CN110398261B - 一种绝对值编码器线性度校验装置及校验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种绝对值编码器线性度校验装置，包括固定支架，固定支架与底座连接，标定绝对值编码器和待校验绝对值编码器的旋转部分通过连接机构连接。还提供一种绝对值编码器线性度校验方法，包括步骤一、在标定绝对值编码器的旋转部分和非旋转部分分别设置第一标记和第二标记；步骤二、对标定绝对值编码器进行线性度测定；步骤三、将标定绝对值编码器与待校验绝对值编码器通过校验装置连接；步骤四、旋转连接机构，通过标定绝对值编码器与待校验绝对值编码器编码值来判断待校验绝对值编码器的线性度是否正常正常。该校验装置及方法进绝对值编码器线性度校验时不需要人工实地测距，大大缩短了校验时间，并保障了检修人员的人身安全。

Description

一种绝对值编码器线性度校验装置及校验方法

技术领域

本发明涉及闸门开度仪，具体涉及一种绝对值编码器线性度校验装置及校验方法。

背景技术

闸门内置式开度仪是一种利用活塞杆伸缩运动达到测量闸门位移为目的的装置,是液压启闭机中重要的传感器部件。闸门内置式开度仪由绝对值编码器、钢丝绳和卷筒组成，其中钢丝绳带动卷筒旋转，卷筒轴一端通过联轴器与旋转编码器相连，绝对值编码器与卷筒同步旋转，从而完成了从活塞杆伸缩的直线位移量到旋转编码器所产生格雷码信号的转换过程，最后通过专用电缆线把信号发送至液压启闭机开度显控系统，实现对闸门开度数字化显示和液压启闭机的自动化控制。

闸门内置式开度仪的显控系统如图5所示包括CPU模块、位置模块、DO模块以及触摸屏组成，位置模块与绝对值编码器连接。目前，闸门内置式开度仪中绝对值编码器线性度校验方法是通过人工手动动门后，基于人工皮尺测距或激光测距仪测距后与闸门开度显控系统计算出的闸门开度值之间的关系曲线进行线性度判断。上述校验方法存在以下缺陷：（1）人工皮尺测距或激光测距仪测距时随机性较大，故测量结果和被测量真实值之间总会存在或多或少的偏差，其偏差值对绝对值编码器的线性度判断产生干扰。（2）人工测距时，需手动测量闸门动作距离，而闸门工作环境十分恶劣，闸门动作过程中可能造成人身伤害，进而不方便检修人员进行实地测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种绝对值编码器线性度校验装置及校验方法，该校验装置及方法进行闸门内置式开度仪绝对值编码器线性度校验时不需要人工实地测距，大大缩短了校验时间，并保障了检修人员的人身安全。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种绝对值编码器线性度校验装置，包括分别与标定绝对值编码器和待校验绝对值编码器连接的固定支架，固定支架与底座连接，标定绝对值编码器和待校验绝对值编码器的旋转部分通过连接机构连接。

优选的方案中，所述连接机构包括连接器和两个连接头，连接头包括连接头本体，连接头本体一端设有与标定绝对值编码器或待校验绝对值编码器的旋转部分配合的连接头卡扣，连接头另一端设有连接螺纹段，连接器的两端设有与连接螺纹段配合的螺纹槽。

优选的方案中，所述固定支架包括与标定绝对值编码器或待校验绝对值编码器的非旋转部分连接的第一连接板，第一连接板通过第二连接板与第三连接板连接，第三连接板与底座连接。

优选的方案中，所述底座包括支架和设置在支架上的竖直滑槽。

进一步的方案中，所述支架包括支撑部和设置在支撑部上的支撑板，竖直滑槽设置在支撑板上。

本发明还提供一种绝对值编码器线性度校验方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、在标定绝对值编码器的旋转部分和非旋转部分分别设置第一标记和第二标记，第一标记和第二标记能够位于同一平面上；

步骤二、对标定绝对值编码器进行线性度测定；

步骤三、将标定绝对值编码器与待校验绝对值编码器通过校验装置连接；

步骤四、手动旋转连接机构，使标定绝对值编码器与待校验绝对值编码器同时转动，标定绝对值编码器的编码值为y1，待校验绝对值编码器的编码码值为y2，若|y1-y2|≠0时，待校验绝对值编码器的线性度异常，若|y1-y2|=0时，待校验绝对值编码器的线性度正常。

优选的方案中，步骤二中，将标定绝对值编码器与开度仪的位置模块连接，手动旋转标定绝对值编码器的旋转部分，当第一标记和第二标记位于同一平面时，记为一圈并记录开度仪显示闸门开度值数据h，闸门开度计算值为H，当|H-h|＜10mm，标定绝对值编码器线性度正常。

进一步的方案中，闸门开度计算值为H=（data-data1）*a+b，其中data为编码器的零值，data1为编码器的当前值，a为开度系数标定值，b为开度偏移量。

优选的方案中，所述步骤一中开度仪的DO模块与继电器的常开节点连接，继电器与报警灯组成电路回路。

本发明提供的一种绝对值编码器线性度校验装置及校验方法，通过校验装置实现标定绝对值编码器与待校验绝对值编码器的旋转部分同步转动，两个绝对值编码器的旋转方向不同，故编码码值增减的大小方向也不同，若旋转期间两者编码码值始终为零，则认为待校验绝对值编码器线性度正常，若旋转期间两者编码码值部分区间不为零，则认为待校验绝对值编码器线性度异常，利用该装置及方法进行校验时不需要人工实地测距，大大缩短了校验时间，并保障了检修人员的人身安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的校验装置的结构示意图；

图2为底座的结构示意图；

图3为连接头卡扣的分布示意图；

图4为标定绝对值编码器的安装示意图；

图5为绝对值编码器与开度仪的显控系统的接线示意图；

图6为绝对值编码器与位置模块的接线示意图；

图中：标定绝对值编码器1，待校验绝对值编码器2，固定支架3，底座4，连接器5，连接头6，位置模块7，DO模块8，继电器9，报警灯10，CPU模块11，触摸屏12，第一标记101，第二标记102，第一连接板301，第二连接板302，第三连接板303，竖直滑槽401，支撑部402，支撑板403，螺纹槽501，连接头本体601，连接头卡扣602，连接螺纹段603。

具体实施方式

如图1~3所示，一种绝对值编码器线性度校验装置，包括分别与标定绝对值编码器1和待校验绝对值编码器2连接的固定支架3，具体的，所述固定支架3为两组，每一组固定支架3包括与标定绝对值编码器1或待校验绝对值编码器2的非旋转部分连接的第一连接板301，第一连接板301通过螺栓与编码器的非旋转部分连接，第一连接板301通过第二连接板302与第三连接板303连接，第三连接板303与底座4通过螺栓连接。标定绝对值编码器1和待校验绝对值编码器2的旋转部分通过连接机构连接。

具体的，如图1和3所示，所述连接机构包括连接器5和两个连接头6，连接头6包括连接头本体601，连接头本体601一端设有与标定绝对值编码器1或待校验绝对值编码器2的旋转部分配合的连接头卡扣602，连接头6另一端设有连接螺纹段603，连接器5的两端设有与连接螺纹段603配合的螺纹槽501。

通过转动连接机构实现标定绝对值编码器1与待校验绝对值编码器2的同时转动。

优选的，如图2所示，所述底座4包括支架和设置在支架上的竖直滑槽401。与固定支架3连接的螺栓穿过竖直滑槽401，通过调整螺栓的位置调节，实现标定绝对值编码器1和待校验绝对值编码器2的高度调节，保证标定绝对值编码器1和待校验绝对值编码器2在同一水平位置。

所述支架包括支撑部402和设置在支撑部402上的支撑板403，竖直滑槽401设置在支撑板403上。在本实施例中支撑部402为三角形结构，提高支撑稳定性。

本发明还提供一种绝对值编码器线性度校验方法，包括以下步骤：

步骤一、如图4所示，在标定绝对值编码器1的旋转部分和非旋转部分分别设置第一标记101和第二标记102，第一标记101和第二标记102能够位于同一平面上；

步骤二、对标定绝对值编码器1进行线性度测定，将标定绝对值编码器1与开度仪的位置模块7连接，具体的连接线路图如图6所示，通过时钟和数据两个信号串行方式来传输数据，在本实施例中，位置模块7选用西门子SM 338位置模块，手动旋转标定绝对值编码器1的旋转部分，当第一标记101和第二标记102位于同一平面时，记为一圈并记录开度仪显控系统的触摸屏12显示闸门开度值数据h，在本实施例中，触摸屏12型号为6AV2124-0GC01-0AX0，闸门开度计算值为H，当|H-h|＜10mm时，即认为标定绝对值编码器1的线性度正常。闸门开度计算值为H=（data-data1）*a+b，其中data为编码器的零值，data1为编码器的当前值，a为开度系数标定值，b为开度偏移量。

标定绝对值编码器1选定德国倍加福（P+F） ASM58N-F2AK1A0GN-1213为例，由型号可知其圈数位数为12，单圈位数为13，即编码总精度为25位。对西门子SM 338模块进行参数配置时，选用25位分辨率的多转编码器，不启用输入过滤器，直接接收来自传感器的检测值。SM 338参数配置中设置Position[0-12]为0，steps/revolutions为8192，即数据有效位数右对齐，无附加位右移移出，单圈编码值为8192（2¹³）。

西门子SM 338位置模块可以实时采集当前绝对值编码器的码值，其中输入、输出初始模板地址为304，使用命令“PID304”读取数据区，当设置为格雷码时，模块自动将格雷码转换为二进制码，存储在起始地址为304的双字中，该值即为标定绝对值编码器1的当前码值。首先，将标定绝对值编码器1的当前码值置为编码器的零值data，然后，手动旋转标定绝对值编码器1的旋转部分，绝对值编码器1的当前值data1随即发生变化，因绝对值编码器和闸门内置式开度仪出厂参数固定，故绝对值编码器旋转一圈所对应的单圈测量行程固定，即编码器旋转一圈所对应的闸门开度值固定，由于该型号的绝对型编码器旋转一周的实际动作距离为738.27mm，且采用的绝对型编码器1的单圈精度为13位，故该绝对型编码器的测量精度为738.27mm/2¹³=738.27mm/8192=0.09mm，此值即为闸门开度系数标定值a，因开度值整定的需要，可在实际开度上加入偏移量b，b值可根据实际情况进行相应设定。

步骤三、将标定绝对值编码器1与待校验绝对值编码器2通过校验装置连接，具体的，将标定绝对值编码器1与待校验绝对值编码器2通过固定支架3固定在底座4上，标定绝对值编码器1与待校验绝对值编码器2的旋转部分通过连接机构连接。

步骤四、手动旋转连接机构，使标定绝对值编码器1与待校验绝对值编码器2同时转动，左右两端绝对值编码器的旋转方向不同，故编码码值增减的大小方向也不同，若旋转期间两者编码码值始终为零，则认为待校验绝对值编码器2线性度正常，若旋转期间两者编码码值部分区间不为零，则认为待校验绝对值编码器2线性度异常，标定绝对值编码器1的编码值为y1，待校验绝对值编码器2的编码值为y2，若|y1-y2|≠0时，待校验绝对值编码器的线性度异常，若|y1-y2|=0时，待校验绝对值编码器2的线性度正常。

所述步骤一中开度仪的DO模块8与继电器9的常开节点连接，继电器9与报警灯10组成电路回路。DO模块8选用型号为6ES7322-1BL00-0AA0，当|y1-y2|≠0时，继电器9动作控制报警灯10启动，起到警示作用。

本发明首先基于手工标定的方法进行标定绝对值编码器的位置标定，再通过手动旋转标定绝对值编码器记录多组数据并与计算值进行误差比较的方法，进行标定绝对值编码器的初始标定工作，再通过绝对值编码器线性度校验装置实现待校验同型号绝对值编码器线性度的快速校验。绝对值编码器线性度校验装置能够匹配市场上各种型号的编码器接口，针对不同型号的绝对值编码器加工与之匹配的连接头，能够实现编码器的快速拆装。该方法避免了检修人员现地测量闸门开度，保障了检修人员的人身安全，通过与开度显控系统连接能够实现绝对值编码器的快速校验。

Claims (7)

1.一种绝对值编码器线性度校验装置，其特征在于：包括分别与标定绝对值编码器（1）和待校验绝对值编码器（2）连接的固定支架（3），固定支架（3）与底座（4）连接，所述底座（4）包括支架和设置在支架上的竖直滑槽（401），与固定支架（3）连接的螺栓穿过竖直滑槽（401），标定绝对值编码器（1）和待校验绝对值编码器（2）的旋转部分通过连接机构连接，所述连接机构包括连接器（5）和两个连接头（6），连接头（6）包括连接头本体（601），连接头本体（601）一端设有与标定绝对值编码器（1）或待校验绝对值编码器（2）的旋转部分配合的连接头卡扣（602），连接头（6）另一端设有连接螺纹段（603），连接器（5）的两端设有与连接螺纹段（603）配合的螺纹槽（501）。

2.根据权利要求1所述的一种绝对值编码器线性度校验装置，其特征在于：所述固定支架（3）包括与标定绝对值编码器（1）或待校验绝对值编码器（2）的非旋转部分连接的第一连接板（301），第一连接板（301）通过第二连接板（302）与第三连接板（303）连接，第三连接板（303）与底座（4）连接。

3.根据权利要求1所述的一种绝对值编码器线性度校验装置，其特征在于：所述支架包括支撑部（402）和设置在支撑部（402）上的支撑板（403），竖直滑槽（401）设置在支撑板（403）上。

4.一种绝对值编码器线性度校验方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、在标定绝对值编码器（1）的旋转部分和非旋转部分分别设置第一标记（101）和第二标记（102），第一标记（101）和第二标记（102）能够位于同一平面上；

步骤二、对标定绝对值编码器（1）进行线性度测定；

步骤三、将标定绝对值编码器（1）与待校验绝对值编码器（2）通过校验装置连接；

步骤四、手动旋转连接机构，使标定绝对值编码器（1）与待校验绝对值编码器（2）同时转动，标定绝对值编码器（1）的编码值为y1，待校验绝对值编码器（2）的编码码值为y2，若|y1-y2|≠0时，待校验绝对值编码器的线性度异常，若|y1-y2|=0时，待校验绝对值编码器（2）的线性度正常。

5.根据权利要求4所述的一种绝对值编码器线性度校验方法，其特征在于：步骤二中，将标定绝对值编码器（1）与开度仪的位置模块（7）连接，手动旋转标定绝对值编码器（1）的旋转部分，当第一标记（101）和第二标记（102）位于同一平面时，记为一圈并记录开度仪显示闸门开度值数据h，闸门开度计算值为H，当|H-h|＜10mm，标定绝对值编码器（1）线性度正常。

6.根据权利要求5所述的一种绝对值编码器线性度校验方法，其特征在于：闸门开度计算值为H=（data-data1）*a+b，其中data为编码器的零值，data1为编码器的当前值，a为开度系数标定值，b为开度偏移量。

7.根据权利要求4所述的一种绝对值编码器线性度校验方法，其特征在于：所述步骤一中开度仪的DO模块（8）与继电器（9）的常开节点连接，继电器（9）与报警灯（10）组成电路回路。