[發(fā)明專利]步進(jìn)電機(jī)綜合自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310738110.3
• 申請(qǐng)日: 2013-12-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103698701B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 文延;汶德勝;邱躍洪;陳智;姚大雷;江寶坦;王宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/34
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/34
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司61211
• 代理人: 胡樂(lè)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種步進(jìn)電機(jī)性能參數(shù)的測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法。

背景技術(shù)

步進(jìn)電機(jī)是一種重要的驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行電機(jī)，廣泛應(yīng)用于航空航天、武器裝備、工業(yè)控制和儀器設(shè)備等領(lǐng)域。步進(jìn)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)是步進(jìn)電機(jī)生產(chǎn)、質(zhì)量控制、交付驗(yàn)收和整機(jī)調(diào)試等過(guò)程中必不可少的儀器設(shè)備，步進(jìn)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接影響到步進(jìn)電機(jī)和整機(jī)的性能。

步進(jìn)電機(jī)的測(cè)試項(xiàng)目主要包括步距角精度測(cè)試、靜力矩測(cè)試、最高工作頻率測(cè)試和工作電流測(cè)試。目前，傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)普遍存在功能單一、自動(dòng)化程度低等缺陷，需要多種測(cè)試設(shè)備才能完成一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)或整機(jī)的測(cè)試工作，而且測(cè)試人員的工作量大，導(dǎo)致設(shè)備和人員成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種能夠完成步進(jìn)電機(jī)步距角精度、靜力矩、最高工作頻率和工作電流測(cè)試的綜合自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。

本發(fā)明的基本技術(shù)方案如下：

步進(jìn)電機(jī)綜合自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，包括控制單元、數(shù)據(jù)處理和顯示單元、被測(cè)步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、靜力矩測(cè)試牽引電機(jī)、牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、靜力矩測(cè)試齒輪系、安裝于被測(cè)步進(jìn)電機(jī)輸出軸上的光電編碼器、以及設(shè)置于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中的電流傳感器；所述靜力矩測(cè)試齒輪系包括兩個(gè)相互嚙合的齒輪，這兩個(gè)齒輪分別安裝于被測(cè)步進(jìn)電機(jī)的輸出軸和靜力矩測(cè)試牽引電機(jī)的輸出軸上，靜力矩測(cè)試牽引電機(jī)通過(guò)靜力矩測(cè)試齒輪系向被測(cè)試電機(jī)施加測(cè)試力矩；控制單元的一個(gè)控制信號(hào)輸出端連接至步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，另一個(gè)控制信號(hào)輸出端連接至牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，所述光電編碼器和電流傳感器的信號(hào)輸出端接至控制單元的數(shù)據(jù)采集輸入端，控制單元將采集得到的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理和顯示單元。

基于上述基本技術(shù)方案，本發(fā)明還進(jìn)行了以下優(yōu)化限定和改進(jìn)：

上述靜力矩測(cè)試牽引電機(jī)采用直流電機(jī)。

上述控制單元通過(guò)USB接口與數(shù)據(jù)處理和顯示單元連接。

上述控制單元采用DSP芯片TMS320LF2407A作為控制器。

上述光電編碼器采用增量式光電編碼器，其最大角度分辨率為0.04°。

上述電流傳感器采用霍爾電流傳感器，其線性測(cè)量范圍±4.5A，輸出電壓范圍±4V±0.8%，線性度±0.25%，響應(yīng)時(shí)間小于1us。

采用上述測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)步進(jìn)電機(jī)的各項(xiàng)性能參數(shù)進(jìn)行綜合自動(dòng)化測(cè)試的方法，包括以下環(huán)節(jié)：

1）步距角測(cè)試

首先，控制單元讀取被測(cè)步進(jìn)電機(jī)初始的角度數(shù)據(jù)，然后控制被測(cè)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)一步并讀取此時(shí)被測(cè)步進(jìn)電機(jī)的角度數(shù)據(jù)，再將前、后兩個(gè)角度數(shù)據(jù)相減即得到該步的步距角；以此方式控制被測(cè)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)一周（運(yùn)動(dòng)理論上一周所需步數(shù)），并依次獲得相應(yīng)各步的的步距角，最終即得到被測(cè)步進(jìn)電機(jī)的全部步距角數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)步距角數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析即可得到步距角精度；

2）靜力矩測(cè)試

首先，控制單元向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出控制信號(hào)，使被測(cè)步進(jìn)電機(jī)單相繞組加電，被測(cè)步進(jìn)電機(jī)處于靜態(tài)保持模式，此時(shí)被測(cè)步進(jìn)電機(jī)輸出的力矩即為靜力矩；

控制單元向靜力矩測(cè)試牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出控制信號(hào)，逐漸增加靜力矩測(cè)試牽引電機(jī)輸出的測(cè)試力矩，并連續(xù)讀取光電編碼器輸出的被測(cè)步進(jìn)電機(jī)角度值，當(dāng)檢測(cè)到角度值超出設(shè)定的臨界范圍，則表明被測(cè)步進(jìn)電機(jī)已處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，測(cè)得被測(cè)步進(jìn)電機(jī)的靜力矩就等于靜力矩測(cè)試牽引電機(jī)當(dāng)前的測(cè)試力矩；

3）最高工作頻率測(cè)試

首先，控制單元向被測(cè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出控制信號(hào)，使被測(cè)步進(jìn)電機(jī)連續(xù)旋轉(zhuǎn)，在逐漸增加被測(cè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)頻率的過(guò)程中不斷檢測(cè)被測(cè)步進(jìn)電機(jī)的角度數(shù)據(jù)，當(dāng)檢測(cè)到被測(cè)步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度小于預(yù)定值時(shí)就說(shuō)明被測(cè)步進(jìn)電機(jī)已處于失步狀態(tài)，被測(cè)步進(jìn)電機(jī)的最高工作頻率即為當(dāng)前的驅(qū)動(dòng)頻率；

4）工作電流測(cè)試

控制單元連續(xù)采集電流傳感器的輸出信號(hào)，即能夠?qū)崟r(shí)地測(cè)量步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、綜合完成各個(gè)測(cè)試項(xiàng)目：本發(fā)明的測(cè)試系統(tǒng)能夠一體化地綜合完成步進(jìn)電機(jī)的步距角精度、靜力矩、最高工作頻率和工作電流測(cè)試。

2、自動(dòng)化程度高：能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)進(jìn)行步距角精度、靜力矩、最高工作頻率和工作電流的測(cè)試數(shù)據(jù)采集、測(cè)試數(shù)據(jù)分析、記錄和打印工作，無(wú)需人工干預(yù)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的綜合自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)框圖。

圖2為本發(fā)明的步距角測(cè)試工作流程。

圖3為本發(fā)明的靜力矩測(cè)試工作原理。

圖4為本發(fā)明的最高工作頻率測(cè)試工作原理。

具體實(shí)施方式