CN110186399A - 驱动器定位精度检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种驱动器定位精度检测装置和方法，装置，包括：驱动器和电机，还包括第一投射板或第二投射板；驱动器，与电机通讯连接，用于控制电机转动；电机，电机的转轴上设置有激光发射器，激光发射器用于沿转轴的径向转轴的外侧发射激光，当转轴转动时激光的发射方向随之转动；第一投射板，平行于转轴设置，在转轴开始转动和结束转动时，激光发射器发出的激光投射在激光投射板上；第二投射板，设置在电机转轴的一侧，第二投射板朝向电机的一侧上设置有刻度区，在转轴开始转动和结束转动时，激光发射器发出的激光投射在刻度区，刻度区上的刻度值用于表示激光投射到该刻度值时转轴相对于预设位置的转动角度，方便测定驱动器进行位置控制的性能。

Description

驱动器定位精度检测装置和方法

技术领域

本申请涉及驱动器领域，特别涉及驱动器定位精度检测装置和方法。

背景技术

伺服驱动器的性能优劣主要体现在可靠性、功能和性能三个方面。功能往往与针对市场的行业背景相关，不同的行业需求不同。伺服驱动器通常是由位置环、速度环和电流环三环控制系统组成，常用的控制模式包括速度控制、转矩控制和位置控制三种模式，每种模式都有自己的性能测试方法。速度环和电流环一般通过带宽来衡量其性能的好坏。伺服驱动器位置控制衡量性能的指标通常是定位精度与重复定位精度测试，伺服驱动器控制伺服电机转动后最终定位点和目标定位的静态误差值为定位精度。重复定位精度就是在相同的转速和加减速条件下电机重复旋转一定角度，连续得到的偏差程度。

发明内容

本申请提供了一种驱动器定位精度检测装置和方法，用于方便快捷的测定驱动器进行位置控制时的性能。

为了解决上述问题，作为本申请的一个方面，提供了一种驱动器定位精度检测装置，包括：驱动器和电机，还包括第一投射板或第二投射板；

所述驱动器，与所述电机通讯连接，用于控制所述电机转动；

所述电机，所述电机的转轴上设置有激光发射器，所述激光发射器用于沿所述转轴的径向所述转轴的外侧发射激光，当所述转轴转动时所述激光的发射方向随之转动；

所述第一投射板，平行于所述转轴设置，在所述转轴开始转动和结束转动时，所述激光发射器发出的激光投射在所述激光投射板上；

所述第二投射板，设置在所述电机转轴的一侧，所述第二投射板朝向所述电机的一侧上设置有刻度区，在所述转轴开始转动和结束转动时，所述激光发射器发出的激光投射在所述刻度区，其中，所述刻度区上的刻度值用于表示所述激光投射到该刻度值时转轴相对于预设位置的转动角度。

可选的，所述电机为伺服电机；

所述驱动器包括上位机和伺服驱动器；

所述上位机，用于为伺服驱动器提供驱动脉冲；

所述伺服驱动器，分别与所述上位机和伺服电机电连接，用于接收所述驱动脉冲，并根据所述驱动脉冲和电子齿轮比控制所述伺服电机转动。

可选的，所述第二投射板为透明弧形板，所述透明弧形板罩设在所述转轴外侧。

本申请还提出一种驱动器定位精度检测方法，采用本申请提出的任一项所述的驱动器定位精度检测装置，所述驱动器定位检测装置包括第一投射板，包括：

确定电机未转动时激光发射器发出的激光在所述第一投射板的第一投射点；

驱动器控制电机朝预设方向转动N圈，或者，先朝预设方向转动N圈再反向转动N圈；

确定电机转动后激光在所述第一投射板上的第二投射点；

获取所述第一投射点到转轴投影的第一距离L1，所述第二投射点到转轴投影的第二距离L3，所述转轴到所述第一投射板之间的间隔距离L3；

根据所述第一距离L1、第二距离L2和间隔距离L3确定第一投射点和第二投射点之间的偏差角度；

其中，所述转轴投影为所述转轴在所述第一投射板上的投影。

可选的，根据所述第一距离L1、第二距离L2和间隔距离L3确定第一投射点和第二投射点之间的偏差角度；

包括：确定转轴的起始角度，所述起始角度等于arc tan(L1/L3)；

确定转轴的终止角度，所述终止角度等于arc tan(L2/L3)；

用所述起始角度和终止角度的差值绝对值作为偏差角度。

可选的，所述第一位点与所述转轴的连线垂直于所述投影板，所述第一距离为零；

根据所述第一距离L1、第二距离L2和间隔距离L3确定第一投射点和第二投射点之间的偏差角度，包括：确定偏差角度，所述偏差角度等于arc tan(L2/L3)。

可选的，当所述电机为伺服电机时，还包括：

获取伺服电机转动一圈所需要的第一驱动脉冲数；

根据所述第一驱动脉冲数确定伺服电机转动所述偏差角度所需要的对应脉冲数。

可选的，还包括：

重复多次驱动器控制电机朝预设方向转动N圈，或者，重复多次先朝预设方向转动N圈再反向转动N圈；

在每一次转动N圈后测定偏差角度，或者，在每一次先朝预设方向转动N圈再反向转动N圈后测定偏差角度；

根据多次测量的偏差角度确定驱动器的重复定位精度。

可选的，还包括：

驱动器控制电机重复多次朝预设方向转动N圈，或者，重复多次先朝预设方向转动N圈再反向转动N圈；

在每一次转动N圈后测定偏差角度和对应脉冲数，或者，在每一次先朝预设方向转动N圈再反向转动N圈后测定偏差角度和对应脉冲数；

根据多次测定的偏差角度和对应脉冲数确定驱动器(1)的重复定位精度。

本申请提出了一种驱动器定位检测装置和方法，采用本申请提出的一种简单易实现的装置，可以方便快捷的测定驱动器的定位精度，降低测试成本，提高用户体验。

附图说明

图1为本申请实施例中一种驱动器定位精度检测装置的组成图；

图2为本申请实施例中一种驱动器定位精度检测方法的流程图；

图3为本申请实施例中另一种驱动器定位精度检测装置的组成图。

附图说明：1、驱动器；2、电机；21、转轴；3、第一投射板；4、激光发射器；

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或装置不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或装置固有的其它步骤或单元。

定位精度和重复定位精度是评价驱动器，特别是伺服驱动器，性能的重要指标，为了方便快速的测定驱动器的定位精度和重复定位精度，请参考图1，本申请提出了一种驱动器定位精度检测装置，包括：驱动器1和电机2，还包括第一投射板3或第二投射板(图中未示出)；

在本申请中所述驱动器1，与所述电机2通讯连接，用于控制所述电机2转动；驱动器1用于产生控制信号，例如可以是控制脉冲，将控制信号发送给电机2，电机2根据控制信号进行正转或反转，所述电机2，所述电机2的转轴21上设置有激光发射器4，所述激光发射器4用于沿所述转轴21的径向所述转轴21的外侧发射激光，当所述转轴21转动时所述激光的发射方向随之转动；

对于包含第一投射板3的情况，所述第一投射板3，平行于所述转轴21设置，在所述转轴21开始转动和结束转动时，所述激光发射器4发出的激光投射在所述激光投射板上；在此时，如果要测定驱动器的定位精度，则由驱动器1向电机2发送转动信号，例如控制电机2转动10圈，在电机2转动的开始前记录激光射向第一投射板3的位置P1，为了方便测试，可以将第一投射板3竖直放置，电机转轴水平设置，保持激光在开始前水平射向第一投射板3，然后由电机2转动10圈以后，由于转动误差等原因，当电机转完10圈以后激光射向第一投射板3上的位点会偏移，并不会与P1点重合，例如偏移到图1中的P2点，则图1中角A就是电机转动十圈时对应的偏差角度，对于角A的测量，可以先测量转轴与第一投射板3之间的距离，再测量P1点和P2点之间的距离，根据三角函数确定角A的大小，然后还可以重复上述测量角A的步骤，从而测定驱动器的重复定位精度。

对于包括第二投射板的技术方案，第二投射板设置在所述电机2转轴21的一侧，所述第二投射板朝向所述电机2的一侧上设置有刻度区，在所述转轴21开始转动和结束转动时，所述激光发射器4发出的激光投射在所述刻度区，其中，所述刻度区上的刻度值用于表示所述激光投射到该刻度值时转轴21相对于预设位置的转动角度。具体的，可以预先设定好第二投射板与电机的相对位置，然后以电机的激光水平射向第二投射板为0度，以此建立标准，预先测定电机转动不同角度时激光照射的位置，在激光照射的位置处刻上转动的角度值，即形成刻度区，这样当需要测定电机转动时的偏差角度时，只需要读取激光在电机启动时对应的刻度值以及电机转动停止时对应的刻度值，就可以知道驱动器的定位精度，特别的，可以将第二投射板做成透明弧形板，所述透明弧形板罩设在所述转轴21外侧。透明的弧形板可以是半圆筒型，转轴可以刚好位于半圆筒的轴线上，只需要从弧形板的外侧就可以直接读取电机转轴转动时的角度。

本申请提出的驱动器定位精度检测装置，可以方便快捷的测定电机转动时的转动偏角，原理简单，易操作，能够快速的测定驱动器的性能。

可选的，所述电机2为伺服电机；此时驱动器1包括上位机和伺服驱动器；

所述上位机，用于为伺服驱动器提供驱动脉冲；所述伺服驱动器，分别与所述上位机和伺服电机电连接，用于接收所述驱动脉冲，并根据所述驱动脉冲和电子齿轮比控制所述伺服电机转动。例如可以设定每接收10000个驱动脉冲控制伺服电机转动360°。

本申请还提出一种驱动器定位精度检测方法，采用本申请提出的任一所述的驱动器定位精度检测装置，所述驱动器定位检测装置包括第一投射板3，具体步骤可参看图2，包括：

S11：确定电机2未转动时激光发射器4发出的激光在第一投射3的第一投射点P1；

具体的，可以参看图3，第一投射板3与转轴21平行，第一投射点P1是电机没有转动时激光照在第一投射板3上的位置，激光可是红色或绿色激光，测试人员可以直接用标记笔标记第一投射点P1的位置。

S12：驱动器1控制电机2朝预设方向转动N圈，或者，先朝预设方向转动N圈再反向转动N圈；N可以是任意大于等于1的正整数，例如可以是10。

S13：确定电机2转动后激光在第一投射板3上的第二投射点P2；

S14：获取第一投射点到转轴投影的第一距离L1，第二投射点到转轴投影的第二距离L3，转轴到第一投射板之间的间隔距离L3；

S15：根据所述第一距离L1、第二距离L2和间隔距离L3确定第一投射点和第二投射点之间的偏差角度；其中，转轴投影为转轴在第一投射板上的投影。

可选的，根据所述第一距离L1、第二距离L2和间隔距离L3确定所述转轴21的偏差角度；

包括：确定转轴21的起始角度，所述起始角度等于arc tan(L1/L3)；

具体的，起始角度和终止角度都是相对于转轴的预设位置所确定的，转轴投射到第一投射板的方向为第一方向，激光沿第一方向射出时的转轴位置可以为预设位置，以图3为例，假设转轴水平设置，第一投射板垂直设置，以激光水平射向第一投射板的位置为0°，当激光的投射点位于水平位置以上时角度为正值，当激光的投射点位于水平位置以下时角度为负值，P1和P2点的连线垂直于转轴21在第一投射板上的投影，激光发射方向的反向延长线所过的转轴的圆心为圆心C，圆心C在第一投射板上的投影点为C’，则由圆心C、第一投射点P1和投影点C’形成直角三角形，根据L2和L3即可结合三角函数确定起始角度，即∠P1CC’。

确定转轴21的终止角度，所述终止角度等于arc tan(L2/L3)；

具体的，圆心C，第二投射点P2和投影点C’形成另一个直角三角形，因此可以根据三角函数确定终止角度。需要注意的是，本申请中的默认起始角度为正值，而终止角度是可以为负值的，如果C’在P1和P2连线的中部，则将计算出的终止角度arc tan(L2/L3)再乘以负一。

用所述起始角度和终止角度的差值绝对值作为偏差角度。

具体的，本身中驱动器驱动电机转动的角度为整圈数，因此如果没有转动误差，则P1和P2应该重合，但实际上因为误差的存在，导致两者不重合产生偏转角度，偏转角度是目标位点(此处指P1点)和实际位点(此处指P2点)的角度差，用于评价驱动器的定位精度。

在一个特殊的实施例中，所述第一位点与所述转轴21的连线垂直于所述投影板，所述第一距离为零；具体的，如图1所示，以第一投射板3竖直设置为例，此时转轴21水平设置且平行于第一投射板3，在电机未转动时，激光以平行于水平的方向射向第一投射板3，第一投射点P1就是圆心C在第一投射板3上的投影，因此电机21转动停止时激光射向第一投射板3的第二投射点P2，转轴的圆心C和第一投射点P1形成了一个直角三角形，直接测定圆心C和第一投射点P1之间的距离即间隔距离L3，第二距离L2等于第一投射点P1和第二投射点P2之间的距离，根据所述第一距离L1、第二距离L2和间隔距离L3确定第一投射点和第二投射点之间的偏差角度，包括：确定转轴21的偏差角度，所述偏差角度等于arc tan(L2/L3)。本实施例仅需测定两个距离就可以直接测定驱动器的定位精度，操作简单。

在一些可选的实施例中，当所述电机2为伺服电机2时，还包括：

获取伺服电机2转动一圈所需要的第一驱动脉冲数；

根据所述第一驱动脉冲数确定伺服电机2转动所述偏差角度所需要的对应脉冲数。

具体的，驱动脉冲发送频率及发生周期设为固定值，设定电子齿轮比。若设定经过电子齿轮比后电机每转1圈需要10000个脉冲(第一脉冲数)；PLC上位机发送驱动脉冲，设定伺服驱动器电子齿轮比(经过电子齿轮比变速后伺服电机每转一圈后，需要10000个脉冲)，电机正转10圈(或其他圈数)，然后反转10圈后停止，利用三角函数关系就可以算出偏差角度A，因为10000个脉冲对应转动360°，所以对应脉冲数为A*1000/360。

可选的，本申请提出的方法，还包括：

重复多次驱动器控制电机2朝预设方向转动N圈，或者，重复多次先朝预设方向转动N圈再反向转动N圈；

在每一次转动N圈后测定偏差角度，或者，在每一次先朝预设方向转动N圈再反向转动N圈后测定偏差角度；

根据多次测量的偏差角度确定驱动器1的重复定位精度。

本实施例对应测定重复定位精度，即重复使用图2中的方法，反复测定偏差角度，从而确定重复定位精度。

在一些可选的实施例中，还包括：驱动器控制电机2重复多次朝预设方向转动N圈，或者，重复多次先朝预设方向转动N圈再反向转动N圈；

在每一次转动N圈后测定偏差角度和对应脉冲数，或者，在每一次先朝预设方向转动N圈再反向转动N圈后测定偏差角度和对应脉冲数；

根据多次测定的偏差角度和对应脉冲数确定驱动器1的重复定位精度。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种驱动器定位精度检测装置，其特征在于，包括：驱动器(1)和电机(2)，还包括第一投射板(3)或第二投射板；

所述驱动器(1)，与所述电机(2)通讯连接，用于控制所述电机(2)转动；

所述电机(2)的转轴(21)上设置有激光发射器(4)，所述激光发射器(4)用于沿所述转轴(21)的径向所述转轴(21)的外侧发射激光，当所述转轴(21)转动时所述激光的发射方向随之转动；

所述第一投射板(3)，平行于所述转轴(21)设置，在所述转轴(21)开始转动和结束转动时，所述激光发射器(4)发出的激光投射在所述激光投射板上；

所述第二投射板，设置在所述电机(2)转轴(21)的一侧，所述第二投射板朝向所述电机(2)的一侧上设置有刻度区，在所述转轴(21)开始转动和结束转动时，所述激光发射器(4)发出的激光投射在所述刻度区，其中，所述刻度区上的刻度值用于表示所述激光投射到该刻度值时转轴(21)相对于预设位置的转动角度。

2.根据权利要求1所述的驱动器定位精度检测装置，其特征在于，

所述电机(2)为伺服电机；

所述驱动器(1)包括上位机和伺服驱动器；

所述上位机，用于为伺服驱动器提供驱动脉冲；

所述伺服驱动器，分别与所述上位机和伺服电机电连接，用于接收所述驱动脉冲，并根据所述驱动脉冲和电子齿轮比控制所述伺服电机转动。

3.根据权利要求1或2所述的驱动器定位精度检测装置，其特征在于，

所述第二投射板为透明弧形板，所述透明弧形板罩设在所述转轴(21)外侧。

4.一种驱动器定位精度检测方法，采用如权利要求1-2任一项所述的驱动器定位精度检测装置，所述驱动器定位检测装置包括第一投射板(3)，其特征在于，包括：

确定电机(2)未转动时激光发射器(4)发出的激光在所述第一投射板(3)的第一投射点；

驱动器(1)控制电机(2)朝预设方向转动N圈，或者，先朝预设方向转动N圈再反向转动N圈；

确定电机(2)转动后激光在所述第一投射板(3)上的第二投射点；

获取所述第一投射点到转轴投影的第一距离L1，所述第二投射点到转轴投影的第二距离L3，所述转轴(21)到所述第一投射板(3)之间的间隔距离L3；

根据所述第一距离L1、第二距离L2和间隔距离L3确定第一投射点和第二投射点之间的偏差角度；

其中，所述转轴投影为所述转轴(21)在所述第一投射板(3)上的投影。

5.根据权利要求4所述的驱动器定位精度检测方法，其特征在于，根据所述第一距离L1、第二距离L2和间隔距离L3确定第一投射点和第二投射点之间的偏差角度；

包括：确定转轴(21)的起始角度，所述起始角度等于arc tan(L1/L3)；

确定转轴(21)的终止角度，所述终止角度等于arc tan(L2/L3)；

用所述起始角度和终止角度的差值绝对值作为偏差角度。

6.根据权利要求4所述的驱动器定位精度检测方法，其特征在于，

所述第一位点与所述转轴(21)的连线垂直于所述投影板，所述第一距离为零；

根据所述第一距离L1、第二距离L2和间隔距离L3确定第一投射点和第二投射点之间的偏差角度，包括：确定偏差角度，所述偏差角度等于arc tan(L2/L3)。

7.根据权利要求4-6任一项所述的驱动器定位精度检测方法，其特征在于，

当所述电机(2)为伺服电机(2)时，还包括：

获取伺服电机(2)转动一圈所需要的第一驱动脉冲数；

根据所述第一驱动脉冲数确定伺服电机(2)转动所述偏差角度所需要的对应脉冲数。

8.根据权利要求4-7所述的驱动器定位精度检测方法，其特征在于，还包括：

重复多次驱动器控制电机(2)朝预设方向转动N圈，或者，重复多次先朝预设方向转动N圈再反向转动N圈；

在每一次转动N圈后测定偏差角度，或者，在每一次先朝预设方向转动N圈再反向转动N圈后测定偏差角度；

根据多次测量的偏差角度确定驱动器(1)的重复定位精度。

9.根据权利要求7所述的驱动器定位精度检测方法，其特征在于，还包括：

驱动器控制电机(2)重复多次朝预设方向转动N圈，或者，重复多次先朝预设方向转动N圈再反向转动N圈；

在每一次转动N圈后测定偏差角度和对应脉冲数，或者，在每一次先朝预设方向转动N圈再反向转动N圈后测定偏差角度和对应脉冲数；

根据多次测定的偏差角度和对应脉冲数确定驱动器(1)的重复定位精度。