CN114636843B - 基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别方法和装置，其中，传感器模块通过磁铁吸附在牵引电机的联轴节上，该基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别方法包括以下步骤：在控制牵引电机转动之前，通过传感器模块采集牵引电机平衡点所对应的第一角度；在控制牵引电机转动时，通过传感器模块持续采集牵引牵引电机的第二转动角度；将第二转动角度与第一角度进行比对，并根据比对结果判别牵引电机的转动方向。由此，能够准确判断出电机的转动方向。

Description

基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别方法和装置
技术领域
本发明涉及电机检测技术领域，具体涉及一种基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别方法和一种基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别装置。
背景技术
相关技术中，一般是采用阈值法对电机转动方向进行判别的，具体地，将倾角采样信息与正反两个方向的阈值进行对比，如果超过某一方向的阈值，则视为电机转向为此方向，否则视为电机静止。然而，在实际操作中，由于齿轮弹性，联轴节侧齿轮触碰到齿轮箱侧齿轮后会发生反弹，并在平衡点附近快速震荡。震荡范围取决于启动电机时齿轮的位置，如果在启动电机的时刻，联轴节侧齿轮已经接近齿轮箱侧齿轮齿面，则在电机转动方向上，齿轮将转动较小的角度后反弹，直至触碰到齿轮箱侧齿轮的另一侧齿面，造成了在电机转动方向上齿轮转动角度较小，而在反方向上转动角度较大的现象，因此，采用阈值法往往不能正确判断出电机的转动方向。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别方法，能够准确判断出电机的转动方向。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别方法，所述传感器模块通过磁铁吸附在所述牵引电机的联轴节上，所述牵引电机转向判别方法包括以下步骤：在控制所述牵引电机转动之前，通过所述传感器模块采集所述牵引电机平衡点所对应的第一角度；在控制所述牵引电机转动时，通过所述传感器模块持续采集所述牵引牵引电机的第二转动角度；将所述第二转动角度与所述第一角度进行比对，并根据比对结果判别所述牵引电机的转动方向。
所述通过所述传感器模块采集所述牵引电机平衡点所对应的第一角度，包括：获取所述传感器模块在第一预设时间内采集到的所述牵引电机的第一转动角度集；计算所述第一转动角度集中各转动角度的平均值以获取所述第一角度。
所述将所述转动角度与所述第一角度进行比对，并根据比对结果判别所述牵引电机的转动方向，包括：判断所述第二转动角度大于所述第一角度的第一持续时间是否大于或等于第二预设时间；如果所述第一持续时间大于或等于第二预设时间，则判别所述牵引电机的转动方向为正向；如果所述第一持续时间小于所述第二预设时间，则判断所述第二转动角度小于所述第一角度的第二持续时间是否大于或等于第三预设时间；如果所述第二持续时间大于或等于第三预设时间，则判别所述牵引电机的转动方向为负向。
所述传感器模块包括电路板以及设置在所述电路板正反两侧中间位置的第一传感器和第二传感器，其中，在通过所述第一传感器和所述第二传感器分别对所述牵引电机的角度进行采集后，对所述第一传感器的采样结果和所述第二传感器的采集结果进行基于模糊贴近度的数据融合处理，并将数据融合处理后的结果作为所述传感器模块的采集结果。
一种基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别装置，所述传感器模块通过磁铁吸附在所述牵引电机的联轴节上，所述牵引电机转向判别装置包括：第一获取模块，所述第一获取模块用于在控制所述牵引电机转动之前，通过所述传感器模块采集所述牵引电机平衡点所对应的第一角度；第二获取模块，所述第二获取模块用于在控制所述牵引电机转动时，通过所述传感器模块持续采集所述牵引牵引电机的第二转动角度；判别模块，所述判别模块用于将所述第二转动角度与所述第一角度进行比对，并根据比对结果判别所述牵引电机的转动方向。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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，实现上述的基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别方法。
一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别方法。
本发明的有益效果：
本发明能够准确判断出电机的转动方向。
附图说明
图1为本发明实施例的基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别方法的流程图；
图2为本发明实施例的基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别装置的方框示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
图1是根据本发明实施例的基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别方法的流程图。
其中，传感器模块通过磁铁吸附在牵引电机的联轴节上。
如图1所示，本发明实施例的基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别方法可包括以下步骤：
S1，在控制牵引电机转动之前，通过传感器模块采集牵引电机平衡点所对应的第一角度。
根据本发明的一个实施例，通过传感器模块采集牵引电机平衡点所对应的第一角度，包括：获取传感器模块在第一预设时间内采集到的牵引电机的第一转动角度集；计算第一转动角度集中各转动角度的平均值以获取第一角度。
具体而言，在控制牵引电机转动之前，可点击上位机软件“开始试验”按钮，此时，可通过传感器模块持续采集牵引电机平衡点所对应的第一转动角度，其中，可持续采集第一预设时间，例如，持续3s，并由所有的第一转动角度组成第一转动角度集。然后计算第一转动角度集中各转动角度的平均值，从而获取牵引电机平衡点所对应的第一角度。
其中，如果在采集过程中发生了较大的转动，则视为采集平衡点失败，需重新采集直至完成。
根据本发明的一个实施例，传感器模块包括电路板以及设置在电路板正反两侧中间位置的第一传感器和第二传感器，其中，在通过第一传感器和第二传感器分别对牵引电机的角度进行采集后，对第一传感器的采样结果和第二传感器的采集结果进行基于模糊贴近度的数据融合处理，并将数据融合处理后的结果作为传感器模块的采集结果。
具体而言，在通过传感器模块对牵引电机的转动角度进行采集时，可先通过第一传感器和第二传感器分别对牵引电机的角度进行采集，采集完成后，再对两个传感器采集的角度值进行基于模糊贴近度的数据融合处理。
具体地，首先，可计算第一传感器采集的角度值的平均值和方差值，以及第二传感器采集的角度值的平均值和方差值。其中，假设两个传感器分别采样k个角度值，第一传感器的采样值为z1,1、z1,2、……、z1,k，第二传感器的采样值为z2,1、z2,2、……、z2,k，则第一传感器的采样值的平均值方差值/>第二传感器的采样值的平均值/>方差值/>设角度值的目标估计值的平均值和标准差分别为z0和σ0，则/>
其次，计算模糊贴近度。依据模糊集合原理，第一传感器和第二传感器测量值分别用模糊集S1、S2表示，估计值用模糊集S0表示，则各模糊集的隶属度函数分别为：
模糊集S1与模糊集S0之间的相似度为：
模糊集S2与模糊集S0之间的相似度为：
β值越大则表示与S0约贴近，可将β(s1,s0)和β(s2,s0)作为各传感器的权重。
最后，进行数据融合。将权重进行归一化处理得到各传感器的权重：
由此，得到数据融合后的结果为：
z(k)＝ω1z1(k)+ω2z2(k)，
以此，可将数据融合后的结果z(k)作为传感器模块的采集结果。
由此，采用上述方式进行采集，相比于直接对两个传感器数据取平均数，能够使数据具有更高的稳定性和可靠性，当其中一个传感器出现故障或检测信号出现野值时，可以保证检测结果具有较高的精度，并且基于模糊贴近度的数据融合方法，不依赖于测量噪声，通用性强、实时性强、简单方便，另外，采用两个低精度的传感器进行数据融合可使测量精度提高1倍并达到测试要求，且成本低于使用一个高精度传感器。
S2，在控制牵引电机转动时，通过传感器模块持续采集牵引牵引电机的第二转动角度。
具体而言，采集平衡点完成后，可通过传感器模块持续采集牵引牵引电机的第二转动角度，此时可由司机室操作人员持续拨动启动试验按钮至少3秒，然后点击上位机软件确认按钮，结束采集。其中，通过传感器模块采集第二转动角度的具体方式可参照上述实施例，为避免冗余，在此不再详述。
S3，将第二转动角度与第一角度进行比对，并根据比对结果判别牵引电机的转动方向。
根据本发明的一个实施例，将第二转动角度与第一角度进行比对，并根据比对结果判别牵引电机的转动方向，包括：判断第二转动角度大于第一角度的第一持续时间是否大于或等于第二预设时间；如果第一持续时间大于或等于第二预设时间，则判别牵引电机的转动方向为正向；如果第一持续时间小于第二预设时间，则判断第二转动角度小于第一角度的第二持续时间是否大于或等于第三预设时间；如果第二持续时间大于或等于第三预设时间，则判别牵引电机的转动方向为负向。
具体而言，将第二转动角度与第一角度进行比对，并判断第二转动角度大于第一角度的第一持续时间是否大于或等于第二预设时间，其中，第二预设时间大于采样时间的50％，例如，可为采样时间的60％。如果第一持续时间大于或等于第二预设时间，则判别牵引电机的转动方向为正向(例如，顺时针方向)；如果第一持续时间小于第二预设时间，则判断第二转动角度小于第一角度的第二持续时间是否大于或等于第三预设时间，其中，第三预设时间大于采样时间的50％，第三预设时间可与第二预设时间相等，也可以不等，例如，可为采样时间的60％。如果第二持续时间大于或等于第三预设时间，则判别牵引电机的转动方向为负向。否则，判定牵引电机未发生转动。
综上所述，根据本发明实施例的基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别方法，在控制牵引电机转动之前，通过传感器模块采集牵引电机平衡点所对应的第一角度，以及在控制牵引电机转动时，通过传感器模块持续采集牵引牵引电机的第二转动角度，并将第二转动角度与第一角度进行比对，以及根据比对结果判别牵引电机的转动方向。由此，能够准确判断出电机的转动方向。
对应上述实施例，本发明还提出了一种基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别装置。
其中，传感器模块通过磁铁吸附在牵引电机的联轴节上。
如图2所示，本发明实施例的基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别装置可包括：第一获取模块100、第二获取模块200和判别模块300。
其中，第一获取模块100用于在控制牵引电机转动之前，通过传感器模块采集牵引电机平衡点所对应的第一角度；第二获取模块200用于在控制牵引电机转动时，通过传感器模块持续采集牵引牵引电机的第二转动角度；判别模块300用于将第二转动角度与第一角度进行比对，并根据比对结果判别牵引电机的转动方向。
根据本发明的一个实施例，第一获取模块100具体用于：获取传感器模块在第一预设时间内采集到的牵引电机的第一转动角度集；计算第一转动角度集中各转动角度的平均值以获取第一角度。
根据本发明的一个实施例，判别模块300具体用于：判断第二转动角度大于第一角度的第一持续时间是否大于或等于第二预设时间；如果第一持续时间大于或等于第二预设时间，则判别牵引电机的转动方向为正向；如果第一持续时间小于第二预设时间，则判断第二转动角度小于第一角度的第二持续时间是否大于或等于第三预设时间；如果第二持续时间大于或等于第三预设时间，则判别牵引电机的转动方向为负向。
根据本发明的一个实施例，传感器模块包括电路板以及设置在电路板正反两侧中间位置的第一传感器和第二传感器，其中，在通过第一传感器和第二传感器分别对牵引电机的角度进行采集后，对第一传感器的采样结果和第二传感器的采集结果进行基于模糊贴近度的数据融合处理，并将数据融合处理后的结果作为传感器模块的采集结果。
需要说明的是，本发明实施例的基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别装置可参照上述基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别方法的实施例，在此不再赘述。
根据本发明实施例的基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别装置，通过第一获取模块在控制牵引电机转动之前，通过传感器模块采集牵引电机平衡点所对应的第一角度，并通过第二获取模块在控制牵引电机转动时，通过传感器模块持续采集牵引牵引电机的第二转动角度，以及通过判别模块将第二转动角度与第一角度进行比对，并根据比对结果判别牵引电机的转动方向。由此，能够准确判断出电机的转动方向。
对应上述实施例，本发明还提出一种计算机设备。
本发明实施例的计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时，实现上述实施例的基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别方法。
根据本发明实施例的计算机设备，能够准确判断出电机的转动方向。
对应上述实施例，本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质。
本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别方法。
根据本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质，能够准确判断出电机的转动方向。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，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模块中，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模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别方法，其特征在于，所述传感器模块通过磁铁吸附在所述牵引电机的联轴节上，所述牵引电机转向判别方法包括以下步骤：
在控制所述牵引电机转动之前，通过所述传感器模块采集所述牵引电机平衡点所对应的第一角度；其中，所述通过所述传感器模块采集所述牵引电机平衡点所对应的第一角度，包括：获取所述传感器模块在第一预设时间内采集到的所述牵引电机的第一转动角度集；计算所述第一转动角度集中各转动角度的平均值以获取所述第一角度；
在控制所述牵引电机转动时，通过所述传感器模块持续采集所述牵引电机的第二转动角度；
将所述第二转动角度与所述第一角度进行比对，并根据比对结果判别所述牵引电机的转动方向；所述将所述第二转动角度与所述第一角度进行比对，并根据比对结果判别所述牵引电机的转动方向，包括：判断所述第二转动角度大于所述第一角度的第一持续时间；是否大于或等于第二预设时间；
如果所述第一持续时间大于或等于所述第二预设时间，则判别所述牵引电机的转动方向为正向；
如果所述第一持续时间小于所述第二预设时间，则判断所述第二转动角度小于所述第一角度的第二持续时间是否大于或等于第三预设时间；
如果所述第二持续时间大于或等于所述第三预设时间，则判别所述牵引电机的转动方向为负向；其中，
所述传感器模块包括电路板以及设置在所述电路板正反两侧中间位置的第一传感器和第二传感器，其中，在通过所述第一传感器和所述第二传感器分别对所述牵引电机的角度进行采集后，对所述第一传感器的采样结果和所述第二传感器的采集结果进行基于模糊贴近度的数据融合处理，并将数据融合处理后的结果作为所述传感器模块的采集结果。
2.一种基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别装置，其特征在于，所述传感器模块通过磁铁吸附在所述牵引电机的联轴节上，所述牵引电机转向判别装置包括：
第一获取模块，所述第一获取模块用于在控制所述牵引电机转动之前，通过所述传感器模块采集所述牵引电机平衡点所对应的第一角度；其中，所述第一获取模块具体用于：获取所述传感器模块在第一预设时间内采集到的所述牵引电机的第一转动角度集；计算所述第一转动角度集中各转动角度的平均值以获取所述第一角度
第二获取模块，所述第二获取模块用于在控制所述牵引电机转动时，通过所述传感器模块持续采集所述牵引电机的第二转动角度；
判别模块，所述判别模块用于将所述第二转动角度与所述第一角度进行比对，并根据比对结果判别所述牵引电机的转动方向；其中，所述判别模块具体用于：判断所述第二转动角度大于所述第一角度的第一持续时间；是否大于或等于第二预设时间；如果所述第一持续时间大于或等于所述第二预设时间，则判别所述牵引电机的转动方向为正向；如果所述第一持续时间小于所述第二预设时间，则判断所述第二转动角度小于所述第一角度的第二持续时间是否大于或等于第三预设时间；如果所述第二持续时间大于或等于所述第三预设时间，则判别所述牵引电机的转动方向为负向；其中，
所述传感器模块包括电路板以及设置在所述电路板正反两侧中间位置的第一传感器和第二传感器，其中，在通过所述第一传感器和所述第二传感器分别对所述牵引电机的角度进行采集后，对所述第一传感器的采样结果和所述第二传感器的采集结果进行基于模糊贴近度的数据融合处理，并将数据融合处理后的结果作为所述传感器模块的采集结果。
3.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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，实现根据权利要求1所述的基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别方法。
4.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现根据权利要求1所述的基于传感器模块的牵引电机的转动方向判别方法。
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