CN117538598A - 一种电子执行器检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种电子执行器检测装置及方法，包括测试治具、感应连杆、执行器单元和控制单元；测试治具上设有多个位置传感器；感应连杆通过传动机构与电子执行器的电机连接，电机通过传动机构驱动感应连杆在多个位置传感器之间直线往返运动；执行器单元用于根据控制单元发出的指令驱动电机旋转；控制单元用于根据位置传感器的测量结果确定电机的实际角度，根据电机的实际角度与标定角度的差值对电子执行器进行校准，校准后通过比较电机的实际角度与标定角度是否一致来判断电子执行器是否合格。与现有技术相比，本发明装置操作简单、使用灵活、便于防呆，通过判断电子执行器的工作状态，来判断性能参数是否符合产品性能标准要求。

Description

一种电子执行器检测装置及方法

技术领域

本发明涉及电子执行器检测领域，具体涉及一种电子执行器检测装置及方法。

背景技术

在现代工业和自动化系统中，电子执行器的可靠性和性能至关重要。为确保电子执行器在各种工作条件下正常运行，需要对电子执行器进行检测。目前电子执行器的检测方法为针对电子执行器的每个功能设置一个岗位人工进行检测，检测效率低，人工成本高。

发明内容

本申请通过提供一种电子执行器检测装置及方法，以解决现有电子执行器的人工检测检测效率低，人工成本高的问题。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案。

一方面，提供一种电子执行器检测装置，包括测试治具、感应连杆、执行器单元和控制单元；

所述测试治具上设有多个位置传感器；

所述感应连杆通过传动机构与所述电子执行器的电机连接，所述电机通过所述传动机构驱动所述感应连杆在多个所述位置传感器之间直线往返运动；

所述执行器单元用于根据所述控制单元发出的指令驱动所述电机旋转；

所述控制单元用于根据所述位置传感器的测量结果确定所述电机的实际角度，根据电机的实际角度与标定角度的差值，利用线性算法、一次多元或PID算法对电子执行器进行校准，校准后通过比较电机的实际角度与标定角度是否一致来判断电子执行器是否合格。

在一些实施例中，还包括分别与所述控制单元电连接的电流传感器、电压传感器和温度传感器；所述电流传感器、电压传感器和温度传感器分别用于测量所述电机的电流、电压和温度。

在一些实施例中，还包括与所述控制单元电连接的显示器。

又一方面，提供一种电子执行器检测方法，该方法利用上述电子执行器检测装置对电子执行器进行检测，包括：

静态电流测试：利用电流传感器测量电子执行器的电机的静态电流，若静态电流在正常范围内，则进行动态电流测试；否则显示器显示静态电流测试结果异常；

动态电流测试：利用电流传感器测量电子执行器的电机运行时的电流，若电流在正常范围内，则进行温度测试；否则显示器显示动态电流测试结果异常；

温度测试：利用温度传感器测量电子执行器的电机运行时的温度，若温度在正常范围内，则进行角度测试；否则显示器显示温度测试结果异常；

角度测试：利用位置传感器测量电子执行器的电机的实际角度，若电机的实际角度与标定角度不一致，则显示器显示角度测试结果异常。

与现有技术相比，本申请至少具有如下技术效果或优点：本发明装置操作简单、使用灵活、便于防呆，通过判断电子执行器的工作状态，来判断性能参数是否符合产品性能标准要求。

附图说明

图1为本申请一实施例中电子执行器检测装置的结构示意图；

图2为本申请一实施例中控制单元的原理图；

图3为本申请一实施例中执行器单元的原理图；

图4为本申请一实施例中温度传感器的电路原理图；

图5为本申请一实施例中电压传感器的电路原理图；

图6为本申请一实施例中电流传感器的电路原理图；

图7为本申请一实施例中电子执行器检测装置的结构示意图；

图8为本申请一实施例中电子执行器检测方法的流程图。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一

参见图1-图7，一种电子执行器检测装置，包括测试治具1、感应连杆2、执行器单元3、控制单元4、传感器单元5和显示器6。其中，执行器单元3、传感器单元5和显示器6分别与控制单元4电连接，执行器单元3与电子执行器7的电机71电连接。

所述传感器单元5包括分别与所述控制单元4电连接的电流传感器、电压传感器和温度传感器和多个位置传感器51。所述电流传感器、电压传感器和温度传感器分别用于测量所述电机的电流、电压和温度。多个位置传感器51间隔设于测试治具上。

感应连杆2通过传动机构与电机71连接，所述电机71通过所述传动机构驱动所述感应连杆2在多个所述位置传感器51之间直线往返运动。执行器单元3用于根据所述控制单元4发出的指令驱动所述电机71旋转。

控制单元4用于根据所述位置传感器51的测量结果确定所述电机71的实际角度，根据电机71的实际角度与标定角度的差值，利用线性算法、一次多元或PID算法对电子执行器7进行校准，校准后通过比较电机71的实际角度与标定角度是否一致来判断电子执行器7是否合格。需要说明的是电机71的标定角度是其输出角度，比如可以通过编码器获取。

执行器单元3通过H桥电路负责驱动电机71正反的旋转，并通过将多个位置传感器51分别固定在圆形的测试治具1的固定点上，图7用的是平面图作为示意，驱动电子执行器7里的电机71，电机71通过传动机构连接在感应连杆2上，让感应连杆2在测试治具1上做往返运动，通过感应连杆2上的感应点与固定的位置传感器51识别信号；利用这信号用来旋转角度和转速反馈给控制处理单元，通过控制处理单元进行多点校准并判断电子执行器的连杆是否转动在符合角度精度的位置。同时也会设计电路保护装置，通过软硬件配合确保在测试过程中因一些不可控制的因素来损坏电机和电路。

传感器单元主要负责检测电机的工作状态，包括温度、角度、电流和电压等参数。选择高精度、高稳定性的传感器，通过可靠的通信协议和标准的接口是确保传感器能够与控制处理单元进行准确有效的数据处理。编写校准程序，确保传感器的测量结果准确可靠。实现传感器单元内部的数据处理程序，将采集到的数据整理成可供控制处理单元分析的格式。并采用适当的信号调理电路，用来提高传感器输出信号的质量。

显示单元一则是用于实时显示电机的工作参数、旋转角度和测试结果，二是显示电机连杆校准后的参数；为操作人员提供直观的反馈。

所以一款软件可编辑、尺寸合适和分辨率的显示屏。将对设计出来的用户界面会更加直观友好，比如工作参数的实时显示、测试结果的呈现等功能。通过编写数据显示程序，将控制处理单元传递过来的数据在显示屏上进行实时显示。

静态电流测试，在被测件放在测试夹具上，MCU通过打开电压开关给被测品上电，开始上电，等待3S，采集电流CUR_WORK_ADC<2mA。

电流测试，通过MCU发送PWM信号给被测品电机，让电机在额定功耗下转动起来，然后将采集的ADC电流、通过数据处理并记录下来；MCU在自动对比记录的值，是否在设定的范围值内，比如在100prm下,0.9A-1.2A范围内判断正常，其他电流则判断异常，做故障处理。

温度测试，MCU通过采集NTC的值，将采集的值转换为温度值，MCU通过NTC_ADC采集温度传感器的环境温度，得到参考点温度；MCU通过与NTC的温度比较，当温度误差在1℃内，判断合格，否则报故障。

电压测试，系统通过S_Vin1+关打开VIN1+原始上电，通过SPI1和SPI1_NSS3片选，分别配置输出第一电压,第二电压,第三电压，并通过Vref_switch给被测件上电；，MCU通过VIN1_ADC引脚采集Vin1+的电压，并通过ADC给被测件采集电压，对比并记录第一电压、第二电压、第三电压；判断完成三个电压点后，会重新测试上述3个点确认测试正常；用于判断测试被测品的电压是否准确正常。

角度测试，系统通过MCU发送不同的PWM信号指令给被测品电机，让电机转动到第一角度、第二角度、第三角度、第四角度的标定电磁磁感位置，并通过采集位置传感器信号，判断与被测连杆相差多少角度，MCU通过线性算法，一次多元、PID等算法；对执行器进行校准并重新采集被测件连杆位置，判断对比第一位置、第二位置、第三位置、第四位置的误差是否在0.2°误差范围内，用于判断被测品的连杆角度是否准确；否则系统将报故障。

上述算法均为常规算法，如线性算法数学公式模型为y＝kx+b；如线性校准拟合度要求较高的场合就需要用到一次多元的方式，如其中的一种数学模型为y(x)＝ax3+bx2+cx+d；PID则是一种常用于工业控制系统的反馈控制算法。其数学公式可以表示为：

u(t)＝kp(e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt)

PID是通过比例、积分和微分三个部分的组合来调整系统的控制输入，以减小误差并使系统更好地跟踪设定值。具体的参数(K_p)、(K_i)、和(K_d)的选择通常需要经验和实际试验来调整，以适应不同的系统和控制需求，主要用来控制电子执行器里面的电机转动，提供一个更快速平稳的方法。

现以线性校准示例，采集有偏差的第一、第二、第三和第四位置的数据。将采集到的数据整理成两个数组，一个数组包含有偏差的位置数据((x))，另一个数组包含对应的真实位置数据((y))。使用线性回归模型，该模型假设(y＝kx)，其中(k)是校准系数。使用有偏差的位置数据((x))和真实位置数据((y))来训练线性回归模型，以得到校准系数(k)。从训练后的模型中获取校准系数(k)。将校准系数(k)应用于固定的第一、第二、第三和第四位置，得到校准后的位置数据。使用校准后的数据进行测试和验证，确保线性校准的效果符合预期。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

下面是检测电子执行器测试装置的大体操作步骤：

启动测试系统装置，确保测试装置的电源已连接并启动。检查各个硬件模块的状态，确保没有异常。

连接被测试的电子执行器，将待测试的电子执行器正确连接到测试装置的执行器单元。确保连接正确，避免反接或接触不良。

设置测试参数，打开测试装置的用户界面，进入测试参数设置界面。根据测试需求，设置控制信号的频率、振幅，以及测试持续时间等参数。确保选择正确的执行器类型和规格。

校准传感器，在用户界面中找到传感器校准选项。按照提示，进行传感器的校准，以确保测试结果的准确性。

启动测试程序，点击开始测试按钮，启动测试程序。确认测试装置已经开始发送控制信号给执行器单元。

监测测试过程，在实时监测界面，观察电子执行器的工作状态。

查看实时曲线图，分析电机的温度、角度、电流、电压等参数的变化。

记录数据，如有需要，可以启用数据记录功能，将测试过程中的关键参数保存下来。这些数据可以用于后续的分析、比对和报告生成。

接下来判断是否继续下一个测试，如果是，则等待执行器单元停止电机旋转，确保安全断开电子执行器和测试装置之间的连接后。更换电子执行器并返回开始步骤；如果否，则结束测试。停止测试，在测试完成后，点击停止测试按钮，结束测试程序。

查看测试结果，进入测试结果界面，查看电子执行器的测试结果。

分析测试数据，确认执行器是否符合预定的性能标准。

结束操作，关闭测试装置的电源。断开与被测试电子执行器的连接。整理测试数据和结果，存档备份。

实施例二

如图8所示，一种电子执行器检测方法，该方法利用上述电子执行器检测装置对电子执行器进行检测，包括：

静态电流测试：利用电流传感器测量电子执行器的电机的静态电流，若静态电流在正常范围内，则进行动态电流测试；否则显示器显示静态电流测试结果异常；

动态电流测试：利用电流传感器测量电子执行器的电机运行时的电流，若电流在正常范围内，则进行温度测试；否则显示器显示动态电流测试结果异常；

温度测试：利用温度传感器测量电子执行器的电机运行时的温度，若温度在正常范围内，则进行角度测试；否则显示器显示温度测试结果异常；

角度测试：利用位置传感器测量电子执行器的电机的实际角度，若电机的实际角度与标定角度不一致，则显示器显示角度测试结果异常。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组间可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组间组合成一个模块或单元或组间，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组间。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。

这里描述的各种技术可结合硬件或软件，或者它们的组合一起实现。从而，本发明的方法和设备，或者本发明的方法和设备的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介，例如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器或者其它任意机器可读的存储介质中的程序代码(即指令)的形式，其中当程序被载入诸如计算机之类的机器，并被所述机器执行时，所述机器变成实践本发明的设备。

在程序代码在可编程计算机上执行的情况下，计算设备一般包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)，至少一个输入装置，和至少一个输出装置。其中，存储器被配置用于存储程序代码；处理器被配置用于根据该存储器中存储的所述程序代码中的指令，执行本发明的方法。

以示例而非限制的方式，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。通信介质一般以诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。以上的任一种的组合也包括在计算机可读介质的范围之内。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (4)

1.一种电子执行器检测装置，其特征在于，包括测试治具、感应连杆、执行器单元和控制单元；

所述测试治具上设有多个位置传感器；

所述感应连杆通过传动机构与所述电子执行器的电机连接，所述电机通过所述传动机构驱动所述感应连杆在多个所述位置传感器之间直线往返运动；

所述执行器单元用于根据所述控制单元发出的指令驱动所述电机旋转；

所述控制单元用于根据所述位置传感器的测量结果确定所述电机的实际角度，根据电机的实际角度与标定角度的差值，利用线性算法、一次多元或PID算法对电子执行器进行校准，校准后通过比较电机的实际角度与标定角度是否一致来判断电子执行器是否合格。

2.根据权利要求1所述的电子执行器检测装置，其特征在于：还包括分别与所述控制单元电连接的电流传感器、电压传感器和温度传感器；所述电流传感器、电压传感器和温度传感器分别用于测量所述电机的电流、电压和温度。

3.根据权利要求1或2所述的电子执行器检测装置，其特征在于：还包括与所述控制单元电连接的显示器。

4.一种电子执行器检测方法，该方法利用如权利要求3所述的电子执行器检测装置对电子执行器进行检测，包括：

静态电流测试：利用电流传感器测量电子执行器的电机的静态电流，若静态电流在正常范围内，则进行动态电流测试；否则显示器显示静态电流测试结果异常；

动态电流测试：利用电流传感器测量电子执行器的电机运行时的电流，若电流在正常范围内，则进行温度测试；否则显示器显示动态电流测试结果异常；

温度测试：利用温度传感器测量电子执行器的电机运行时的温度，若温度在正常范围内，则进行角度测试；否则显示器显示温度测试结果异常；

角度测试：利用位置传感器测量电子执行器的电机的实际角度，若电机的实际角度与标定角度不一致，则显示器显示角度测试结果异常。