[發明專利]采用CCD攝像機的無刷直流電機轉速檢測裝置及方法

無效

• 申請號: 201210453889.X
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN102944689A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 魏海峰;張懿;馮友兵;王玉龍;朱志宇
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G01P3/36
• 分類號: G01P3/36
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種無刷直流電機轉速檢測裝置及方法，尤其是一種采用CCD攝像機的無刷直流電機轉速檢測裝置及方法。

背景技術

無刷直流電機一般采用120°導通型三相六狀態方波驅動控制方法，通過檢測永磁轉子位置給出一個控制周期內六個功率管的驅動信號，來保證各相的正確換相，并通過施加于電機上的有效電壓以調節其轉速。無刷直流電機的轉速的檢測，通常采用在電機內部安裝霍爾傳感器、光電編碼器等方式實現。但內置于電機內部的轉子位置傳感器的存在，使得電機和控制線路間聯接元件增多，抗擾性變差。針對位置傳感器帶來的種種問題，反電勢法、續流二極管法、電感法和狀態觀測器法等無刷直流電機位置檢測方法被相繼提出。但當無刷直流電機靜止或轉速較低時，這些方法都很難獲得準確的轉子位置和電機轉速，需要首先將電機起動至一定轉速才能使用相應的檢測方法，在很大程度上限制了無刷直流電機的推廣和應用。因此，尋找一種安裝于電機本體外部的、能實現電機靜止條件下電機轉速精確檢測的裝置及方法，就具有重要的理論意義和工程價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于無刷直流電機的、通過安裝于電機外部的采用CCD攝像機的無刷直流電機轉速檢測裝置，可實現電機靜止時的轉子位置檢測，且無需改變電機本體的內部結構，提升了無刷直流電機驅動控制的可靠性及運行性能。

本發明采用的技術方案是：采用CCD攝像機的無刷直流電機轉速檢測裝置，包括CCD攝像機和主計算機，所述CCD攝像機還包括預處理電路和A/D轉換單元，CCD攝像機設置在無刷直流電機轉軸正上方、高于電機端面處；驅動電機運行后CCD攝像機對旋轉的電機進行圖像的拍攝，得到模擬圖像信號；模擬圖像信號經過預處理電路，去掉毛刺，然后通過A/D轉換單元，把模擬圖像信號轉換成數字圖像信號，把一次時間間隔內采集到得兩個圖像信號分別存儲于主計算機中，主計算機對兩個圖像信號進行計算，得到無刷直流電機轉速。

采用CCD攝像機的無刷直流電機轉速檢測裝置的檢測方法包括如下步驟：

步驟1：在轉軸上設置標記線

將無刷直流電機轉軸永磁轉子所在位置作為0°，在該位置處刻畫一條標記線，記為A；從0°起沿順時針方向120°位置處刻畫另一條標記線，記為B；從0°起沿順時針方向240°位置處刻畫另一條標記線，記為C；

步驟2：CCD攝像機安裝

將CCD攝像機置于無刷直流電機轉軸正上方、高于電機端面處的位置；

步驟3：電機轉速檢測

采用CCD攝像機根據標記線將兩個不同時刻拍攝的無刷直流電機轉子圖像信號進行運算，由此確定在這兩個時刻間隔內無刷直流電機轉子在圖像上測量出的移動距離，從而確定無刷直流電機的轉速。設x為第一次采集的圖像信號，y為時間間隔Δt后第二次采集的圖像信號，Δt時間內x、y移動的距離為ΔL，則電機轉速為

本發明的有益效果是：

1、本發明無需將位置傳感器置于無刷直流電機內部，避免了改變電機本體結構，提升了電機的運行可靠性。

2、采用CCD攝像機視頻檢測方法，可實現對電機速度的非接觸測量，只要電機轉子產生一個像素的位移，系統即可響應，測量精度較高。

附圖說明

圖1為采用CCD攝像機的無刷直流電機轉速檢測裝置示意圖。

圖2為無刷直流電機轉軸永磁轉子所在位置標記圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明采用CCD攝像機的無刷直流電機轉速檢測裝置，包括CCD攝像機和主計算機，所述CCD攝像機還包括預處理電路和A/D轉換單元，CCD攝像機設置在無刷直流電機轉軸正上方、高于電機端面處；驅動電機運行后CCD攝像機對旋轉的電機進行圖像的拍攝，得到模擬圖像信號；模擬圖像信號經過預處理電路，去掉毛刺，然后通過A/D轉換單元，把模擬圖像信號轉換成數字圖像信號，把一次時間間隔內采集到得兩個圖像信號分別存儲于主計算機中，主計算機對兩個圖像信號進行計算，得到無刷直流電機轉速。

本發明的具體實施按照以下3個步驟進行：

步驟1：將電機轉軸上設置標記線

將無刷直流電機轉軸永磁轉子所在位置作為0°，在該位置處刻畫一條標記線，記為A，從0°起沿順時針方向120°位置處刻畫另一條標記線，記為B，從0°起沿順時針方向240°位置處刻畫另一條標記線，記為C，如圖2所示。

步驟2：CCD攝像機安裝

選用適當焦距與像素的CCD攝像機，置于電機轉軸正上方、高于電機端面處的位置，如圖1所示。

步驟3：電機轉速檢測