CN112985808A - 一种磁悬浮轴承中心点的校准方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁悬浮轴承中心点的校准方法和装置，涉及磁悬浮设备的技术领域，包括：采集目标传感器的传感器信号在第一预设电压范围内的第一模拟电压值，目标传感器用于采集磁悬浮轴承的位置信息，第一模拟电压值包括：磁悬浮轴承多次运动至顶端时的模拟电压值和磁悬浮轴承多次运动至底端时的模拟电压值；基于第一模拟电压值和第二预设电压范围，确定出传感器信号的目标参数，目标参数包括：信号放大倍数和信号偏置参数；将目标参数发送给程控模块，以使程控模块控制目标传感器向控制器发送第二模拟电压值；基于第二模拟电压值，确定出磁悬浮轴承的中心点，解决了现有技术中需要通过人工调整传感器才能寻找到磁悬浮轴承中心点的技术问题。

Description

一种磁悬浮轴承中心点的校准方法和装置

技术领域

本发明涉及磁悬浮设备的技术领域，尤其是涉及一种磁悬浮轴承中心点的校准方法和装置。

背景技术

在现有磁悬浮轴承（例磁悬浮分子泵，磁悬浮高速电机）控制过程中，下述文中以磁悬浮分子泵为例进行说明，磁悬浮高速电机同样适用，需要将磁悬浮（分子泵）控制器与磁悬浮轴承（分子泵）进行一对一的匹配，匹配主要是对磁悬浮轴承控制器内部传感器与磁悬浮分子泵轴承进行一对一的调整，需要人工调整磁悬浮传感器寻找磁悬浮分子泵轴承的中心点，该调整过程轴承不能够自动识别并进行调整，整个过程需要人为参与，并且在磁悬浮轴承安装精度不高的情况下需要对传感器的调整更加复杂，步骤繁琐耗时耗力，产品一致性不高，做不到磁悬浮轴承控制器的通用性。

针对上述问题，还未提出有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种磁悬浮轴承中心点的校准方法和装置，以缓解了现有技术中需要通过人工调整传感器才能寻找到磁悬浮轴承中心点的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种磁悬浮轴承中心点的校准方法，包括：采集目标传感器的传感器信号在第一预设电压范围内的第一模拟电压值，其中，所述目标传感器用于采集磁悬浮轴承的位置信息，所述第一模拟电压值包括：所述磁悬浮轴承多次运动至顶端时的模拟电压值和所述磁悬浮轴承多次运动至底端时的模拟电压值；基于所述第一模拟电压值和第二预设电压范围，确定出所述传感器信号的目标参数，其中，所述目标参数包括：信号放大倍数和信号偏置参数；将所述目标参数发送给程控模块，以使所述程控模块控制所述目标传感器向所述控制器发送第二模拟电压值，其中，所述第二模拟电压值处于所述第二预设电压范围内；基于所述第二模拟电压值，确定出所述磁悬浮轴承的中心点。

进一步地，所述第一预设电压范围为-12V至12V；所述第二预设电压范围为-5V至5V。

进一步地，基于所述第一模拟电压值和第二预设电压范围，确定出所述传感器信号的目标参数，包括：计算所述磁悬浮轴承多次运动至顶端时的模拟电压值的均值，得到第一均值；计算所述磁悬浮轴承多次运动至底端时的模拟电压值的均值，得到第二均值；基于所述第一均值，所述第二均值和所述第二预设电压范围，计算出所述信号放大倍数；基于所述第一均值和所述第二均值，计算出所述信号偏置参数。

进一步地，所述信号放大倍数A=| M/ (VB - VT) |，其中，M为所述第二预设电压范围的绝对值，VT为所述第一均值，VB为所述第二均值；所述信号偏置参数O = | (VB - |(VB - VT) / 2|) | ，或，所述信号偏置参数O = | (VT + | (VB - VT) / 2|) | 。

进一步地，基于所述第二模拟电压值，确定出所述磁悬浮轴承的中心点，包括：在所述第二模拟电压为0的情况下，将所述第二模拟电压对应的位置信息确定为所述磁悬浮轴承的中心点的位置信息。

第二方面，本发明实施例还提供了一种磁悬浮轴承中心点的校准装置，包括：控制器和程控模块，其中，所述控制器，用于采集目标传感器的传感器信号在第一预设电压范围内的第一模拟电压值，其中，所述目标传感器用于采集磁悬浮轴承的位置信息，所述第一模拟电压值包括：所述磁悬浮轴承多次运动至顶端时的模拟电压值和所述磁悬浮轴承多次运动至底端时的模拟电压值；所述控制器，用于基于所述第一模拟电压值和第二预设电压范围，确定出所述传感器信号的目标参数，其中，所述目标参数包括：信号放大倍数和信号偏置参数；所述程控模块，用于获取控制器发送的所述目标参数，控制所述目标传感器向所述控制器发送第二模拟电压值，其中，所述第二模拟电压值处于所述第二预设电压范围内；所述控制器，用于基于所述第二模拟电压值，确定出所述磁悬浮轴承的中心点。

进一步地，所述装置还包括：模数转换器，用于将所述目标传感器发送的传感器信号转换为模拟电压值，并将所述模拟电压值发送给所述控制器。

进一步地，所述装置还包括：数模转换器和功率放大器，其中，所述数模转换器，用于在所述控制器的控制信号，向所述功率放大器输入所述控制信号对应的电压信号；所述功率放大器，用于根据所述电压信号，向所述磁悬浮轴承输出对应的电流。

进一步地，所述控制器，还用于在采集目标传感器的传感器信号在第一预设电压范围内的第一模拟电压值之前，对所述程控模块进行初始化；所述程控模块，在完成初始化之后，控制所述目标传感器向所述控制器发送所述第一模拟电压值。

进一步地，所述装置还包括：非易失存储模块，用于存储所述目标参数。

在本发明实施例中，通过采集目标传感器的传感器信号在第一预设电压范围内的第一模拟电压值，目标传感器用于采集磁悬浮轴承的位置信息，第一模拟电压值包括：磁悬浮轴承多次运动至顶端时的模拟电压值和磁悬浮轴承多次运动至底端时的模拟电压值；基于第一模拟电压值和第二预设电压范围，确定出传感器信号的目标参数，目标参数包括：信号放大倍数和信号偏置参数；将目标参数发送给程控模块，以使程控模块控制目标传感器向控制器发送第二模拟电压值；基于第二模拟电压值，确定出磁悬浮轴承的中心点，达到了自动寻找并计算磁悬浮轴承中心点的目的，进而解决了现有技术中需要通过人工调整传感器才能寻找到磁悬浮轴承中心点的技术问题，从而实现了无需对每个磁悬浮分子泵轴承控制器与分子泵进行一对一的调整，实现同一型号的磁悬浮分子泵不同的控制器可以进行互换的技术效果。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种磁悬浮轴承中心点的校准装置的示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种磁悬浮轴承中心点的校准装置的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种磁悬浮轴承中心点的校准方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

根据本发明实施例，提供了一种磁悬浮轴承中心点的校准装置的实施例。

图1是根据本发明实施例的一种磁悬浮轴承中心点的校准装置的示意图，如图1所示，该装置包括：控制器10和程控模块20。

所述控制器10，用于采集目标传感器的传感器信号在第一预设电压范围内的第一模拟电压值，其中，所述目标传感器用于采集磁悬浮轴承的位置信息，所述第一模拟电压值包括：所述磁悬浮轴承多次运动至顶端时的模拟电压值和所述磁悬浮轴承多次运动至底端时的模拟电压值；

需要说明的是，上述的第一预设电压范围一般是-12V至12V。

所述控制器10，用于基于所述第一模拟电压值和第二预设电压范围，确定出所述传感器信号的目标参数，其中，所述目标参数包括：信号放大倍数和信号偏置参数；

需要说明的是，上述的第二预设电压范围为一般为-5V至5V。

优选的，上述磁悬浮轴承多次运动至顶端时的模拟电压值和磁悬浮轴承多次运动至底端时的模拟电压值中的多次一般为3次。

所述程控模块20，用于获取控制器发送的所述目标参数，控制所述目标传感器向所述控制器发送第二模拟电压值，其中，所述第二模拟电压值处于所述第二预设电压范围内；

所述控制器10，用于基于所述第二模拟电压值，确定出所述磁悬浮轴承的中心点。

在本发明实施例中，通过采集目标传感器的传感器信号在第一预设电压范围内的第一模拟电压值，目标传感器用于采集磁悬浮轴承的位置信息，第一模拟电压值包括：磁悬浮轴承多次运动至顶端时的模拟电压值和磁悬浮轴承多次运动至底端时的模拟电压值；基于第一模拟电压值和第二预设电压范围，确定出传感器信号的目标参数，目标参数包括：信号放大倍数和信号偏置参数；将目标参数发送给程控模块，以使程控模块控制目标传感器向控制器发送第二模拟电压值；基于第二模拟电压值，确定出磁悬浮轴承的中心点，达到了自动寻找并计算磁悬浮轴承中心点的目的，进而解决了现有技术中需要通过人工调整传感器才能寻找到磁悬浮轴承中心点的技术问题，从而实现了无需对每个磁悬浮分子泵轴承控制器与分子泵进行一对一的调整，实现同一型号的磁悬浮分子泵不同的控制器可以进行互换的技术效果。

需要说明的是，所述控制器还用于在采集目标传感器的传感器信号在第一预设电压范围内的第一模拟电压值之前，对所述程控模块进行初始化；所述程控模块在完成初始化之后，控制所述目标传感器向所述控制器发送所述第一模拟电压值。

在本发明实施例中，如图2所示，所述装置还包括：

模数转换器30，用于将所述目标传感器发送的传感器信号转换为模拟电压值，并将所述模拟电压值发送给所述控制器。

在本发明实施例中，如图2所示，所述装置还包括：数模转换器40和功率放大器50。

所述数模转换器40，用于在所述控制器的控制信号，向所述功率放大器输入所述控制信号对应的电压信号；

所述功率放大器50，用于根据所述电压信号，向所述磁悬浮轴承输出对应的电流。

在本发明实施例中，如图2所示，所述装置还包括：

非易失存储模块60，用于存储所述目标参数。

下面将结合图1和图2对上述装置进行说明。

首先，需要说明的是，程控模块可以分为程控偏置模块和程控放大模块。

在控制器初始化过程中需要先将磁悬浮轴承目标传感器信号的偏置模块设置为0，放大倍数模块设置为1，保证在初始化过程中偏置参数与放大倍数对磁悬浮轴承位置信号的影响为0。

由于在为进行传感器调整之前，目标传感器信号的范围不确定，可能是0V到+12V也可能是-12V到0V，所以初始化模数转换器模块的采样范围为±12V，以保证模数转换器的采样范围能够采样到传感器信号可能产生的信号范围。

模数转换器模块的采样范围可通过控制器的IO进行切换，以轴向方向为例，控制器通过控制数模转换器输出电压信号控制功率放大器模块输出相应的电流，数模转换器模块输出信号为正负10V，控制器内部通过PID控制器控制数模转换器输出从0到10V，并不断采集传感器位置信号。

此时轴承向顶端运动，在判断相邻两次采样的传感器信号不变时说明转子已经到达顶端，功放停止输出，执行三次此过程，此时记录三次的传感器信号为Vt1，Vt2，Vt3；同理，控制磁悬浮轴承向下运动到底端，此时三次的传感器信号为Vb1，Vb2，Vb3。

需要说明的是，控制器中还可以内置PID控制模块， PID控制模块的输出是为了防止在直接将轴承吸到顶端或底端是产生震荡，影响目标传感器信号的采样准确性。

磁悬浮目标传感器的传感器信号的调整目标是±5V，目标传感器顶端信号平均电压VT，底端信号电压平均VB;由于磁悬浮轴承安装精度问题，无法保证 | VT-VB | = 10V，所以需要放大倍数来对磁悬浮位置传感器信号进行放大和缩小以保证 | VT-VB | = 10V。

VT = (Vt1 + Vt2 + Vt3) / 3;

VB = (Vb1+ Vb2 +Vb3) / 3;

信号放大倍数为A = |M / (VB-VT) |；

需要说明的是，在第二预设电压范围-5V-5V时，M=10。

信号偏置参数O = | (VB - | (VB - VT) / 2|) | ;或信号偏置参数O = | (VT+ | (VB - VT) / 2|) | ;

控制器通过输出信号放大倍数A和信号偏置参数O，并将信号偏置参数及信号放大倍数的参数存储在非易失存储模块中。

在得到的最终信号范围为±5V的传感器信号（即，第二模拟电压值）之后，将第二模拟电压值为0V时的位置确定为磁悬浮轴承的中心位置，此时将模数转换器的采样范围切换为±5V采样范围，此时模数转换器对磁悬浮位置传感器的分辨率最高控制效果最好。

通过上述装置，解决了磁悬浮轴承控制器通用性问题，无需对每个磁悬浮分子泵控制器与分子泵进行一对一的调整，实现同一型号的磁悬浮分子泵不同的控制器可以进行互换。

上述装置还能够实现磁悬浮轴承自动寻找并计算磁悬浮轴承中心点，精度高，速度快，控制稳定，同时提高了生产效率，降低人工生产成本，省去了生产过程中人工调整磁悬浮轴承传感器的操作步骤。

实施例二：

本发明实施例还提供了一种磁悬浮轴承中心点的校准方法，该上述实施例一中的磁悬浮轴承中心点的校准装置用于执行该磁悬浮轴承中心点的校准方法，以下是本发明实施例提供的磁悬浮轴承中心点的校准方法的具体介绍。

如图3所示，图3为上述磁悬浮轴承中心点的校准的流程图，该磁悬浮轴承中心点的校准方法包括：

步骤S102，采集目标传感器的传感器信号在第一预设电压范围内的第一模拟电压值，其中，所述目标传感器用于采集磁悬浮轴承的位置信息，所述第一模拟电压值包括：所述磁悬浮轴承多次运动至顶端时的模拟电压值和所述磁悬浮轴承多次运动至底端时的模拟电压值；

步骤S104，基于所述第一模拟电压值和第二预设电压范围，确定出所述传感器信号的目标参数，其中，所述目标参数包括：信号放大倍数和信号偏置参数。

步骤S106，将所述目标参数发送给程控模块，以使所述程控模块控制所述目标传感器向所述控制器发送第二模拟电压值，其中，所述第二模拟电压值处于所述第二预设电压范围内；

步骤S108，基于所述第二模拟电压值，确定出所述磁悬浮轴承的中心点。

在本发明实施例中，通过采集目标传感器的传感器信号在第一预设电压范围内的第一模拟电压值，目标传感器用于采集磁悬浮轴承的位置信息，第一模拟电压值包括：磁悬浮轴承多次运动至顶端时的模拟电压值和磁悬浮轴承多次运动至底端时的模拟电压值；基于第一模拟电压值和第二预设电压范围，确定出传感器信号的目标参数，目标参数包括：信号放大倍数和信号偏置参数；将目标参数发送给程控模块，以使程控模块控制目标传感器向控制器发送第二模拟电压值；基于第二模拟电压值，确定出磁悬浮轴承的中心点，达到了自动寻找并计算磁悬浮轴承中心点的目的，进而解决了现有技术中需要通过人工调整传感器才能寻找到磁悬浮轴承中心点的技术问题，从而实现了无需对每个磁悬浮分子泵轴承控制器与分子泵进行一对一的调整，实现同一型号的磁悬浮分子泵不同的控制器可以进行互换的技术效果。

优选的，所述第一预设电压范围为-12V至12V；所述第二预设电压范围为-5V至5V。

优选的，基于所述第一模拟电压值和第二预设电压范围，确定出所述传感器信号的目标参数，包括：计算所述磁悬浮轴承多次运动至顶端时的模拟电压值的均值，得到第一均值；计算所述磁悬浮轴承多次运动至底端时的模拟电压值的均值，得到第二均值；基于所述第一均值，所述第二均值和所述第二预设电压范围，计算出所述信号放大倍数；基于所述第一均值和所述第二均值，计算出所述信号偏置参数。

优选的，所述信号放大倍数A=| M/ (VB - VT) |，其中，M为所述第二预设电压范围的绝对值，VT为所述第一均值，VB为所述第二均值；所述信号偏置参数O = | (VB - |(VB - VT) / 2|) | ，或，所述信号偏置参数O = | (VT + | (VB - VT) / 2|) | 。

优选的，基于所述第二模拟电压值，确定出所述磁悬浮轴承的中心点，包括：在所述第二模拟电压为0的情况下，将所述第二模拟电压对应的位置信息确定为所述磁悬浮轴承的中心点的位置信息。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，又例如，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信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，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。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种磁悬浮轴承中心点的校准方法，其特征在于，应用于控制器，包括：

采集目标传感器的传感器信号在第一预设电压范围内的第一模拟电压值，其中，所述目标传感器用于采集磁悬浮轴承的位置信息，所述第一模拟电压值包括：所述磁悬浮轴承多次运动至顶端时的模拟电压值和所述磁悬浮轴承多次运动至底端时的模拟电压值；

基于所述第一模拟电压值和第二预设电压范围，确定出所述传感器信号的目标参数，其中，所述目标参数包括：信号放大倍数和信号偏置参数；

将所述目标参数发送给程控模块，以使所述程控模块控制所述目标传感器向所述控制器发送第二模拟电压值，其中，所述第二模拟电压值处于所述第二预设电压范围内；

基于所述第二模拟电压值，确定出所述磁悬浮轴承的中心点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述第一预设电压范围为-12V至12V；

所述第二预设电压范围为-5V至5V。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述第一模拟电压值和第二预设电压范围，确定出所述传感器信号的目标参数，包括：

计算所述磁悬浮轴承多次运动至顶端时的模拟电压值的均值，得到第一均值；

计算所述磁悬浮轴承多次运动至底端时的模拟电压值的均值，得到第二均值；

基于所述第一均值，所述第二均值和所述第二预设电压范围，计算出所述信号放大倍数；

基于所述第一均值和所述第二均值，计算出所述信号偏置参数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述信号放大倍数A=| M/ (VB - VT) |，其中，M为所述第二预设电压范围的绝对值，VT为所述第一均值，VB为所述第二均值；

所述信号偏置参数O = | (VB - | (VB - VT) / 2|) | ，或，所述信号偏置参数O = |(VT + | (VB - VT) / 2|) | 。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述第二模拟电压值，确定出所述磁悬浮轴承的中心点，包括：

在所述第二模拟电压为0的情况下，将所述第二模拟电压对应的位置信息确定为所述磁悬浮轴承的中心点的位置信息。

6.一种磁悬浮轴承中心点的校准装置，其特征在于，包括：控制器和程控模块，其中，

所述控制器，用于采集目标传感器的传感器信号在第一预设电压范围内的第一模拟电压值，其中，所述目标传感器用于采集磁悬浮轴承的位置信息，所述第一模拟电压值包括：所述磁悬浮轴承多次运动至顶端时的模拟电压值和所述磁悬浮轴承多次运动至底端时的模拟电压值；

所述控制器，用于基于所述第一模拟电压值和第二预设电压范围，确定出所述传感器信号的目标参数，其中，所述目标参数包括：信号放大倍数和信号偏置参数；

所述程控模块，用于获取控制器发送的所述目标参数，控制所述目标传感器向所述控制器发送第二模拟电压值，其中，所述第二模拟电压值处于所述第二预设电压范围内；

所述控制器，用于基于所述第二模拟电压值，确定出所述磁悬浮轴承的中心点。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

模数转换器，用于将所述目标传感器发送的传感器信号转换为模拟电压值，并将所述模拟电压值发送给所述控制器。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：数模转换器和功率放大器，其中，

所述数模转换器，用于在所述控制器的控制信号，向所述功率放大器输入所述控制信号对应的电压信号；

所述功率放大器，用于根据所述电压信号，向所述磁悬浮轴承输出对应的电流。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述控制器，还用于在采集目标传感器的传感器信号在第一预设电压范围内的第一模拟电压值之前，对所述程控模块进行初始化；

所述程控模块，在完成初始化之后，控制所述目标传感器向所述控制器发送所述第一模拟电压值。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

非易失存储模块，用于存储所述目标参数。

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