CN111521212A - 磁编码器校正系统及方法、控制终端及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种磁编码器校正系统及方法、控制终端及可读存储介质，其中，磁编码器校正系统包括：控制终端、驱动控制器及磁编码器校正工装，控制终端用于通过驱动控制器控制磁编码器校正工装运转；磁编码器校正工装包括：工装支撑板；工装对拖台架，用于固定标准电机、磁编电机及联轴器；联轴器安装于标准电机和磁编电机之间；磁编电机中安装有待校正的测试磁编码器；标准电机中安装有一基准编码器，且基准编码器的精度高于测试磁编码器的精度；标准电机用于拖动磁编码器，同时为校正测试磁编码器提供基准。其将标准电机和磁编电机安装于工装对拖台架上，且通过联轴器确保标准电机和磁编电机的同心度，大大提高了磁编码器的校正精度。
Description
技术领域
本发明涉及电机检测技术领域，尤指一种磁编码器校正系统及方法、控制终端及可读存储介质。
背景技术
近年来，随着工业自动化行业的蓬勃发展，对检测电机运动的编码器的成本、可靠性、环境适应能力以及检测精度提出了越来越高的要求。基于各向异性磁电阻技术(AMR)的磁编码器，凭借其环境要求低、分辨率高、成本低廉等优点逐渐成为市场关注的对象。
但是，由于受到ARM传感器自身物理特性的限制，基于ARM传感器的编码器原始精度不高且温度特性较为敏感，因此，磁编电机在生产时通常需要进行精度校正和温度补偿。此外，出厂前带有磁编码器的电机还需要进行性能测试和电机参数烧写环节。可以看出，整个磁编电机的生产流程过于繁琐且效率不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁编码器校正系统及方法、控制终端及可读存储介质，有效解决现有磁编电机生产流程过于繁琐且效率不高的技术问题。
本发明提供的技术方案如下：
一种磁编码器校正系统，包括：控制终端、驱动控制器及磁编码器校正工装，其中，所述驱动控制器分别与所述控制终端和磁编码器校正工装连接；所述控制终端用于通过所述驱动控制器控制所述磁编码器校正工装运转；
所述磁编码器校正工装包括：
工装支撑板；
固设于所述工装支撑板表面的工装对拖台架，用于固定标准电机、磁编电机及联轴器；
所述联轴器安装于所述标准电机和磁编电机之间，用于确保所述标准电机和磁编电机的同心度；
所述磁编电机中安装有待校正的测试磁编码器；
所述标准电机中安装有一基准编码器，且所述基准编码器的精度高于所述测试磁编码器的精度；所述标准电机用于拖动所述磁编码器，同时为校正所述测试磁编码器提供基准；
所述控制终端中包括：
存储模块，用于存储预设的校正测试流程及磁编电机测试标准；
指令发送模块，与所述存储模块连接，用于根据所述存储模块中存储的校正测试流程及磁编电机测试标准发送指令至所述驱动控制器，控制所述磁编码器校正工装按照所述校正测试流程运转；
运行参数获取模块，用于获取所述磁编码器校正工装运转过程中的运行参数；
校正数据计算模块，与所述运行参数获取模块连接，用于根据所述运行参数获取模块获取的运行参数得到相应的补偿和校正参数；
数据写入模块，与所述校正数据计算模块连接，用于将所述校正数据计算模块得到的补偿和校正参数、及所述标准电机和磁编电机的参数写入所述测试磁编码器中。
在本技术方案中，将标准电机和磁编电机安装于工装对拖台架上，且通过联轴器确保标准电机和磁编电机的同心度，大大提高了磁编码器的校正精度。另外，将磁编码器的校正环节(包括后续的温度补偿环节和精度校正环节)和参数烧写环节整合到一起，便于生产工人操作，极大地提高了磁编电机的生产效率，节约了大量的人力物力，且确保了磁编电机出厂后无性能相关问题。
进一步优选地，所述运行参数获取模块中获取的运行参数包括：所述磁编电机启动后预设时间段内采集的多组温度数据，及温度采集时磁阻传感器输出的正余弦幅值和直流偏置数据；
所述校正数据计算模块中包括：
关联关系建立单元，用于根据所述获取的运行参数分别建立所述磁阻传感器的正余弦幅值与温度之间的关联关系，及建立所述磁阻传感器的直流偏置与温度之间的关联关系；
曲线拟合单元，与所述关联关系建立单元连接，用于采用预设算法对所述关联关系建立单元建立的关联关系进行曲线拟合，得到所述磁阻传感器的温度补偿参数，所述温度补偿参数包括所述磁阻传感器正余弦幅值的理想余弦幅值和温度系数，及所述磁阻传感器直流偏置的理想直流偏置和温度系数；
和/或，
所述运行参数获取模块中获取的运行参数包括：所述标准电机拖动磁编电机工作时，各步进角度下采集的标准电机和磁编电机的位置数据；
所述校正数据计算模块，用于根据所述运行参数计算各步进角度下所述标准电机和磁编电机的位置误差，进而根据所述位置误差及所述磁编电机的位置数据计算得到精度校正后的磁编电机位置数据。
在本技术方案中，当运行参数获取模块中获取的运行参数包括：磁编电机启动后预设时间段内采集的多组温度数据，及温度采集时磁阻传感器输出的正余弦幅值和直流偏置数据时，校正数据计算模块通过将获取的参数进行曲线拟合的方式得到相应的补偿参数，简单方便且易于实现，便于对磁编码器运行过程中的温度漂移进行补偿。当运行参数获取模块中获取的运行参数包括标准电机拖动磁编电机工作时，运行参数获取模块在各步进角度下采集的标准电机和磁编电机的位置数据，以此校正数据计算模块根据位置误差及磁编电机的位置数据精确地计算得到精度校正后的磁编电机位置数据，便于后续对磁编码器的位置进行校正。
进一步优选地，当所述运行参数获取模块中获取的运行参数包括所述磁编电机启动后预设时间段内采集的多组温度数据，及温度采集时磁阻传感器输出的正余弦幅值和直流偏置数据时，所述关联关系建立单元中，建立的所述磁阻传感器的正余弦幅值与温度之间的关联关系为：
AMPcurrent＝COEAMP*t+AMPideal
建立的所述磁阻传感器的直流偏置与温度之间的关联关系为：
OFFcurrent＝COEOFF*t+OFFideal
其中，AMPcurrent为所述磁阻传感器的当前正余弦幅值，COEAMP为所述磁阻传感器当前正余弦幅值的温度系数，t为当前温度，AMPideal为所述磁阻传感器的理想余弦幅值，OFFcurrent为所述磁阻传感器的当前直流偏置，COEOFF为所述磁阻传感器当前直流偏置的温度系数，OFFideal为所述磁阻传感器的理想直流偏置；
当所述运行参数获取模块中获取的运行参数包括所述标准电机拖动磁编电机工作时各步进角度下采集的标准电机和磁编电机的位置数据时，所述校正数据计算模块中，采用以下方法计算得到精度校正后的磁编电机位置数据POScal：
其中，POScurrent为校正前的位置数据，POSERRorg为校正数据表中位置POSorg对应的位置误差，POSinterval为校正数据表的位置间隔。
进一步优选地，所述磁编码器校正系统中还包括校正验证模块；
所述运行参数获取模块，还用于获取所述磁编码器校正工装在验证流程中的运行参数；
所述校正验证模块，与所述运行参数获取模块连接，用于根据所述运行参数获取模块获取的运行参数验证写入测试磁编码器中的补偿和校正参数是否有效。
在本技术方案中，在获取了补偿和校正参数并进行了写入操作之后，进一步对获取的参数进行验证，确保的参数获取的准确性，提高了磁编码器的生产效率。
本发明还提供了一种磁编码器校正方法，应用于上述磁编码器校正系统，所述磁编码器校正方法包括：
根据存储的校正测试流程及磁编电机测试标准发送指令至驱动控制器，控制磁编码器校正工装按照所述校正测试流程运转；
获取磁编码器校正工装运转过程中的运行参数；
根据获取的运行参数得到相应的补偿和校正参数；
将得到的补偿和校正参数、及标准电机和磁编电机的参数写入待校正的测试磁编码器中。
在本技术方案中，将磁编码器的校正环节和参数烧写环节整合到一起，便于生产工人操作，极大地提高了磁编电机的生产效率，节约了大量的人力物力。
进一步优选地，在所述获取磁编码器校正工装运转过程中的运行参数中，获取的运行参数包括：所述磁编电机启动后预设时间段内采集的多组温度数据，及温度采集时磁阻传感器输出的正余弦幅值和直流偏置数据；
在所述根据获取的运行参数得到相应的补偿和校正参数中，包括：
根据获取的运行参数分别建立磁阻传感器的正余弦幅值与温度之间的关联关系，及建立磁阻传感器的直流偏置与温度之间的关联关系；
采用预设算法对建立的关联关系进行曲线拟合，得到磁阻传感器的温度补偿参数，所述温度补偿参数包括磁阻传感器正余弦幅值的理想余弦幅值和温度系数，及磁阻传感器直流偏置的理想直流偏置和温度系数；
和/或，
在所述获取磁编码器校正工装运转过程中的运行参数中，获取的运行参数包括：标准电机拖动磁编电机工作时，各步进角度下采集的标准电机和磁编电机的位置数据；
在所述根据获取的运行参数得到相应的补偿和校正参数中，包括：
根据所述运行参数计算各步进角度下标准电机和磁编电机的位置误差；
根据该位置误差及磁编电机的位置数据计算得到精度校正后的磁编电机位置数据。
在本技术方案中，当获取磁编码器校正工装运转过程中的运行参数中，获取的运行参数包括磁编电机启动后预设时间段内采集的多组温度数据，及温度采集时磁阻传感器输出的正余弦幅值和直流偏置数据时，校正数据计算模块通过将获取的参数进行曲线拟合的方式得到相应的补偿参数，简单方便且易于实现，便于对磁编码器运行过程中的温度漂移进行补偿。当获取磁编码器校正工装运转过程中的运行参数中，获取的运行参数包括标准电机拖动磁编电机工作时，运行参数获取模块在各步进角度下采集的标准电机和磁编电机的位置数据，以此校正数据计算模块根据位置误差及磁编电机的位置数据精确地计算得到精度校正后的磁编电机位置数据，便于后续对磁编码器的位置进行校正。
进一步优选地，当所述获取磁编码器校正工装运转过程中的运行参数中，获取的运行参数包括所述磁编电机启动后预设时间段内采集的多组温度数据，及温度采集时磁阻传感器输出的正余弦幅值和直流偏置数据时，在所述根据获取的运行参数分别建立磁阻传感器的正余弦幅值与温度之间的关联关系，及建立磁阻传感器的直流偏置与温度之间的关联关系中：
建立的磁阻传感器的正余弦幅值与温度之间的关联关系为：
AMPcurrent＝COEAMP*t+AMPideal
建立的磁阻传感器的直流偏置与温度之间的关联关系为：
OFFcurrent＝COEOFF*t+OFFideal
其中，AMPcurrent为磁阻传感器的当前正余弦幅值，COEAMP为磁阻传感器当前正余弦幅值的温度系数，t为当前温度，AMPideal为磁阻传感器的理想余弦幅值，OFFcurrent为磁阻传感器的当前直流偏置，COEOFF为磁阻传感器当前直流偏置的温度系数，OFFideal为磁阻传感器的理想直流偏置；
当所述获取磁编码器校正工装运转过程中的运行参数中，获取的运行参数包括标准电机拖动磁编电机工作时，各步进角度下采集的标准电机和磁编电机的位置数据时，在所述根据该位置误差及磁编电机的位置数据计算得到精度校正后的磁编电机位置数据中，采用以下方法计算得到精度校正后的磁编电机位置数据POScal：
其中，POScurrent为校正前的位置数据，POSERRorg为校正数据表中位置POSorg对应的位置误差，POSinterval为校正数据表的位置间隔。
进一步优选地，在所述将得到的补偿和校正参数、及标准电机和磁编电机的参数写入待校正的测试磁编码器中之后，还包括：
获取磁编码器校正工装在验证流程中的运行参数；
根据获取的运行参数验证写入测试磁编码器中的补偿和校正参数是否有效。
在本技术方案中，在获取了补偿和校正参数并进行了写入操作之后，进一步对获取的参数进行验证，确保的参数获取的准确性，提高了磁编码器的生产效率。
本发明还提供了一种控制终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时实现上述磁编码器校正方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述磁编码器校正方法的步骤。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施例，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明中磁编码器校正系统结构示意图；
图2是本发明中磁编码器校正工装结构示意图；
图3是本发明中控制终端一实施例结构示意图；
图4是本发明中磁编码器位置输出温漂波形图；
图5是本发明中控制终端另一实施例结构示意图；
图6是本发明中磁编码器校正方法一实施例流程示意图；
图7为本发明控制终端示意图。
附图标号说明：
100-磁编码器校正系统，110-磁编码器校正工装，111-磁编电机，112-工装对拖台架，113-联轴器，114-标准电机，115-工装支撑板，120-驱动控制器，130-控制终端，131-存储模块，132-指令发送模块，133-运行参数获取模块，134-校正数据计算模块，135-数据写入模块，136-校正验证模块。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施例。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，并获得其他的实施例。
如图1所示为本发明提供的磁编码器校正系统100结构示意图，从图中可以看出，在该磁编码器校正系统100中包括：控制终端130、驱动控制器120及磁编码器校正工装110，其中，驱动控制器120分别与控制终端130和磁编码器校正工装110连接；控制终端130用于通过驱动控制器120控制磁编码器校正工装110运转。
在本实施例中，控制终端130提供便于生产工人操作的人机界面，当磁编电机111正确安装到磁编码器校正工装110并接线正确后，生产工人可通过该人机界面启动驱动控制器120；驱动控制器120按照预设的校正测试工艺流程和磁编电机测试标准参数驱动磁编码器校正工装110运转，并监测电机状态和校正测试结果。在这一过程中，若驱动控制器120监测到校正测试过程出现异常或是测试流程中磁编电机111的性能未能满足性能指标，将故障信号输出给控制终端130，提示生产工人进行故障相关的后续处理。
如图2所示，磁编码器校正工装110中包括：工装支撑板115；固设于工装支撑板115表面的工装对拖台架112，用于固定标准电机114、磁编电机111及联轴器113；联轴器113安装于标准电机114和磁编电机111之间，用于确保标准电机114和磁编电机111的同心度；磁编电机111中安装有待校正的测试磁编码器；标准电机114中安装有一基准编码器，且基准编码器的精度高于测试磁编码器的精度；标准电机114用于拖动磁编码器，同时为校正测试磁编码器提供基准。
在该磁编码器校正工装110中，磁编电机111为安装有待校正的测试磁编码器的电机产品，标准电机114中安装有高精度的基准编码器(精度至少高于测试编码器一个数量级)，用于拖动磁编电机111，并提供高精度的编码器参考，以对磁编码器的精度进行校正；工装对拖台架112为磁编电机111和标准电机114提供安装平台；工装支撑板115用于降低整个磁编码器校正工装110的重心。这里，对于联轴器、电机、基准编码器等器件的具体型号这里不做限定，理论上来说，只要其能够实现本实施例的作用即可。如，在一实例中，为了确保磁编码器校正工装110在运行过程中依然有较高的同心度，将其对磁编电机111校正精度的影响降至最低，采用无间隙联轴器113连接标准电机114和磁编电机111。
对于工装对拖台架112，如图示，包括一个固定板、第一安装板和第二安装板，其中，固定板固设于工装支撑板115表面；第一安装板和第二安装板分别垂直于固定板表面固设，且相互平行设置，之间的距离适配于联轴器113安装；联轴器113安装于第一安装板和第二安装板之间的内侧表面，标准电机114和磁编电机111分别安装于第一安装板和第二安装板的外侧表面。
为了进一步提高工装对拖台架112的稳固性，在另一实例中，工装对拖台架112安装于工装支撑板115的中间位置，第一安装板和第二安装板同样固定于固定板的中间位置，且固定板的宽度大于第一安装板和第二安装板之间的距离。另外，为了实现标准电机114、磁编电机111及联轴器113的安装，在第一安装板和第二安装板上分别设置相应的安装孔。对于工装对拖台架112的加工方法，为了能够更好的保证磁编电机111和标准电机114的同心度，提高磁编电机111的校正精度，可以采用一体成型的方式对该工装对拖台架112进行加工。要说明的是，在其他实施例中，可以针对标准电机114、磁编电机111及联轴器113的安装设计其他结构形式的工装对拖台架112，这里不做限定，只要其能够实现本实施例的目的，都包括在本实施例的内容中。在本技术方案中，工装对拖台架采用一体成型设计，底部的工装支撑板同时能够很好地抑制校正过程中的抖动，加上所使用的联轴器，很好地保证了磁编电机的校正精度。
为了进一步降低对磁编校正精度的影响，在另一实施例中，在工装支撑板115下方贴装振动缓冲材料，以吸收校正工装110高低速运行时产生的抖动。对于贴装的振动缓冲材料的具体材料，这里不做限定，可以根据实际情况进行选定，如使用海绵、泡沫等，只要能够起到缓冲振动的作用，均包括在本实施例的内容中。
如图3所示，在控制终端130的一种实施方式中包括：存储模块131，用于存储预设的校正测试流程及磁编电机测试标准；指令发送模块132，与存储模块131连接，用于根据存储模块131中存储的校正测试流程及磁编电机测试标准发送指令至驱动控制器120，控制磁编码器校正工装110按照校正测试流程运转；运行参数获取模块133，用于获取磁编码器校正工装110运转过程中的运行参数；校正数据计算模块134，与运行参数获取模块133连接，用于根据运行参数获取模块133获取的运行参数得到相应的补偿和校正参数；数据写入模块135，与校正数据计算模块134连接，用于将校正数据计算模块134得到的补偿和校正参数、及标准电机114和磁编电机111的参数写入测试磁编码器中。
在控制终端130中，驱动控制器120收到控制终端130发送的启动运转指令后，正式开始校正测试流程，获取磁编码器校正工装110运转过程中的运行参数，并基于此得到补偿和校正参数，最后通过485总线等将其写入磁编码器中。
由于磁编码器中使用的磁阻传感器具有明显的温漂特性，故在校正测试流程中首先进入的是温度补偿环节，利用磁编码器电路板上电后的温升过程，测得温度补偿数据。具体，在这过程中，首先通过运行参数获取模块133获取磁编电机111启动后预设时间段内采集的多组温度数据，及温度采集时磁阻传感器输出的正余弦幅值和直流偏置数据；之后校正数据计算模块134的关联关系建立单元根据获取的运行参数分别建立磁阻传感器的正余弦幅值与温度之间的关联关系，及建立磁阻传感器的直流偏置与温度之间的关联关系；最后，曲线拟合单元采用预设算法对关联关系建立单元建立的关联关系进行曲线拟合，得到磁阻传感器的温度补偿参数。该温度补偿参数包括磁阻传感器正余弦幅值的理想余弦幅值和温度系数，及磁阻传感器直流偏置的理想直流偏置和温度系数。
假设磁阻传感器的正余弦幅值和直流偏置与温度均成线性关系，则在关联关系建立单元中，建立的磁阻传感器的正余弦幅值与温度之间的关联关系如式(1)：
AMPcurrent＝COEAMP*t+AMPideal (1)
建立的磁阻传感器的直流偏置与温度之间的关联关系如式(2)：
OFFcurrent＝COEOFF*t+OFFideal (2)
其中，AMPcurrent为磁阻传感器的当前正余弦幅值，COEAMP为磁阻传感器当前正余弦幅值的温度系数，t为当前温度，AMPideal为磁阻传感器的理想余弦幅值，OFFcurrent为磁阻传感器的当前直流偏置，COEOFF为磁阻传感器当前直流偏置的温度系数，OFFideal为磁阻传感器的理想直流偏置。
基于此，曲线拟合单元采用预设算法(如最小二乘法)对关联关系建立单元建立的关联关系进行曲线拟合，得到磁阻传感器正余弦幅值的理想余弦幅值AMPideal和温度系数COEAMP，及磁阻传感器直流偏置的理想直流偏置OFFideal和温度系数COEOFF，最后将其烧写到磁编电机中，完成了温度补偿数据获取流程。
对于采集温度数据、磁阻传感器输出的正余弦幅值和直流偏置数据的预设时间段，针对不同的磁编电机111进行确定。如，在一实例中，未加入温度补偿算法的磁编码器位置输出温漂波形如图4所示(横坐标为采样点/50ms，纵坐标为位置/角度)，从图中可以看出，该磁编电机111位置数据需要200s(秒)左右才能达到稳定状态，是以在该段内进行温度补偿数据的采集。令磁编电机111以50RPM(转/分钟)的速度低速旋转2min(分钟)，如式(3)，可采集100组当前温度及磁阻传感器输出的正余弦幅值和直流偏置数据：
对于其他性能的磁编码器，采用上述方法确定温度补偿数据的采集方案即可。
完成了温度补偿环节之后，随即进入精度校正环节。具体，控制标准电机114拖动磁编码器电机工作在位置环下，每次步进一定角度旋转一个机械周期；每次步进前采集当前标准电机114和磁编电机111的位置数据并计算位置误差，之后校正数据计算模块134利用磁编电机111位置数据和其对应的误差通过式(4)求得精度校正后的磁编电机111位置POScal；最后将该数据通过485总线写入到磁编码器中用于精度校正。
其中，POScurrent为校正前的位置数据，POSERRorg为校正数据表中位置POSorg对应的位置误差，POSinterval为校正数据表的位置间隔。
在上述过程中，还会将获取的运行参数与磁编电机测试标准参数(包括温漂阈值、位置精度、电机转速波动、电机转矩波动等)进行比对，若获取的运行参数存在问题，则进入故障处理环节并结束校正流程，尤其在温度补偿环节，若获取的温度补偿出现异常，直接结束整个校正流程不进入后续的精度校正环节。在其他实施例中，获取的运行参数还包括电机的转速、转矩等参数，获取到相关运行参数后，同样会将其与磁编电机测试标准参数进行比对，若存在问题，进入故障处理环节并结束校正流程，提示生产工人进行故障相关的后续处理。
对上述实施例进行改进得到本实施例，如图5所示，控制终端130中包括存储模块131、指令发送模块132、运行参数获取模块133、校正数据计算模块134及数据写入模块135之外，还包括校正验证模块136。在这一过程中，运行参数获取模块133获取磁编码器校正工装110在验证流程中的运行参数；最后，校正验证模块136根据运行参数获取模块133获取的运行参数验证写入测试磁编码器中的补偿和校正参数是否有效。
具体，在校正验证过程中，首先令磁编码器校正工装110断电静止后重新上电，并采集上电后磁编电机111的位置数据，若预设时间内位置数据漂移小于第一预设阈值，则温度补偿测试通过，否则上报故障，进入故障处理流程。当温度补偿测试通过，磁编电机111每次步进一定角度，采集当前标准电机114和磁编电机111的位置并计算位置偏差，当该误差小于第二预设阈值，判断精度校正测试通过，否则上报故障，进入故障处理流程。当精度校正测试通过，在额定转速范围内令磁编电机111正反转运行，若转速波动峰峰值小于第三预设阈值、转矩波动峰峰值小于第四预设阈值，测试通过，否则上报故障，进入故障处理流程。
上述预设时间、第一预设阈值、第二预设阈值、第三预设阈值及第四预设阈值根据实际情况进行设定，如根据磁编电机111的特性，将预设时间设定为200s，将第一预设阈值设定为50ppm，将第二预设阈值设定为150ppm，将第三预设阈值设置为转速波动峰峰值的2％，将第四预设阈值设定为转矩波动峰峰值的3％。
如图6所示，本发明还提供了一种磁编码器校正方法，应用于上述磁编码器校正系统，在一实施例中，该磁编码器校正方法包括：
S10根据存储的校正测试流程及磁编电机测试标准发送指令至驱动控制器，控制磁编码器校正工装按照校正测试流程运转；
S20获取磁编码器校正工装运转过程中的运行参数；
S30根据获取的运行参数得到相应的补偿和校正参数；
S40将得到的补偿和校正参数、及标准电机和磁编电机的参数写入待校正的测试磁编码器中。
在本实施例中，磁编码器校正工装中包括：工装支撑板；固设于工装支撑板表面的工装对拖台架，用于固定标准电机、磁编电机及联轴器；联轴器安装于标准电机和磁编电机之间，用于确保标准电机和磁编电机的同心度；磁编电机中安装有待校正的测试磁编码器；标准电机中安装有一基准编码器，且基准编码器的精度高于测试磁编码器的精度；标准电机用于拖动磁编码器，同时为校正测试磁编码器提供基准。
其中，磁编电机为安装有待校正的测试磁编码器的电机产品，标准电机中安装有高精度的基准编码器(精度至少高于测试编码器一个数量级)，用于拖动磁编电机，并提供高精度的编码器参考，以对磁编码器的精度进行校正；工装对拖台架为磁编电机和标准电机提供安装平台；工装支撑板用于降低整个磁编码器校正工装的重心。在一实例中，为了确保磁编码器校正工装在运行过程中依然有较高的同心度，将其对磁编电机校正精度的影响降至最低，采用无间隙联轴器连接标准电机和磁编电机。
对于工装对拖台架，如图2示，包括一个固定板、第一安装板和第二安装板，其中，固定板固设于工装支撑板表面；第一安装板和第二安装板分别垂直于固定板表面固设，且相互平行设置，之间的距离适配于联轴器安装；联轴器安装于第一安装板和第二安装板之间的内侧表面，标准电机和磁编电机分别安装于第一安装板和第二安装板的外侧表面。
为了进一步提高工装对拖台架的稳固性，在一实例中，工装对拖台架安装于工装支撑板的中间位置，第一安装板和第二安装板同样固定于固定板的中间位置，且固定板的宽度大于第一安装板和第二安装板之间的距离。另外，为了实现标准电机、磁编电机及联轴器的安装，在第一安装板和第二安装板上分别设置相应的安装孔。对于工装对拖台架的加工方法，为了能够更好的保证磁编电机和标准电机的同心度，提高磁编电机的校正精度，可以采用一体成型的方式对该工装对拖台架进行加工。要说明的是，在其他实施例中，可以针对标准电机、磁编电机及联轴器的安装设计其他结构形式的工装对拖台架，这里不做限定，只要其能够实现本实施例的目的，都包括在本实施例的内容中。
为了进一步降低对磁编校正精度的影响，在另一实施例中，在工装支撑板下方贴装振动缓冲材料，以吸收校正工装高低速运行时产生的抖动。对于贴装的振动缓冲材料的具体材料，这里不做限定，可以根据实际情况进行选定，如使用海绵、泡沫等，只要能够起到缓冲振动的作用，均包括在本实施例的内容中。
基于上述磁编码器校正工装，在该磁编码器校正方法中，控制终端提供便于生产工人操作的人机界面，当磁编电机正确安装到磁编码器校正工装并接线正确后，生产工人可通过该人机界面启动驱动控制器；驱动控制器按照预设的校正测试工艺流程和磁编电机测试标准参数驱动磁编码器校正工装运转，并监测电机状态和校正测试结果。在这一过程中，若驱动控制器监测到校正测试过程出现异常或是测试流程中磁编电机的性能未能满足性能指标，将故障信号输出给控制终端，提示生产工人进行故障相关的后续处理。
具体，驱动控制器收到控制终端发送的启动运转指令后，正式开始校正测试流程，获取磁编码器校正工装运转过程中的运行参数，并基于此得到补偿和校正参数，最后通过485总线等将其写入磁编码器中。
由于磁编码器中使用的磁阻传感器具有明显的温漂特性，故在校正测试流程中首先进入的是温度补偿环节，利用磁编码器电路板上电后的温升过程，测得温度补偿数据。具体，在这过程中，首先获取磁编电机启动后预设时间段内采集的多组温度数据，及温度采集时磁阻传感器输出的正余弦幅值和直流偏置数据；之后根据获取的运行参数分别建立磁阻传感器的正余弦幅值与温度之间的关联关系，及建立磁阻传感器的直流偏置与温度之间的关联关系；最后，采用预设算法对建立的关联关系进行曲线拟合，得到磁阻传感器的温度补偿参数。该温度补偿参数包括磁阻传感器正余弦幅值的理想余弦幅值和温度系数，及磁阻传感器直流偏置的理想直流偏置和温度系数。
假设磁阻传感器的正余弦幅值和直流偏置与温度均成线性关系，则建立的磁阻传感器的正余弦幅值与温度之间的关联关系如式(1)，建立的磁阻传感器的直流偏置与温度之间的关联关系如式(2)。
基于此，采用预设算法(如最小二乘法)对建立的关联关系进行曲线拟合，得到磁阻传感器正余弦幅值的理想余弦幅值AMPideal和温度系数COEAMP，及磁阻传感器直流偏置的理想直流偏置OFFideal和温度系数COEOFF，最后将其烧写到磁编电机中，完成了温度补偿数据获取流程。
对于采集温度数据、磁阻传感器输出的正余弦幅值和直流偏置数据的预设时间段，针对不同的磁编电机进行确定。如，在一实例中，未加入温度补偿算法的磁编码器位置输出温漂波形如图4所示(横坐标为采样点/50ms，纵坐标为位置/角度)，从图中可以看出，该磁编电机位置数据需要200s(秒)左右才能达到稳定状态，是以在该段内进行温度补偿数据的采集。令磁编电机以50RPM(转/分钟)的速度低速旋转2min(分钟)，如式(3)，可采集100组当前温度及磁阻传感器输出的正余弦幅值和直流偏置数据。对于其他性能的磁编码器，采用上述方法确定温度补偿数据的采集方案即可。
完成了温度补偿环节之后，随即进入精度校正环节。具体，控制标准电机拖动磁编码器电机工作在位置环下，每次步进一定角度旋转一个机械周期；每次步进前采集当前标准电机和磁编电机的位置数据并计算位置误差，之后利用磁编电机位置数据和其对应的误差通过式(4)求得精度校正后的磁编电机位置POScal；最后将该数据通过485总线写入到磁编码器中用于精度校正。
在上述过程中，还会将获取的运行参数与磁编电机测试标准参数(包括温漂阈值、位置精度、电机转速波动、电机转矩波动等)进行比对，若获取的运行参数存在问题，则进入故障处理环节并结束校正流程，尤其在温度补偿环节，若获取的温度补偿出现异常，直接结束整个校正流程不进入后续的精度校正环节。在其他实施例中，获取的运行参数还包括电机的转速、转矩等参数，获取到相关运行参数后，同样会将其与磁编电机测试标准参数进行比对，若存在问题，进入故障处理环节并结束校正流程，提示生产工人进行故障相关的后续处理。
对上述实施例进行改进得到本实施例，在本实施例中，在将得到的补偿和校正参数、及标准电机和磁编电机的参数写入待校正的测试磁编码器中之后，还包括：获取磁编码器校正工装在验证流程中的运行参数；根据获取的运行参数验证写入测试磁编码器中的补偿和校正参数是否有效。
具体，在校正验证过程中，首先令磁编码器校正工装断电静止后重新上电，并采集上电后磁编电机的位置数据，若预设时间内位置数据漂移小于第一预设阈值，则温度补偿测试通过，否则上报故障，进入故障处理流程。当温度补偿测试通过，磁编电机每次步进一定角度，采集当前标准电机和磁编电机的位置并计算位置偏差，当该误差小于第二预设阈值，判断精度校正测试通过，否则上报故障，进入故障处理流程。当精度校正测试通过，在额定转速范围内令磁编电机正反转运行，若转速波动峰峰值小于第三预设阈值、转矩波动峰峰值小于第四预设阈值，测试通过，否则上报故障，进入故障处理流程。
上述预设时间、第一预设阈值、第二预设阈值、第三预设阈值及第四预设阈值根据实际情况进行设定，如根据磁编电机的特性，将预设时间设定为200s，将第一预设阈值设定为50ppm，将第二预设阈值设定为150ppm，将第三预设阈值设置为转速波动峰峰值的2％，将第四预设阈值设定为转矩波动峰峰值的3％。
本发明还提供了一种控制终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器运行计算机程序时实现上述磁编码器校正方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述磁编码器校正方法的步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的程序模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的程序单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各程序模块可以集成在一个处理单元中，也可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处理单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序单元的形式实现。另外，各程序模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。
图7是本发明一个实施例中提供的控制终端的结构示意图，如所示，该控制终端200包括：处理器220、存储器210以及存储在存储器210中并可在处理器220上运行的计算机程序211，例如：磁编码器校正程序。处理器220执行计算机程序211时实现上述各个磁编码器校正方法实施例中的步骤，或者，处理器220执行计算机程序211时实现上述各磁编码器校正系统实施例中各模块的功能。
控制终端200可以为笔记本、掌上电脑、平板型计算机、手机等设备。控制终端200可包括，但不仅限于处理器220、存储器210。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是控制终端200的示例，并不构成对控制终端200的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如：控制终端200还可以包括输入输出设备、显示设备、网络接入设备、总线等。
处理器220可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器220可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器210可以是控制终端200的内部存储单元，例如：控制终端200的硬盘或内存。存储器210也可以是控制终端200的外部存储设备，例如：控制终端200上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器210还可以既包括控制终端200的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器210用于存储计算机程序211以及控制终端200所需要的其他程序和数据。存储器210还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露控制终端和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的控制终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，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，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讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性、机械或其他的形式。
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，在本申请各个实施例中的各功能单元可能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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序211发送指令给相关的硬件完成，计算机程序211可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序211在被处理器220执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序211包括：计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读存储介质可以包括：能够携带计算机程序211代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如：在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种磁编码器校正系统，其特征在于，包括：控制终端、驱动控制器及磁编码器校正工装，其中，所述驱动控制器分别与所述控制终端和磁编码器校正工装连接；所述控制终端用于通过所述驱动控制器控制所述磁编码器校正工装运转；
所述磁编码器校正工装包括：
工装支撑板；
固设于所述工装支撑板表面的工装对拖台架，用于固定标准电机、磁编电机及联轴器；
所述联轴器安装于所述标准电机和磁编电机之间，用于确保所述标准电机和磁编电机的同心度；
所述磁编电机中安装有待校正的测试磁编码器；
所述标准电机中安装有一基准编码器，且所述基准编码器的精度高于所述测试磁编码器的精度；所述标准电机用于拖动所述磁编码器，同时为校正所述测试磁编码器提供基准；
所述控制终端中包括：
存储模块，用于存储预设的校正测试流程及磁编电机测试标准；
指令发送模块，与所述存储模块连接，用于根据所述存储模块中存储的校正测试流程及磁编电机测试标准发送指令至所述驱动控制器，控制所述磁编码器校正工装按照所述校正测试流程运转；
运行参数获取模块，用于获取所述磁编码器校正工装运转过程中的运行参数；
校正数据计算模块，与所述运行参数获取模块连接，用于根据所述运行参数获取模块获取的运行参数得到相应的补偿和校正参数；
数据写入模块，与所述校正数据计算模块连接，用于将所述校正数据计算模块得到的补偿和校正参数、及所述标准电机和磁编电机的参数写入所述测试磁编码器中。
2.如权利要求1所述的磁编码器校正系统，其特征在于，
所述运行参数获取模块中获取的运行参数包括：所述磁编电机启动后预设时间段内采集的多组温度数据，及温度采集时磁阻传感器输出的正余弦幅值和直流偏置数据；
所述校正数据计算模块中包括：
关联关系建立单元，用于根据所述获取的运行参数分别建立所述磁阻传感器的正余弦幅值与温度之间的关联关系，及建立所述磁阻传感器的直流偏置与温度之间的关联关系；
曲线拟合单元，与所述关联关系建立单元连接，用于采用预设算法对所述关联关系建立单元建立的关联关系进行曲线拟合，得到所述磁阻传感器的温度补偿参数，所述温度补偿参数包括所述磁阻传感器正余弦幅值的理想余弦幅值和温度系数，及所述磁阻传感器直流偏置的理想直流偏置和温度系数；
和/或，
所述运行参数获取模块中获取的运行参数包括：所述标准电机拖动磁编电机工作时，各步进角度下采集的标准电机和磁编电机的位置数据；
所述校正数据计算模块，用于根据所述运行参数计算各步进角度下所述标准电机和磁编电机的位置误差，进而根据所述位置误差及所述磁编电机的位置数据计算得到精度校正后的磁编电机位置数据。
3.如权利要求2所述的磁编码器校正系统，其特征在于，
当所述运行参数获取模块中获取的运行参数包括所述磁编电机启动后预设时间段内采集的多组温度数据，及温度采集时磁阻传感器输出的正余弦幅值和直流偏置数据时，所述关联关系建立单元中，建立的所述磁阻传感器的正余弦幅值与温度之间的关联关系为：
AMPcurrent＝COEAMP*t+AMPideal
建立的所述磁阻传感器的直流偏置与温度之间的关联关系为：
OFFcurrent＝COEOFF*t+OFFideal
其中，AMPcurrent为所述磁阻传感器的当前正余弦幅值，COEAMP为所述磁阻传感器当前正余弦幅值的温度系数，t为当前温度，AMPideal为所述磁阻传感器的理想余弦幅值，OFFcurrent为所述磁阻传感器的当前直流偏置，COEOFF为所述磁阻传感器当前直流偏置的温度系数，OFFideal为所述磁阻传感器的理想直流偏置；
当所述运行参数获取模块中获取的运行参数包括所述标准电机拖动磁编电机工作时各步进角度下采集的标准电机和磁编电机的位置数据时，所述校正数据计算模块中，采用以下方法计算得到精度校正后的磁编电机位置数据POScal：
其中，POScurrent为校正前的位置数据，POSERRorg为校正数据表中位置POSorg对应的位置误差，POSinterval为校正数据表的位置间隔。
4.如权利要求1-3任意一项所述的磁编码器校正系统，其特征在于，所述磁编码器校正系统中还包括校正验证模块；
所述运行参数获取模块，还用于获取所述磁编码器校正工装在验证流程中的运行参数；
所述校正验证模块，与所述运行参数获取模块连接，用于根据所述运行参数获取模块获取的运行参数验证写入测试磁编码器中的补偿和校正参数是否有效。
5.一种磁编码器校正方法，其特征在于，应用于如权利要求1-4任意一项所述的磁编码器校正系统，所述磁编码器校正方法包括：
根据存储的校正测试流程及磁编电机测试标准发送指令至驱动控制器，控制磁编码器校正工装按照所述校正测试流程运转；
获取磁编码器校正工装运转过程中的运行参数；
根据获取的运行参数得到相应的补偿和校正参数；
将得到的补偿和校正参数、及标准电机和磁编电机的参数写入待校正的测试磁编码器中。
6.如权利要求5所述的磁编码器校正方法，其特征在于，
在所述获取磁编码器校正工装运转过程中的运行参数中，获取的运行参数包括：所述磁编电机启动后预设时间段内采集的多组温度数据，及温度采集时磁阻传感器输出的正余弦幅值和直流偏置数据；
在所述根据获取的运行参数得到相应的补偿和校正参数中，包括：
根据获取的运行参数分别建立磁阻传感器的正余弦幅值与温度之间的关联关系，及建立磁阻传感器的直流偏置与温度之间的关联关系；
采用预设算法对建立的关联关系进行曲线拟合，得到磁阻传感器的温度补偿参数，所述温度补偿参数包括磁阻传感器正余弦幅值的理想余弦幅值和温度系数，及磁阻传感器直流偏置的理想直流偏置和温度系数；
和/或，
在所述获取磁编码器校正工装运转过程中的运行参数中，获取的运行参数包括：标准电机拖动磁编电机工作时，各步进角度下采集的标准电机和磁编电机的位置数据；
在所述根据获取的运行参数得到相应的补偿和校正参数中，包括：
根据所述运行参数计算各步进角度下标准电机和磁编电机的位置误差；
根据该位置误差及磁编电机的位置数据计算得到精度校正后的磁编电机位置数据。
7.如权利要求6所述的磁编码器校正方法，其特征在于，
当所述获取磁编码器校正工装运转过程中的运行参数中，获取的运行参数包括所述磁编电机启动后预设时间段内采集的多组温度数据，及温度采集时磁阻传感器输出的正余弦幅值和直流偏置数据时，在所述根据获取的运行参数分别建立磁阻传感器的正余弦幅值与温度之间的关联关系，及建立磁阻传感器的直流偏置与温度之间的关联关系中：
建立的磁阻传感器的正余弦幅值与温度之间的关联关系为：
AMPcurrent＝COEAMP*t+AMPideal
建立的磁阻传感器的直流偏置与温度之间的关联关系为：
OFFcurrent＝COEOFF*t+OFFideal
其中，AMPcurrent为磁阻传感器的当前正余弦幅值，COEAMP为磁阻传感器当前正余弦幅值的温度系数，t为当前温度，AMPideal为磁阻传感器的理想余弦幅值，OFFcurrent为磁阻传感器的当前直流偏置，COEOFF为磁阻传感器当前直流偏置的温度系数，OFFideal为磁阻传感器的理想直流偏置；
当所述获取磁编码器校正工装运转过程中的运行参数中，获取的运行参数包括标准电机拖动磁编电机工作时，各步进角度下采集的标准电机和磁编电机的位置数据时，在所述根据该位置误差及磁编电机的位置数据计算得到精度校正后的磁编电机位置数据中，采用以下方法计算得到精度校正后的磁编电机位置数据POScal：
其中，POScurrent为校正前的位置数据，POSERRorg为校正数据表中位置POSorg对应的位置误差，POSinterval为校正数据表的位置间隔。
8.如权利要求5-7任意一项所述的磁编码器校正方法，其特征在于，在所述将得到的补偿和校正参数、及标准电机和磁编电机的参数写入待校正的测试磁编码器中之后，还包括：
获取磁编码器校正工装在验证流程中的运行参数；
根据获取的运行参数验证写入测试磁编码器中的补偿和校正参数是否有效。
9.一种控制终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序时实现如权利要求5-8中任一项所述磁编码器校正方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求5-8中任一项所述磁编码器校正方法的步骤。
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