CN109959407A - 一种舵机位置传感器线性度快速检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于舵机性能检测技术领域，提供了一种舵机位置传感器线性度快速检测方法及装置，所述方法包括：采集被测舵机的输出角度并保存；对所述输出角度进行分析，获取所述被测舵机运转一圈的角度与时间的对应曲线关系；根据所述角度与时间的对应曲线关系提取内置于所述被测舵机的位置传感器输出角度的起点至终点的角度信息，以获取有效角度数据；根据所述有效角度数据，分析判定所述位置传感器的输出角度是否呈线性。通过本发明可有效解决当检测舵机位置传感器线性度时需外加传感器及工装制工具，操作复杂，检测成本高，效率低下的问题。
Description
技术领域
本发明属于舵机性能检测技术领域，尤其涉及一种舵机位置传感器线性度快速检测方法及装置。
背景技术
舵机是一种位置伺服驱动器，是典型的闭环反馈伺服系统，适用于需要角度不断变化且保持驱动的系统。舵机可以实现位置自锁和位置跟踪，其体积紧凑，稳定性好，控制简单，便于与数字系统接口，因而被广泛用于模型飞机和各种电机产品中。
舵机是控制系统的重要动力部件，舵机的位置传感器的性能是判定舵机是否合格的重要指标，直接影响到舵机的基本功能，而舵机的位置传感器的线性度是判定传感器本身性能的一个重要指示，即舵机位置传感器性能异常可以从其线性度上有所表现，例如舵机传感器故障导致舵机在某一具体位置无法正常锁位等；因此在舵机的生产中位置传感器线性度检测是一个很重要的检测项目。现有的技术中，对舵机位置传感器线性度的检测往往需要外加传感器及工装制工具进行，需要用到线性度更好的外部传感器及专门的工装制具进行检测，操作复杂、检测成本高、检测效率低下。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种舵机位置传感器线性度快速检测方法及装置，以解决现有技术中检测舵机位置传感器线性度需要外加线性度更好的外部传感器及专门的工装制具，使得操作复杂、检测成本高以及检测效率低下的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种舵机位置传感器线性度快速检测方法，包括：
采集被测舵机的输出角度并保存；
对所述输出角度进行分析，获取所述被测舵机运转一圈的角度与时间的对应曲线关系；
根据所述角度与时间的对应曲线关系提取内置于所述被测舵机的位置传感器输出角度的起点至终点的角度信息，以获取有效角度数据；
根据所述有效角度数据，分析判定所述位置传感器的输出角度是否呈线性。
本发明实施例的第二方面提供了一种舵机位置传感器线性度快速检测装置，包括：
第一采集单元，用于采集被测舵机的输出角度并保存；
第一分析单元，用于对所述输出角度进行分析；
第二采集单元，用于获取所述被测舵机运转一圈的角度与时间的对应曲线关系；
第三采集单元，根据所述角度与时间的对应曲线关系提取内置于所述被测舵机的位置传感器输出角度的起点至终点的角度信息，以获取有效角度数据；
第二分析单元，根据所述有效角度数据，分析判定所述位置传感器的输出角度是否呈线性。
本发明实施例的第三方面提供了一种舵机位置传感器线性度快速检测终端设备，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤；
采集被测舵机的输出角度并保存；
对所述输出角度进行分析，获取所述被测舵机运转一圈的角度与时间的对应曲线关系；
根据所述角度与时间的对应曲线关系提取内置于所述被测舵机的位置传感器输出角度的起点至终点的角度信息，以获取有效角度数据；
根据所述有效角度数据，分析判定所述位置传感器的输出角度是否呈线性。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
采集被测舵机的输出角度并保存；
对所述输出角度进行分析，获取所述被测舵机运转一圈的角度与时间的对应曲线关系；
根据所述角度与时间的对应曲线关系提取内置于所述被测舵机的位置传感器输出角度的起点至终点的角度信息，以获取有效角度数据；
根据所述有效角度数据，分析判定所述位置传感器的输出角度是否呈线性。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例在对舵机位置传感器线性度快速检测时，无需外部传感器，只需采集被测舵机位置传感器的有效部分角度数据并进行分析，就可以实现舵机位置传感器性能的快速检测，找出传感器线性度差的舵机，保证所生产的舵机的性能的一致性，操作简单高效，实现成本低，为舵机生产性能的一致性提供了可靠的保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的舵机位置传感器线性度快速检测方法的实现流程示意图；
图2是本发明实施例提供的获取被测舵机运转一圈的角度与时间的对应曲线关系方法的实现流程示意图；
图3是本发明实施例提供的提取有效角度数据方法的实现流程示意图；
图4是本发明实施例提供的分析判定所述位置传感器的输出角度是否呈线性方法的实现流程示意图；
图5A是本发明实施例提供的电位器传感器舵机正转一圈的角度与时间对应的曲线；
图5B是本发明实施例提供的磁编码传感器舵机正转一圈的角度与时间对应的曲线；
图5C是本发明实施例提供的电位器传感器舵机反转一圈的角度与时间对应的曲线；
图5D是本发明实施例提供的磁编码传感器舵机反转一圈的角度与时间对应的曲线；
图6A是本发明实施例提供的实际应用中被测舵机分析结果的效果示意图；
图6B是本发明实施例提供的实际应用中被测舵机分析结果的效果放大示意图；
图7是本发明实施例提供的舵机位置传感器线性度快速检测装置的示意图
图8是本发明实施例提供的舵机位置传感器线性度快速检测终端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
如图1示出了本发明实施例提供的舵机位置传感器线性度快速检测方法的实现流程示意图。该方法可适用于电位器式传感器及绝对磁编码式传感器的舵机的快速检测，无需外部传感器可快速判定舵机传感器的线性度是否合格，具体步骤如下：
步骤S101，采集被测舵机的输出角度并保存。
在本发明实施例中，所述的被测舵机包括180度舵机、360度舵机以及其他角度的舵机，180度舵机在0度到180度之间运动，360度舵机则可以连续的转动；舵机接受一次恒定脉冲调制PWM信号就可以保持在规定的某个位置。在负载不变的情况下，电机在恒定脉冲调制PWM信号驱动运转时，对舵机匀速运转过程中的角度数据进行采集并保存。
需要说明的是，上述所采集的被测舵机的角度可以是舵机正转或反转时产生的角度，并且是舵机运转至少一个周期以上所产生角度。
在步骤S101中还包括：设置时间间隔，每隔固定时间采集所述被测舵机的输出角度并保存。
在本发明实施例中，所述接收的指令为被测舵机运转时电机接收的一个时间的时基脉冲信号，控制被测舵机的电机在恒定的脉冲调制PWM信号的驱动下运转，例如，舵机的控制信号可以为周期为20ms的恒定脉冲宽度调制PWM信号，接收控制信号后，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘，使舵机保持在规定的某个位置并保持一定角度值。
被测舵机以固定的脉冲宽度调制PWM信号的驱动下运转时，设置时间间隔，来采集舵机的角度数据，例如，向舵机发送一个20ms左右的时基脉冲信号，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms至2.5ms范围内的角度控制脉冲部分，对于180度舵机，对应的控制关系的参考数值可以是：0.5ms对应被测舵机的0度，1.0ms对应被测舵机的45度，1.5ms对应被测舵机的90度，2.0ms对应被测舵机的135度，2.5ms对应被测舵机的180度；而实际所采集的角度可以根据上述设置的时间间隔对应的采集舵机的角度数据。
另外，对于360度舵机的时间间隔设置可以在0至5ms之间选择。
综上所述，本实施例提供的采集被测舵机的角度数据的具体方法，通过设置时间间隔，采集在恒定脉冲宽度调制PWM信号驱动下的被测舵机实际产生的对应的角度数据，为后续对角度与时间变化的曲线的分析提供了基础，采集方法简单高效，使得检测操作便捷。
步骤S102，对所述输出角度进行分析，获取所述被测舵机运转一圈的角度与时间的对应曲线关系。
在本发明实施例中，对被测舵机正向或反向运转至少一圈所产生的数据进行分析，例如，180度舵机则获取其正向或反向运转完180度后所产生的角度与时间对应关系的数据，360度舵机则获取其正向或反向运转完整一圈后所产生的角度与时间对应关系的数据信息。
其中，当所述被测舵机正转或反转时，在运转完一个周期后，其传感器角度值会存在一个较大的跳变，例如图5A和图5C所示的电位器传感器舵机分别正转和反转一圈角度与时间对应的关系曲线，图5B和图5D磁编码传感器舵机分别正转和反转一圈角度与时间对应的关系曲线，根据这一特性对上述输出角度数据进行分析，并获取被测舵机运转一圈的角度与时间对应关系的数据。
步骤S103，根据所述角度与时间的对应曲线关系提取内置于所述被测舵机的位置传感器输出角度的起点至终点的角度信息，以获取有效角度数据。
在本发明实施例中，所获取的被测舵机在正向或者反向运转时，其角度与时间对应关系的变化曲线中都会存在一段角度死区，如图5A和图5C所示的电位器传感器舵机正转一圈和反转一圈的角度与时间对应关系曲线，因此需要对所获取角度数据中的有效部分的角度数据进行提取。
另外，不同类型的位置传感器有效范围也不一样，特别是电位器式位置传感器，其结构类型按形式划分的不同，有效角度范围也多种多样，针对不同的被测舵机获取的位置传感器有效部分数据也不同。
舵机位置传感器线性度是判定传感器本身性能的一个重要指示，在本发明实施例中，舵机的电机在恒定脉冲调制PWM信号的驱动下运转，根据电机电压与转速之间的关系可以认为电机负载不变的情况下，由恒定脉冲调制PWM信号驱动的电机的转速是恒定的，也就是在负载不变的情况下，电机以恒定脉冲调制PWM信号驱动运转时，舵机的角度值与时间的曲线的变化率也应该是恒定的，因此对所采集数据中有效部分数据进行角度与时间的变化曲线的进行分析。
进一步的，对所述有效部分数据进行的分析包括分别对舵机的正转和反转时的角度与时间的变化曲线的数据分析。
步骤S104，根据所述有效角度数据，分析判定所述位置传感器的输出角度是否呈线性。
在本发明实施例中，舵机位置传感器线性度是判定舵机是否合格的重要指标，同时，舵机位置传感器性能的异常与否也可以从其线性度上表现出来，因此根据所述角度与时间的变化曲线的分析结果判定出位置传感器的线性度情况就可以最终判断所生产的舵机是否合格。
其中，所述获得的结果包括分别对恒定脉冲调制PWM信号的驱动下舵机不同运动方向的角度与时间曲线分析获得的结果。
综上所述，本实施例提供的舵机位置传感器线性度快速检测方法，通过采集在恒定脉冲调制PWM信号驱动下运转的舵机位置传感器的有效部分角度数据并对角度与时间变化的曲线进行分析，无需外加更加线性度更好的传感器及专门的工装制具，就可以实现舵机位置传感器性能的快速检测，操作简单，大大降低了检测成本，提高了检测效率，为舵机生产性能的一致性提供可靠的保障。
请参考图2，是本发明另一实施例提供的获取被测舵机运转一圈的角度与时间的对应曲线关系方法的实现流程示意图。与上一实施例相比，为了更为详细地进行描述，本实施例主要对输出角度进行分析获取舵机运转一圈的角度-时间的对应曲线关系，具体步骤，包括：
步骤S201，设定相邻角度差值的预设值。
在本发明实施例中，被测舵机的电机在恒定脉冲宽度调制PWM信号的驱动下运转，根据电机电压与转速之间的关系可以认为电机负载不变的情况下，在恒定脉冲宽度调制PWM信号驱动下运动的电机的转速是恒定的，即在负载不变的情况下，电机以恒定脉冲宽度调制PWM信号运转时，舵机角度随设定的固定时间间隔的变化值也应该是恒定的，例如上一实施例中设置的时间对应角度的参考值，其角度变化值应该是恒定的；但实际工作中，舵机在运转一个周期后，所示的角度值可能会存在一个较大的跳变，因此设定一个相邻角之间的差的预设值作为舵机运转一个周期内的相邻角度差值的参考标准。
步骤S202，在所述输出角度中，找出第一组差值大于所述预设值的两个相邻角度数据。
在本发明实施例中，所述输出角度为在恒定脉冲宽度调制PWM信号驱动下通过设置时间一定的时间间隔，采集的被测舵机的角度数据，并且所采集的角度为被测舵机运转一圈以上所产生的角度数据，按照时间的先后顺序，分别将采集的相邻角度的差值与预设的角度差值对比，由于被测舵机位置传感器的特性，在最开始的一段时间，角度值不发生改变，其相邻角度差值虽然是在预设值范围之内的，但是其角度数据值是无效的，因此，需要找出第一组差值大于所述预设值的两个相邻角度数据，说明角度数据随时间的变化可能产生了跳变，同时也说明了被测舵机开始产生了新的一个周期内随时间变化的角度数据。
步骤S203，将所述第一组的两个相邻角度数据中的后一时刻对应的角度数据作为所述被测舵机运转一圈的起始数据点A(0)。
在本发明实施例中，当找到第一组相邻角度差值大于预设值的角度数据时，说明被测舵机的角度数据随时间的变化可能产生了跳变，即在第一组数据中的前一时刻对应的数据以及前一时刻之前对应的数据属于上一个运转周期结束时的角度数据值，或者为被测舵机上一运转周期结束之前的无效值区域，或者为被测的这一运转周期开始到数据跳变之前的无效值区域；例如，对于180度舵机，第一组中的两个相邻角度数据中前一时刻的角度值为180度，而后一时刻的角度数据值为0度，两者差值明显很大，则前一时刻的角度值为上一运转周期结束时对应的角度数据，后一时刻的角度值为下一运转周期开始时对应的角度数据；因此选取第一组的相邻角度数据中的后一时刻对应的角度数据作为被测舵机新的一个运转周期的起始数据点A(0)。
步骤S204，在所述角度数据中，找出在所述起始点A(0)之后的第二组差值大于所述预设值的两个相邻角度数据。
在本发明实施例中，在负载不变的情况下，被测舵机的电机在恒定脉冲调制PWM信号的驱动下运转时，被测舵机角度随时间的变化也应是恒定的，即相邻角度差是恒定的，与步骤S302的原理相似，在实测采集数据时，在起始数据点A(0)之后的一部分数据的相邻角度数据差是落在预设值的范围之内的，当在起始数据点A(0)之后找到第二组差值大于所述预设值的两个相邻角度数据时，说明角度数据随时间的变化可能产生了跳变，同时也说明了被测舵机开始产生了下一个周期内随时间变化的角度数据。
步骤S205，将所述第二组的两个相邻数据中的前一时刻对应的角度数据作为所述被测舵机运转一圈的终止数据点A(n)。
在本发明实施例中，当找到第二组相邻角度差值大于预设值的角度数据时，说明被测舵机的角度数据随时间的变化可能产生了跳变，即在第二组数据中的后一时刻对应的数据以及后一时刻之后对应的数据属于下一个运行周期开始时的角度数据值，或者为被测舵机下一个运转周期开始之后的无效值区域，或者为被测的这一运转周期结束之前的一部分无效值区域；例如，对于360度舵机，第二组中的两个相邻角度数据中前一时刻的角度值为360度，后一时刻的角度值为0度，两个差值明显很大，则前时刻角度值为被测这一运转周期结束时对应的角度值，后一时刻的角度值对应下一运转周期开始时对应的角度数据；因此选取了第二组的相邻角度数据中的前一时刻对应的角度数据作为被测舵机的一个运转周期的终止数据点A(n)。
步骤S206，取所述起始数据点A(0)和所述终止数据点A(n)以及两点之间其它角度数据为所述被测舵机运转一圈对应的角度数据。
在本发明实施例中，由前几个步骤可以确定起始数据点A(0)和终止数据点A(n)以及两点之间的其它数据为被测舵机运转一圈所对应的角度数据，所述的被测舵机运转一圈对应的角度数据采集方法适用于180度的舵机以及360度或其它角度的舵机。
需要注意的是，在找出运转一圈的起始数据点A(0)之后，寻找第二组数据时，一定是在起始数据点之后第一次出现差值超过预设值的第二组数据，以免第一组数据与第二组数据相隔较远出现跨周期现象，导致数据采集不准确的情况出现。
综上所述，本实施例提供的确定被测舵机运转一圈对应的角度数据具体方法，通过对相邻角度差值的计算，确定起始数据点和终止数据点，保证了对被测舵机运行完整的一圈的角度数据的检测，同时确保了数据采集的有效性，为进一步的数据分析提供了可靠的依据。
请参考图3，是本发明实施例提供的提取有效角度数据方法的实现流程示意图。为了进一步获取被测舵机位置传感器有效部分数据，与上一实施例相比，本实施例提供了另一种数据对比的分析方法。该方法包括：
步骤S301，当所述被测舵机正转时，角度数据变化率为正，则第一个所述有效角度数据为A(i)，满足公式A(i-2)<A(i-1)<A(i)<A(i+1)<A(i+2)，其中，i为在[2，n-2]区间第一个满是公式A(i-2)<A(i-1)<A(i)<A(i+1)<A(i+2)的点。
在本发明实施例中，对被测舵机位置位置传感器线性度的检测是分别对在恒定脉冲调制PWM信号驱动下，被测舵机不同运动方向的角度与时间关系的分析，包括被测舵机正转和反转时不同情况的数据。在找到的一周期角度数据中，结合被测舵机的时机运转方向，分别从一周期数据中的起始数据点和终止数据点中间寻找到一个符合被测舵机实际运转方向的数据点。
当被测舵机正转时，随时间的变化角度值越来越大，所对应的角度数据变化率为正，则取第一个传感器有效数据点A(i)，满足公式A(i-2)<A(i-1)<A(i)<A(i+1)<A(i+2)，其中，i为在[2，n-2]区间第一个满是公式A(i-2)<A(i-1)<A(i)<A(i+1)<A(i+2)的点，在被测舵机运转一个周期后，由于不同舵机的不同位置传感器的特性，在一个周期对应的数据中都会存在一段角度死区，即在所述的角度死区位置传感器无有效值，通过上述递增的关系的不等式可以确定所判断的点对应的数据值开始发生角度的变化，出现角度的递增，则确定对应的A(i)为第一个有效值。
另外，相同的原理，对于反转的被测舵机，随时间的变化角度值减小，所对应的角度数据变化率为负，则取第一个传感器的有效数据点A(i)，满足公式A(i-2)>A(i-1)>A(i)>A(i+1)>A(i+2)，其中，i为在[2，n-2]区间第一个满是公式A(i-2)>A(i-1)>A(i)>A(i+1)>A(i+2)的点，开始出现角度的递减，则确定对应的A(i)为第一个有效值。
步骤S302，当所述被测舵机正转时，角度数据变化率为正，最后一个有效角度数据为A(j)，满足公式A(j-2)<A(j-1)<A(j)<A(j+1)<A(j+2)，其中，j为在[n-2，2]区间第一个满足公式A(j-2)<A(j-1)<A(j)<A(j+1)<A(j+2)的点。
在本发明实施例中，当被测舵机正转时，与步骤S301同理，最后一个传感器有效数据A(j)，满足公式A(j-2)<A(j-1)<A(j)<A(j+1)<A(j+2)，其中，j为在[n-2，2]区间第一个满足公式A(j-2)<A(j-1)<A(j)<A(j+1)<A(j+2)的点，由于是最后一个传感器有效数据，因此取值的范围与第一个有效值的取值范围是相对的，并且依然满足递增的不等式。
另外，当被测舵机反转时，最后一个传感器有效数据A(j)，满足公式A(j-2)>A(j-1)>A(j)>A(j+1)>A(j+2)，其中，j为在[n-2，2]区间第一个满足公式A(j-2)<A(j-1)<A(j)<A(j+1)<A(j+2)的点，反转时则满足数据递减的不等式。
步骤S303，定位所述被测舵机运转一圈时有效角度数据构成的实际角度曲线A(x)，x∈[i，j]。
在本发明实施例中，通过步骤S301和步骤S302确定的第一个有效数据A(i)和最后一个有效数据A(j)，则由区间[i，j]之间的数据便成功定位了被测舵机运转一个周期时传感器的有效数据点构成的实际角度曲线A(x)，x∈[i，j]。
需要说明的是，该方法确定的有效数据点包括被测舵机在恒定脉冲调制PWM信号的驱动下正转和反转时所确定的有效数据点；其中，n为从所述第一个传感器有效数据A(i)到最后一个传感器有效数据A(j)之间的大于等于4的有效数据所对应的点。
如图4所示，是本发明实施例提供的分析判定所述位置传感器的输出角度是否呈线性方法的实现流程示意图。该方法包括：
步骤S401，根据公式s＝p*(j-i)/100在实际角度曲线A(x)上确定两个数据点A(i+s)和A(j-s)，其中，p根据实际系统而定，取值范围为[0,15]的一个定常数。
在本发明实施例中，对被测舵机有效部分进行分析时，并不是直接用第一个有效数据点A(i)和最后一个有效数据点A(j)来作理想的直线，而是用A(i)与A(j)向中间靠近s的点A(i+s)及点A(j-s)，是因为一般的传感器的首尾处的线性度普遍偏差，因此，选取靠中间一些的点，而且p是根据实际系统而定，不同的系统取值不一样，所确定的用于生成理想中的直线的点的取值也不同。
步骤S402，根据数据点A(i+s)和A(j-s)生成一条理想直线Y(x)，公式为
Y(x)＝(x-i-s)*[A(j-s)-A(i+s)]/(j-i-s-s)+A(i+s)，x∈[i，j]。
在本发明实施例中，根据点A(i+s)及点A(j-s)可成生一条理想直线Y(x)＝(x-i-s)*[A(j-s)-A(i+s)]/(j-i-s-s)+A(i+s)，x∈[i，j]。上述直线为简单的一次函数曲线，通过两个有效点生成的理想直线，实际中的数据值可能不会完全覆盖理想直线上的所有点，可能会分部在理想直线的一侧或同时分部在理想直线的两侧。
需要说明的是，由于不同的系统，所选取的定常数p值不同，所确定的理想直线不同，因此，不同系统的实际角度数据值与理想直线的分布情况也不同。
步骤S403，计算所述实际角度曲线A(x)与所述理想直线Y(x)之间的最大偏差值Emax，公式为Emax＝MAX丨A(x)-Y(x)丨，x∈[i，j]。
在本发明实施例中，根据获得理想直线Y(x)与实际角度曲线A(x)可以计算出两者之间的最大偏差值Emax，由于实际角度曲线与理性直线的分部有多重情况，因此两线每一个对应的点的差值也不同，选取其中的最大差值作为最大偏差值。
步骤S404，计算最大偏差率E＝1000*Emax/MAX[A(x)]，x∈[i，j]。
在本发明实施例中，根据公式E＝1000*Emax/MAX[A(x)]，x∈[i，j]，计算最大偏差值对应的最大偏差率。
需要说明的是，计算最大偏差值和计算最大偏差率都是针对被测舵机运转一个周期中的传感器有效部分数据的分析计算，包括被测舵机在恒定脉冲调制PWM信号驱动下的正转和反转时产生的有效部分角度数据。
步骤S405，根据所述最大偏差率E与预设值Es之间的大小判定所述位置传感器的线性度情况：
当E>Es时，所述被测舵机传感器曲线线性度不合格，
当E≤Es时，所述被测舵机传感器曲线线性度合格。
在本发明实施例中，根据计算出的结果最大偏差率E与预设值Es之间的大小关系来判定舵机传感器曲线线性度是否合格，其中，预设值Es根据实际舵机项目而定，一般不超过20。
当最大偏差率E大于预设值Es时，判定被测舵机传感器曲线线性度不合格，进而判定被测舵机不合格；当最大偏差率E小于或等于预设值Es时，判定被测舵机传感器曲线线性度合格，进而判定被测舵机合格。例如图6A所示的本发明在实际舵机上使用该方法时的效果图(被测舵机正转时，变化率为正；被测舵机反转时，变化率为负)，以及图6B所示的本发明在实际舵机上使用方法的部分效果放大图(上为实际传感器角度曲线，下为理想直线)，可以看出被测舵机的实际传感器角度曲线与理想直线并不完全重合且存在一定的差值，通过计算差值判定被测舵机传感器的曲线线性度情况，进而判定被测舵机是否合格。
本发明提供的舵机位置传感器线性度快速检测的实施例方法，在对舵机位置传感器线性度快速检测时，只需给被测舵机发送特定组合指令，无需外加线性度更好的外部传感器及专门的工装制具，整个检测过程可实现自动化，采用智能寻遍算法对电位器式传感器以及绝对磁编码器式传感器等的舵机进行数据的确定，通过实施例中提出的数据分析方法，可快速检测舵机位置传感器的性能，找出传感器线性度差的舵机，保证了所生产的舵机的性能的一致性，检测方法简单高效，实现成本低，为舵机生产性能的一致性提供了可靠的保障。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
参见图7，是本发明实施例提供的舵机位置传感器线性度快速检测装置示意图。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
所述检测装置7包括：
第一采集单元10，用于采集被测舵机的输出角度并保存；
第二采集单元20，用于获取所述被测舵机运转一圈的角度与时间的对应曲线关系；
第三采集单元30，根据所述角度与时间的对应曲线关系提取内置于所述被测舵机的位置传感器输出角度的起点至终点的角度信息，以获取有效角度数据；
第一分析单元40，用于对所述输出角度进行分析；
第二分析单元50，根据所述有效角度数据，分析判定所述位置传感器的输出角度是否呈线性；
所述的第一采集单元10还包括：
时间间隔设置模块11，用于设置设置时间间隔，每隔固定时间采集所述被测舵机的输出角度并保存。
所述的第一分析单元40还包括：
第一计算模块41，用于获取被测舵机运转一圈的起始数据点A(0)；
第二计算模块42，用于获取被测舵机运转一圈的终止数据点A(n)；
所述的第二分析单元50还包括：
第三计算模块51，用于计算第一个有效角度数据为A(i)，满足公式A(i-2)<A(i-1)<A(i)<A(i+1)<A(i+2)，其中，i为在[2，n-2]区间第一个满是公式A(i-2)<A(i-1)<A(i)<A(i+1)<A(i+2)的点；
第四计算模块52，用于计算最后一个有效角度数据为A(j)，满足公式A(j-2)<A(j-1)<A(j)<A(j+1)<A(j+2)，其中，j为在[n-2，2]区间第一个满足公式A(j-2)<A(j-1)<A(j)<A(j+1)<A(j+2)的点；
第五计算模块53，用于通过公式s＝p*(j-i)/100计算两个数据点A(i+s)和A(j-s)，其中，p根据实际系统而定，取值范围为[0,15]；
第六计算模块54，用于根据数据点A(i+s)和A(j-s)生成一条理想直线Y(x)，并获得实际角度曲线A(x)与理想直线Y(x)之间的最大偏差值Emax以及最大偏差率E。
综上所述，本实施例提供的舵机位置传感器线性度快速检测装置，通过接收指令，设置时间间隔，采集被测舵机的角度数据，经过第一次分析得到被测舵机运转一个周期的角度与时间对应关系的数据，通过计算提取被测舵机位置传感器有效部分数据，并根据对有效部分数据的角度与时间变化曲线的分析结果判定被测舵机位置传感器的线性度情况，整个检测过程可实现自动化，无需外加线性度更好的外部传感器及专门的工装制具，只需给被测舵机发送特定组合指令，采用智能寻遍算法可以对电位器式传感器以及绝对磁编码器式传感器等的舵机进行数据的确定，通过实施例中提出的数据分析方法，可快速检测舵机位置传感器的性能，找出传感器线性度差的舵机，保证了所生产的舵机的性能的一致性，检测方法简单高效，实现成本低，为舵机生产性能的一致性提供了可靠的保障。
需要说明的是：所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述移动终端的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述移动终端中模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
图8是本发明一实施例提供的舵机位置传感器线性度快速检测终端设备的示意图。如图8所示，该实施例的舵机位置传感器线性度快速检测终端设备8包括：处理器80、存储器81以及存储在所述存储器81中并可在所述处理器80上运行的计算机程序82，例如对采集数据进行分析计算的程序。所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各个舵机位置传感器线性度快速检测方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至104。或者，所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图7所示单元10至50的功能。
示例性的，所述计算机程序82可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器81中，并由所述处理器80执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序82在所述舵机位置传感器线性度快速检测终端设备8中的执行过程。例如，所述计算机程序82可以被分割成同步模块、汇总模块、获取模块、返回模块(虚拟装置中的模块)，各模块具体功能如下：
同步模块，用于同步被测舵机在恒定脉冲宽度调制PWM信号驱动下产生的角度值；
汇总模块，用于将采集的被测舵机的角度值进行判断汇总得到运行一个周期对应的角度值；
获取模块，用于将汇总得到的一个周期对应的角度值进一步提取获取被测舵机位置传感器有效部分数据；
返回模块，用于将所获取的有效部分数据返回至计算单元，经过程序设定对返回的数据进行计算和分析。
所述舵机位置传感器线性度快速检测终端设备8可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述舵机位置传感器线性度快速检测终端设备可包括，但不仅限于，处理器80、存储器81。本领域技术人员可以理解，图8仅仅是舵机位置传感器线性度快速检测终端设备8的示例，并不构成对舵机位置传感器线性度快速检测终端设备8的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述舵机位置传感器线性度快速检测终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器80可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器81可以是所述舵机位置传感器线性度快速检测终端设备8的内部存储单元，例如舵机位置传感器线性度快速检测终端设备8的硬盘或内存。所述存储器81也可以是所述舵机位置传感器线性度快速检测终端设备8的外部存储设备，例如所述舵机位置传感器线性度快速检测终端设备8上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器81还可以既包括所述舵机位置传感器线性度快速检测终端设备8的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器81用于存储所述计算机程序以及所述舵机位置传感器线性度快速检测终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器81还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种舵机位置传感器线性度快速检测方法，其特征在于，包括：
采集被测舵机的输出角度并保存；
对所述输出角度进行分析，获取所述被测舵机运转一圈的角度与时间的对应曲线关系；
根据所述角度与时间的对应曲线关系提取内置于所述被测舵机的位置传感器输出角度的起点至终点的角度信息，以获取有效角度数据；
根据所述有效角度数据，分析判定所述位置传感器的输出角度是否呈线性。
2.如权利要求1所述的舵机位置传感器线性度快速检测方法，其特征在于，所述采集被测舵机的输出角度并保存，包括：
设置时间间隔，每隔固定时间采集所述被测舵机的输出角度并保存。
3.如权利要求1所述的舵机位置传感器线性度快速检测方法，其特征在于，所述对所述输出角度进行分析，获取所述被测舵机运转一圈的角度与时间的对应曲线关系，包括：
设定相邻角度差值的预设值；
在所述输出角度中，找出第一组差值大于所述预设值的两个相邻角度数据；
将所述第一组的两个相邻角度数据中的后一时刻对应的角度数据作为所述被测舵机运转一圈的起始数据点A(0)；
在所述角度数据中，找出在所述起始数据点A(0)之后的第二组差值大于所述预设值的两个相邻角度数据；
将所述第二组的两个相邻角度数据中的前一时刻对应的角度数据作为所述被测舵机运转一圈的终止数据点A(n)；
取所述起始数据点A(0)和所述终止数据点A(n)以及两点之间其它角度数据为所述被测舵机运转一圈对应的角度数据。
4.如权利要求1所述的舵机位置传感器线性度快速检测方法，其特征在于，所述根据所述角度与时间的对应曲线关系提取内置于所述被测舵机的位置传感器输出角度的起点至终点的角度信息，以获取有效角度数据中包括：
当所述被测舵机正转时，角度数据变化率为正，则第一个所述有效角度数据为A(i)，满足公式A(i-2)<A(i-1)<A(i)<A(i+1)<A(i+2)，
其中，i为在[2，n-2]区间第一个满是公式A(i-2)<A(i-1)<A(i)<A(i+1)<A(i+2)的点；
当所述被测舵机正转时，角度数据变化率为正，最后一个有效角度数据为A(j)，满足公式A(j-2)<A(j-1)<A(j)<A(j+1)<A(j+2)，
其中，j为在[n-2，2]区间第一个满足公式A(j-2)<A(j-1)<A(j)<A(j+1)<A(j+2)的点；
定位所述被测舵机运转一圈时有效角度数据构成的实际角度曲线A(x)，x∈[i，j]；
其中，n为从所述第一个有效角度数据A(i)到最后一个有效角度数据A(j)之间的大于等于4的有效角度数据所对应的点。
5.如权利要求1所述的舵机位置传感器线性度快速检测方法，其特征在于，所述根据所述有效角度数据，分析判定所述位置传感器的输出角度是否呈线性，包括：
根据公式s＝p*(j-i)/100在所述实际角度曲线A(x)上计算两个数据点A(i+s)和A(j-s)，
其中，p根据实际系统而定，取值范围为[0,15]的一个定常数；
根据数据点A(i+s)和A(j-s)生成一条理想直线Y(x)，公式为
Y(x)＝(x-i-s)*[A(j-s)-A(i+s)]/(j-i-s-s)+A(i+s)，x∈[i，j]；
计算所述实际角度曲线A(x)与所述理想直线Y(x)之间的最大偏差值Emax，公式为Emax＝MAX丨A(x)-Y(x)丨，x∈[i，j]；
计算最大偏差率E＝1000*Emax/MAX[A(x)]，x∈[i，j]；
根据所述最大偏差率E与预设值Es之间的大小判定所述位置传感器的线性度情况：
当E>Es时，所述被测舵机传感器曲线线性度不合格，
当E≤Es时，所述被测舵机传感器曲线线性度合格。
6.一种舵机位置传感器线性度快速检测装置，其特征在于，包括：
第一采集单元，用于采集被测舵机的输出角度并保存；
第一分析单元，用于对所述输出角度进行分析；
第二采集单元，用于获取所述被测舵机运转一圈的角度与时间的对应曲线关系；
第三采集单元，根据所述角度与时间的对应曲线关系提取内置于所述被测舵机的位置传感器输出角度的起点至终点的角度信息，以获取有效角度数据；
第二分析单元，根据所述有效角度数据，分析判定所述位置传感器的输出角度是否呈线性。
7.如权利要求6所述的舵机位置传感器线性度快速检测装置，其特征在于，所述第一采集单元包括：
时间间隔设置模块，用于设置设置时间间隔，每隔固定时间采集所述被测舵机的输出角度并保存。
8.如权利要求6所述的舵机位置传感器线性度快速检测装置，其特征在于，所述第一分析单元包括：
第一计算模块，用于获取被测舵机运转一圈的起始数据点A(0)；
第二计算模块，用于获取被测舵机运转一圈的终止数据点A(n)；
所述第二分析单元包括：
第三计算模块，用于计算第一个有效角度数据为A(i)，满足公式A(i-2)<A(i-1)<A(i)<A(i+1)<A(i+2)，
其中，i为在[2，n-2]区间第一个满是公式A(i-2)<A(i-1)<A(i)<A(i+1)<A(i+2)的点；
第四计算模块，用于计算最后一个有效角度数据为A(j)，满足公式A(j-2)<A(j-1)<A(j)<A(j+1)<A(j+2)，
其中，j为在[n-2，2]区间第一个满足公式A(j-2)<A(j-1)<A(j)<A(j+1)<A(j+2)的点；
第五计算模块，用于通过公式s＝p*(j-i)/100计算两个数据点A(i+s)和A(j-s)，其中，p根据实际系统而定，取值范围为[0，15]；
第六计算模块，用于根据数据点A(i+s)和A(j-s)生成一条理想直线Y(x)，并获得实际角度曲线A(x)与理想直线Y(x)之间的最大偏差值Emax以及最大偏差率E。
9.一种舵机位置传感器线性度快速检测终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
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