CN212513104U - 编码器校准系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例提供了一种编码器校准系统，涉及编码器校准领域。旨在改善现有的编码器校准系统精度有待提高的问题。编码器校准系统包括：电机具备输出轴，待校准编码器与标准编码器均与输出轴连接，待校准编码器用于输出第一转速信号，标准编码器用于输出第二转速信号，控制器用于根据第一转速信号以及第二转速信号对校准编码器进行第一次精度补偿。转速更能比较直接地体现电机的运转状态，待校准编码器与标准编码器均输出转速信号，通过转速进行精度补偿，补偿精度更高，同时待校准编码器与标准编码器通过一根轴连接，电机的运转变量相同，提高待校准编码器的校准精度。

Description

编码器校准系统

技术领域

本实用新型涉及编码器校准领域，具体而言，涉及一种编码器校准系统。

背景技术

伺服电机毫无疑问已经成为自动化设备的核心执行元件。随着伺服系统价格的逐年降低，很多伺服电机生产商在成本控制上都倍感压力。特别是需求旺盛的低惯量小功率伺服电机，如果采用电池式光学绝对值编码器，编码器的成本甚至能达到电机成本的1/2。

为了解决成本的压力，越来越多的伺服厂商开始尝试利用磁性原理开始打造自己的磁性编码器(下文简称磁编)。磁编具有抗冲击振动能力强，耐腐蚀油污的特性。另外由于结构简单，对于同心度和轴向蹿动的容忍度要高于光学原理，所以随着霍尔和磁阻传感器的发展，磁编的制造门槛显著降低。

现有磁编电机校准系统设备及工装种类多，结构复杂，导致精度差，有待提高。

实用新型内容

本实用新型的目的包括，例如，提供了一种编码器校准系统，其能够改善现有的编码器校准系统精度有待提高的问题。

本实用新型的实施例可以这样实现：

本实用新型的实施例提供了一种编码器校准系统，包括：

电机、待校准编码器、标准编码器以及控制器；

所述电机、所述待校准编码器以及所述标准编码器均与所述控制器通信；

所述电机具备输出轴，所述输出轴的一端与所述待校准编码器连接，所述输出轴的另一端与所述标准编码器连接，所述待校准编码器用于向所述控制器输出表征所述电机转速的第一转速信号，所述标准编码器用于向所述控制器输出表征所述电机转速的第二转速信号，所述控制器用于根据所述第一转速信号以及所述第二转速信号对所述校准编码器进行第一次精度补偿。

可选地：所述编码器校准系统还包括加热装置，所述加热装置用于对所述电机进行加热，所述待校准编码器用于检测所述电机处于加热状态下的转速，以获得第三转速信号，所述标准编码器用于检测所述电机处于加热状态下的转速，以获得第四转速信号；所述控制器用于根据所述第三转速信号以及所述第四转速信号对所述校准编码器进行第二次精度补偿。

可选地：所述待校准编码器以及所述标准编码器设置在所述电机相对的两端，所述电机设置所述待校准编码器的一端形成反馈端，所述加热装置用于对所述反馈端进行加热。

可选地：所述加热装置为探照灯。

可选地：所述编码器校准系统还包括伺服驱动器，所述伺服驱动器与所述控制器通信，所述电机与所述伺服驱动器通信。

可选地：所述待校准编码器以及所述标准编码器均与所述伺服驱动器通信；所述控制器用于向所述伺服驱动器输出根据所述第一转速信号以及所述第二转速信号得到的精度补偿信号，所述伺服驱动器用于根据所述精度补偿信号对所述校准编码器进行精度补偿。

可选地：所述编码器校准系统还包括电源，所述电源与所述伺服驱动器电连接。

可选地：所述电机包括壳体，所述输出轴安装在所述壳体上，所述待校准编码器安装在所述壳体内，其中，所述输出轴的一端位于所述壳体的内部，且与所述待校准编码器连接，所述输出轴的另一端位于所述壳体的外部，且与所述标准编码器连接。

可选地：所述编码器校准系统还包括校准支架，所述电机设置在所述校准支架上，所述输出轴沿竖直方向设置。

可选地：所述待校准编码器位于所述校准支架的上方，所述标准编码器位于所述校准支架的下方。

本实用新型实施例的编码器校准系统的有益效果包括，例如：

编码器校准系统，转速更能比较直接地体现电机的运转状态，待校准编码器与标准编码器均输出转速信号，通过转速进行精度补偿，简化补偿过程，补偿精度更高。同时待校准编码器与标准编码器通过一根轴连接，电机的运转变量相同，提高待校准编码器的校准精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的编码器校准系统的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电机、待校准编码器以及标准编码器的结构示意图。

图标：10-编码器校准系统；100-电机；110-壳体；120-输出轴；200-待校准编码器；300-标准编码器；400-控制器；500-电源；600-探照灯；700-伺服驱动器；710-以太网接口；720-电源接口；730-供电接口；740-第一信号接口；750-第二信号接口；800-校准支架。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。

下面结合图1至图2对本实施例提供的编码器校准系统10进行详细描述。

请参照图1，结合图2，本实施例提供了一种编码器校准系统10，包括：电机100、待校准编码器200、标准编码器300以及控制器400；电机100、待校准编码器200以及标准编码器300均与控制器400通信；电机100具备输出轴120，输出轴120的一端与待校准编码器200连接，输出轴120的另一端与标准编码器300连接，待校准编码器200用于向控制器400输出表征电机100转速的第一转速信号，标准编码器300用于向控制器400输出表征电机100转速的第二转速信号，控制器400用于根据第一转速信号以及第二转速信号对校准编码器进行第一次精度补偿。

需要说明的是；“通信”包括无线连接和有线连接。在本实施例中，无线连接和有线连接均可。

控制器400控制电机100转动，待校准编码器200以及标准编码器300同时检测电机100的转速，分别得到第一转速信号以及第二转速信号，并将第一转速信号以及第二转速信号发送给控制器400，控制器400接收第一转速信号以及第二转速信号后，根据校准程序段，得到比对后的校准参数，然后对待校准编码器200进行调整，实现对待校准编码器200的第一次精度补偿。

待校准编码器200以及标准编码器300在电机100转动后，直接检测得到电机100的转速信号，转速能够更加直接地体现电机100的运转状态，控制器400在接收转速信号后也能够更加直接地进行补偿，简化补偿过程，因此能够提高补偿精度。

待校准编码器200以及标准编码器300均与输出轴120连接，电机100转动时，电机100的运转以及变量相同，因此得到的补偿值能够更加直接地体现待校准编码器200待补偿值，提高补偿精度。

需要说明的是：第一转速信号包括电机100在一种预设转速状态下转动，待校准编码器200测试得到的转速信号，也包括电机100在不同预设转速状态下转动，待校准编码器200测试得到的转速信号。具体地根据需求，选择检测几组数据。例如，第一转速信号包括电机100在第一预设转速状态下的第五转速信号以及电机100在第二预设转速状态下的第六转速信号。

同理，第二转速信号包括电机100在一种预设转速状态下转动，标准编码器300测试得到的转速信号，也包括电机100在不同预设转速状态下转动，标准编码器300测试得到的转速信号。待校准编码器200检测几组数据，标准编码器300对应检测几组数据，然后控制器400根据几组数据对待校准编码器200进行精度补偿。例如，第二转速信号包括电机100在第一预设转速状态下转动，标准编码器300获得的第七转速信号，以及电机100在第二预设转速状态下转动，标准编码器300获得的第八转速信号，控制器400根据第五转速信号、第六转速信号、第七转速信号以及第八转速信号对待校准编码器200进行校准。

继续参照图1，本实施例中，编码器校准系统10还包括伺服驱动器700，伺服驱动器700与控制器400通信，电机100与伺服驱动器700通信。控制器400向伺服驱动器700发出转动指令，伺服驱动器700控制电机100按照预设的速度转动。

继续参照图1，本实施例中，待校准编码器200以及标准编码器300均与伺服驱动器700通信；控制器400用于向伺服驱动器700输出根据第一转速信号以及第二转速信号得到的精度补偿信号，伺服驱动器700用于根据精度补偿信号对校准编码器进行精度补偿。控制器400根据第一转速信号以及第二转速信号得到精度补偿参数后，通过伺服驱动器700写入待校准编码器200。

继续参照图1，本实施例中，编码器校准系统10还包括电源500，电源500与伺服驱动器700电连接。具体地，伺服驱动器700上设置有电源接口720以及供电接口730，电源500与电源接口720电连接，供电接口730与电机100电连接，给电机100供电。

具体地，继续参照图1，伺服驱动器700上设置有以太网接口710，控制器400与以太网接口710电连接，通过有线的方式进行信号交互。伺服驱动器700上还设置有第一信号接口740以及第二信号接口750，第一信号接口740与待校准编码器200电连接，待校准编码器200与伺服驱动器700通过第一信号接口740实现信息交互；第二信号接口750与标准编码器300电连接，标准编码器300与伺服驱动器700之间通过第二信号接口750实现信息交互。

参照图2，本实施例中，电机100包括壳体110，输出轴120安装在壳体110上，待校准编码器200安装在壳体110内，其中，输出轴120的一端位于壳体110的内部，且与待校准编码器200连接，输出轴120的另一端位于壳体110的外部，且与标准编码器300连接。

待校准编码器200设置在壳体110内，与电机100一体，形成磁编电机100。在待校准编码器200校准完成后，即可投入使用。在进行校准的时候，标准编码器300与输出轴120伸出壳体110的一端连接即可实现与待校准编码器200同轴连接。

继续参照图1，结合图2，本实施例中，编码器校准系统10还包括校准支架800，电机100设置在校准支架800上，输出轴120沿竖直方向设置。有助于缩小整体体积。

继续参照图1，待校准编码器200位于校准支架800的上方，标准编码器300位于校准支架800的下方。标准编码器300位于待校准编码器200的下方，便于安装拆换标准编码器300。

再次参照图1，本实施例中，编码器校准系统10还包括加热装置，加热装置用于对电机100进行加热，待校准编码器200用于检测电机100处于加热状态下的转速，以获得第三转速信号，标准编码器300用于检测电机100处于加热状态下的转速，以获得第四转速信号；控制器400用于根据第三转速信号以及第四转速信号对校准编码器进行第二次精度补偿。

磁编电机100主要的影响因素就是速度与温度，在进行第一次精度补偿结束后，增加温度环境因素，对待校准编码器200进行再次校准。

具体地，在完成第一次校准后，控制电机100在第三预设转速状态下转动，待校准编码器200得到第九转速信号，标准编码器300得到第十转速信号，控制器400根据第九转速信号、第十转速信号、第三转速信号以及第四转速信号对待校准编码器200进行第二次精度补偿。

继续参照图1，本实施例中，待校准编码器200以及标准编码器300设置在电机100相对的两端，电机100设置待校准编码器200的一端形成反馈端，加热装置用于对反馈端进行加热。具体地，加热装置为探照灯600。

继续参照图1，在进行精度补偿之前都需要调零，具体调零的方式，则是通过电机100转动，将标准编码器300调到零点位置，此时待校准编码器200对应的位置也是零点位置，通过伺服驱动器700分别给待校准编码器200以及标准编码器300写入零点参数，实现调零。调零后，再进行精度补偿。

本实施例提供的编码器校准系统10的原理包括：伺服驱动器700连接电源500后，通过控制器400发送指令控制伺服驱动器700让电机100开始按第一预设转速运转，运转完毕开始运转第二预设转速。第二预设转速运转完毕后控制器400通过编码器收据的数据加以整理，以标准编码器300的参数为准，将待校准编码器200与标准编码器300的差值补偿到待校准编码器200里去。同时，将温度对编码器的影响差值也一起进行补偿。再次运转校核确认误差相差无误即可。这样就完成了对待校准编码器200的调零校准。本实施例中，待校准编码器200是指磁编编码器。

本实施例提供的一种编码器校准系统10至少具有以下优点：

待校准编码器200与标准编码器300均输出转速信号，通过转速进行精度补偿，简化补偿过程，补偿精度更高。

待校准编码器200与标准编码器300通过一根轴连接，电机100的运转变量相同，提高待校准编码器200的校准精度。

编码器校准系统10结构简单，可以实现调零以及校准。

电机100设置在校准支架800上，待校准编码器200设置在壳体110内，标准编码器300装配简单快捷。

本实用新型的实施例还提供了一种编码器校准系统10的控制方法，包括：接收来自待校准编码器200输出的表征电机100转速的第一转速信号；接收来自标准编码器300输出的表征电机100转速的第二转速信号；根据第一转速信号以及第二转速信号对待校准编码器200进行第一次精度补偿；其中，待校准编码器200与标准编码器300同时与同一个电机100的输出轴120传动连接。

进一步地，接收来自待校准编码器200输出的表征电机100转速的第一转速信号包括接收来自待校准编码器200输出的表征电机100在第一预设转速状态下的转速的第五转速信号，以及接收来自待校准编码器200输出的表征电机100在第二预设转速状态下的转速的第六转速信号；接收来自标准编码器300输出的表征电机100转速的第二转速信号包括接收来自标准编码器300输出的表征电机100在第一预设转速状态下的转速的第七转速信号，以及接收来自标准编码器300输出的表征电机100在第二预设转速状态下的转速的第八转速信号；根据第一转速信号以及第二转速信号对待校准编码器200进行第一次精度补偿的步骤包括：根据第五转速信号、第六转速信号、第七转速信号以及第八转速信号对待校准编码器200进行第一次精度补偿。

具体收集几次转速信号，根据实际需求，收集的组数越多，精度补偿更精准。

在加入温度参数后，本实施例中，根据第一转速信号以及第二转速信号对待校准编码器200进行第一次精度补偿的步骤后，包括：接收来自待校准编码器200输出的表征电机100处于加热状态下的转速的第三转速信号；接收来自标准编码器300输出的表征电机100处于加热状态下的转速的第四转速信号；根据第三转速信号以及第四转速信号对待校准编码器200进行第二次精度补偿。

进一步地，根据第一转速信号以及第二转速信号对待校准编码器200进行第一次精度补偿的步骤之后，接收来自待校准编码器200输出的表征电机100处于加热状态下的转速的第三转速信号的步骤之前，还包括：接收来自待校准编码器200在完成第一次精度补偿后输出的表征电机100在第三预设转速状态下的转速的第九转速信号，以及接收来自标准编码器300在完成第一次精度补偿后输出的表征电机100在第三预设转速状态下的转速的第十转速信号；根据第三转速信号以及第四转速信号对校准编码器进行第二次精度补偿的步骤包括：根据第九转速信号、第十转速信号、第三转速信号以及第四转速信号对待校准编码器200进行第二次精度补偿。

将第一次精度补偿与加入温度参数后的转速叠加，实现第二次精度补偿，校准精度更高。

本实施例，编码器校准方法包括以下的步骤：

步骤1；伺服驱动器700连接电源500后，通过控制器400控制驱动器给校准编码器及待校准编码器200写入参数及调零。

步骤2：控制器400指令伺服驱动器700控制电机100开始按2/3额定速度运转，电机100运转的同时，待校准编码器200与标准编码器300分别会得到电机100运转的转速，待转速稳定，得到两个速度V1、V2。

步骤3：与步骤2类似，按额定速度再次运转电机100。运转完毕后，控制器400到待校准编码器200与标准编码器300检测的2个转速V3、V4。4个转速值输送给控制器400，控制器400通过转速算式找出规律，得到新的电机100第一参数；

步骤4：将新得到的第一参数写入待校准编码器200以及标准编码器300里。再次在额定转速下运转电机100，测得待校准编码器200与标准编码器300的转速为V5、V6；

步骤5：打开红外探照灯600，让被测电机100反馈端加热，照射5S后在额定转速下运转，得到待校准编码器200与标准编码器300的转速为V7、V8。4个转速值自动输入控制器400，控制器400通过温度算式找出规律，得到新的电机100第二参数；

步骤6：将电机100第二参数通过伺服驱动器700写进待校准编码器200以及标准编码器300里，在额定转速下运转校核，最终确认转速误差相差1％以内即是待校准编码器200调零校准磁钢。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种编码器校准系统，其特征在于，包括：

电机(100)、待校准编码器(200)、标准编码器(300)以及控制器(400)；

所述电机(100)、所述待校准编码器(200)以及所述标准编码器(300)均与所述控制器(400)通信；

所述电机(100)具备输出轴(120)，所述输出轴(120)的一端与所述待校准编码器(200)连接，所述输出轴(120)的另一端与所述标准编码器(300)连接，所述待校准编码器(200)用于向所述控制器(400)输出表征所述电机(100)转速的第一转速信号，所述标准编码器(300)用于向所述控制器(400)输出表征所述电机(100)转速的第二转速信号，所述控制器(400)用于根据所述第一转速信号以及所述第二转速信号对所述校准编码器进行第一次精度补偿。

2.根据权利要求1所述的编码器校准系统，其特征在于：

所述编码器校准系统还包括加热装置，所述加热装置用于对所述电机(100)进行加热，所述待校准编码器(200)用于检测所述电机(100)处于加热状态下的转速，以获得第三转速信号，所述标准编码器(300)用于检测所述电机(100)处于加热状态下的转速，以获得第四转速信号；所述控制器(400)用于根据所述第三转速信号以及所述第四转速信号对所述校准编码器进行第二次精度补偿。

3.根据权利要求2所述的编码器校准系统，其特征在于：

所述待校准编码器(200)以及所述标准编码器(300)设置在所述电机(100)相对的两端，所述电机(100)设置所述待校准编码器(200)的一端形成反馈端，所述加热装置用于对所述反馈端进行加热。

4.根据权利要求3所述的编码器校准系统，其特征在于：

所述加热装置为探照灯(600)。

5.根据权利要求1所述的编码器校准系统，其特征在于：

所述编码器校准系统还包括伺服驱动器(700)，所述伺服驱动器(700)与所述控制器(400)通信，所述电机(100)与所述伺服驱动器(700)通信。

6.根据权利要求5所述的编码器校准系统，其特征在于：

所述待校准编码器(200)以及所述标准编码器(300)均与所述伺服驱动器(700)通信；所述控制器(400)用于向所述伺服驱动器(700)输出根据所述第一转速信号以及所述第二转速信号得到的精度补偿信号，所述伺服驱动器(700)用于根据所述精度补偿信号对所述校准编码器进行精度补偿。

7.根据权利要求6所述的编码器校准系统，其特征在于：

所述编码器校准系统还包括电源(500)，所述电源(500)与所述伺服驱动器(700)电连接。

8.根据权利要求1所述的编码器校准系统，其特征在于：

所述电机(100)包括壳体(110)，所述输出轴(120)安装在所述壳体(110)上，所述待校准编码器(200)安装在所述壳体(110)内，其中，所述输出轴(120)的一端位于所述壳体(110)的内部，且与所述待校准编码器(200)连接，所述输出轴(120)的另一端位于所述壳体(110)的外部，且与所述标准编码器(300)连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的编码器校准系统，其特征在于：

所述编码器校准系统还包括校准支架(800)，所述电机(100)设置在所述校准支架(800)上，所述输出轴(120)沿竖直方向设置。

10.根据权利要求9所述的编码器校准系统，其特征在于：

所述待校准编码器(200)位于所述校准支架(800)的上方，所述标准编码器(300)位于所述校准支架(800)的下方。

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