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作以执行根据第一方面中任一项所述的方法。

本发明的第四方面，提供了一种电机补偿系统，包括电机和如第二方面或第三方面所述的驱动器。

根据本发明的一个实施例，控制电机转动预设角度值，获取角度测量仪测量得到的所述电机转动的实际角度值，根据所述预设角度值和所述实际角度值确定角度偏差值，根据编码器的分辨率和所述角度偏差值确定所述电机转动预设角度值对应的补偿值，在所述电机每转动一圈内，且所述电机每转动所述预设角度值，利用所述补偿值驱动所述电机转动，使得电机角位移能够达到设定的目标角位移。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明实施例的电机补偿方法的示意性流程图。

图2是电机转动一圈的过程中电机转动的实际角度值和目标角度值的偏差曲线示意图。

图3是使用本发明实施例提供的电机补偿方法后电机转动一圈的过程中电机转动的实际角度值和目标角度值的偏差曲线示意图。

图4为根据本发明实施例的电机补偿装置的示意性原理框图。

图5是根据本发明实施例的驱动器的硬件结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

<方法实施例>

图1是根据本发明实施例的电机补偿方法的示意性流程图。本发明实施例涉及的电机可以为任一类型的旋转电机，例如，DDR电机。

根据图1所示，该电机补偿方法至少包括以下步骤：

步骤S1100，控制电机转动预设角度值，其中，预设角度值为360°平分为多等份对应的角度值。

预设角度值可以根据实际测试情况而定。例如，预设角度值为360°平分为8等份对应的角度值，或者，所述预设角度值为360°平分为16等份对应的角度值。

步骤S1200，获取角度测量仪测量得到的电机转动的实际角度值。

需要说明地是，角度测量仪的测量精度高于与电机搭配使用的编码器的测量精度，满足本发明实施例提供的电机补偿方法的测试要求。

步骤S1300，根据预设角度值和实际角度值确定角度偏差值。

在本发明的一个实施例中，为了提高电机转动的实际角度值的确定精度，控制电机转动多次预设角度值。在电机每转动一次预设角度值时，角度测量仪均进行一次电机转动的角度的测量。这样可以获取角度测量仪测量得到的多组实际角度值。然后对多组实际角度值进行平均处理，得到电机转动的平均实际角度值。根据预设角度值和平均实际角度值确定角度偏差值。

步骤S1400，根据编码器的分辨率和角度偏差值确定电机转动预设角度值对应的补偿值。

本发明实施例中，基于以下计算式得到电机转动预设角度值对应的补偿值，

其中，c为电机转动预设角度值对应的补偿值，r为编码器分辨率，b为角度偏差值。

需要说明地是，与电机搭配使用的编码器可以是光栅编码器和磁栅编码器中的任一种。光栅编码器为精度较低的光栅编码器。

步骤S1500，在电机每转动一圈内，且电机每转动预设角度值，利用补偿值驱动电机转动。

驱动器通过发出脉冲数控制电机转动。在本发明实施例中，根据补偿值确定驱动器的补偿脉冲数。然后根据补偿脉冲数驱动电机转动，以使电机的实际转动角度值与预设角度值之间的偏差减小。

图2是电机转动一圈的过程中电机转动的实际角度值和目标角度值的偏差曲线示意图。图3是使用本发明实施例提供的电机补偿方法后电机转动一圈的过程中电机转动的实际角度值和目标角度值的偏差曲线示意图。

图2和图3示出的偏差曲线中，横坐标轴代表电机转动的目标角度值，纵坐标轴代表电机转动的目标角度值和实际角度值的偏差角度值。

根据图2示出的偏差曲线和图3示出的偏差曲线，可以得出利用本发明实施例提供的电机补偿方法后，电机转动的实际角度值和目标角度值的偏差变小。

<例子1>

在本发明实施例中，电机的一端设置有转盘。通过驱动器带动电机转动，进而带动转盘转动。该转盘用于放置待加工工件。

在工件的加工流水线上，通过机械手将其夹持的工件放置到转盘上的固定位置。然后对放置到转盘上的固定位置的工件进行加工处理。当完成该工件的加工后，通过驱动器带动电机转动，以使转盘转动45°。然后，机械手将下一个待加工工件放置到转盘上的固定位置，以对其进行加工处理。

由于工件的加工精度的要求，使得工件与转盘的相对位置要求较高，进而使得转盘每次转动45°的误差需控制允许误差范围内。如果转盘每次转动45°的误差超过允许误差范围的上限值时，需要对电机进行补偿。

电机补偿的方法至少包括以下步骤：

步骤S2100，控制电机转动多次预设角度值。这样，在电机每转动一次预设角度值时，角度测量仪均进行一次电机转动的角度的测量。

步骤S2200，获取角度测量仪测量得到的多组实际角度值。

步骤S2300，对多组实际角度值进行平均处理，得到电机转动的平均实际角度值。

步骤S2400，根据预设角度值和平均实际角度值确定角度偏差值。

步骤S2500，根据编码器的分辨率和角度偏差值确定电机转动预设角度值对应的补偿值。

步骤S2600，在电机每转动一圈内，且电机每转动45°，利用补偿值驱动电机转动。

<装置实施例>

图4为根据本发明实施例的电机补偿装置的示意性原理框图。

根据图4所示，本发明实施例的电机补偿装置包括控制模块4100、获取模块4200、角度偏差值确定模块4300、补偿值确定模块4400和补偿模块4500。

控制模块4100用于控制电机转动预设角度值，其中，预设角度值为360°平分为多等份对应的角度值。

获取模块4200用于获取角度测量仪测量得到的电机转动的实际角度值。

角度偏差值确定模块4300用于根据预设角度值和实际角度值确定角度偏差值。

补偿值确定模块4400用于根据编码器的分辨率和角度偏差值确定电机转动预设角度值对应的补偿值。

补偿模块4500用于在电机每转动一圈内，且电机每转动预设角度值，利用补偿值驱动电机转动。

在本发明的一个实施例中，电机补偿装置还包括：实际角度值处理模块。

控制模块4100进一步用于控制电机转动多次预设角度值。

获取模块4200进一步用于在电机每转动一次预设角度值时，获取角度测量仪测量得到的实际角度值，得到多组实际角度值。

实际角度值处理模块用于对多组实际角度值进行平均处理，得到电机转动的平均实际角度值。

角度偏差值确定模块4300进一步用于根据预设角度值和平均实际角度值确定角度偏差值。

在本发明的一个实施例中，补偿模块4500进一步用于根据补偿值确定驱动器的补偿脉冲数；根据补偿脉冲数驱动电机转动。

图5是根据本发明实施例的驱动器的硬件结构示意图。

根据图5所示，驱动器可以包括存储器510和处理器520。

存储器510用于存储指令，该指令用于控制处理器520进行操作以执行根据本发明实施例的电机补偿方法，本领域技术人员可以根据本发明所公开的技术方案设计指令。指令是如何控制处理器进行操作，这是本领域的公知，故本发明实施例在此不再详细描述。

本领域技术人员应当明白，可以通过各种方式来。例如，可以通过指令配置处理器来实现驱动器。例如，可以将指令存储在ROM中，并且当启动设备时，将指令从ROM读取到可编程器件中来实现驱动器。例如，可以将电机补偿方法固化到专用器件(例如ASIC)中。可以将驱动器分成相互独立的单元，或者可以将它们合并在一起实现。驱动器可以通过上述各种实现方式中的一种来实现，或者可以通过上述各种实现方式中的两种或更多种方式的组合来实现。

本发明的一个实施例提供了一种电机补偿系统。该电机补偿系统包括电机和如图5示出的驱动器。该驱动器用于通过发出脉冲数控制电机转动。

根据本发明的一个实施例，控制电机转动预设角度值，获取角度测量仪测量得到的所述电机转动的实际角度值，根据所述预设角度值和所述实际角度值确定角度偏差值，根据编码器的分辨率和所述角度偏差值确定所述电机转动预设角度值对应的补偿值，在所述电机每转动一圈内，且所述电机每转动所述预设角度值，利用所述补偿值驱动所述电机转动，使得电机角位移能够达到设定的目标角位移。

本发明涉及的主机可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。

这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。对于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种电机补偿方法，其特征在于，包括：

控制电机转动预设角度值，其中，所述预设角度值为360°平分为多等份对应的角度值；

获取角度测量仪测量得到的所述电机转动的实际角度值；

根据所述预设角度值和所述实际角度值确定角度偏差值；

根据编码器的分辨率和所述角度偏差值确定所述电机转动预设角度值对应的补偿值；

在所述电机每转动一圈内，且所述电机每转动所述预设角度值，利用所述补偿值驱动所述电机转动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制电机转动预设角度值，获取角度测量仪测量得到的所述电机转动的实际角度值，根据所述预设角度值和所述实际角度值确定角度偏差值包括：

控制所述电机转动多次预设角度值；

在所述电机每转动一次预设角度值时，获取所述角度测量仪测量得到的实际角度值，得到多组实际角度值；

对所述多组实际角度值进行平均处理，得到所述电机转动的平均实际角度值；

根据所述预设角度值和所述平均实际角度值确定角度偏差值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述补偿值驱动所述电机转动包括：

根据所述补偿值确定驱动器的补偿脉冲数；根据所述补偿脉冲数驱动所述电机转动。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设角度值为360°平分为8等份对应的角度值，或者，所述预设角度值为360°平分为16等份对应的角度值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述编码器为光栅编码器和磁栅编码器中的任一种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电机为DDR电机。

7.一种电机补偿装置，其特征在于，包括：

控制模块，用于控制电机转动预设角度值，其中，所述预设角度值为360°平分为多等份对应的角度值；

获取模块，用于获取角度测量仪测量得到的所述电机转动的实际角度值；

角度偏差值确定模块，用于根据所述预设角度值和所述实际角度值确定角度偏差值；

补偿值确定模块，用于根据编码器的分辨率和所述角度偏差值确定所述电机转动预设角度值对应的补偿值；

补偿模块，用于在所述电机每转动一圈内，且所述电机每转动所述预设角度值，利用所述补偿值驱动所述电机转动。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：实际角度值处理模块，

所述控制模块进一步用于控制所述电机转动多次预设角度值；

所述获取模块进一步用于在所述电机每转动一次预设角度值时，获取所述角度测量仪测量得到的实际角度值，得到多组实际角度值；

所述实际角度值处理模块用于所述对所述多组实际角度值进行平均处理，得到所述电机转动的平均实际角度值；

角度偏差值确定模块进一步用于根据所述预设角度值和所述平均实际角度值确定角度偏差值。

9.一种驱动器，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作以执行根据权利要求1-6中任一项所述的方法。

10.一种电机补偿系统，其特征在于，包括电机和如权利要求7或8所述的驱动器。