[發明專利]高精度電機絕對參考零點的確定裝置和確定方法

有效

• 申請號: 202011373529.X
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112542979B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 楊琴琴;胡廣
• 申請（專利權）人: 南京安科醫療科技有限公司
• 主分類號: H02P29/024
• 分類號: H02P29/024;H02P29/032
• 代理公司: 南京睿之博知識產權代理有限公司 32296
• 代理人: 劉菊蘭

本發明公開了一種高精度電機絕對參考零點的確定裝置和確定方法，裝置包括電機、絲杠、機架和檢測系統，機架的靜止部設置向外側伸出的彈簧鋼，彈簧鋼的表面貼有電阻應變片，電機轉子連接絲杠，絲杠上設置負載；負載隨絲杠運動到絕對參考零點位置時，負載與彈簧鋼接觸，彈簧鋼和電阻應變片產生形變，通過檢測系統中設置的電橋電路將電阻應變片的阻值變化轉換為電壓信號的變化，并將此時檢測到的電壓值設為零點電壓，用于電機回零時的參考預設值。本發明方法，在負載未接觸到彈簧鋼時，不會出現電壓達到設定值的情況，因此錯誤率低；解決了目前機械堵轉電流檢測以及機械開關檢測零點位置存在的零點錯誤、精度低等問題。

技術領域

本發明涉及電機運動控制技術領域，尤其是涉及一種高精度電機絕對參考零點的確定裝置和確定方法。

背景技術

電機運動是利用編碼器記錄位置，編碼器又分為絕對式編碼器和增量式編碼器，由于絕對式編碼器在掉電的情況下能夠記錄歷史位置，因此重新上電后可以在歷史位置的基礎上進行運動控制，但絕對式編碼器價格高，一般場景下使用的是增量式編碼器。增量式編碼器雖然價格相對便宜，但是掉電后無法存儲當前位置，因此每次重新上電后都需要尋找一個絕對的參考零點，兩次找零的零點位置偏差直接影響了編碼器定位的精度。

確定絕對參考零點一般是通過機械的方式來實現，即通過機械堵轉檢測電流或者通過機械開關如光耦或者限位開關兩種方式。堵轉的方式是采用“通過堵轉檢測電流大小尋找零點”，機械開關是“通過檢測光耦信號或者限位開關高低電平的跳變沿尋找零點”?！巴ㄟ^堵轉檢測電流大小尋找零點”的方案是利用電機到達目標位置時外界障礙物阻擋電機運動來達到堵轉的目的，此時電流將上升，當系統檢測到電機電流達到某個閾值之后即認為該點為絕對零點?！巴ㄟ^檢測光耦信號或者限位開關高低電平的跳變沿尋找零點”方案是在零點處安裝光耦或者限位開關，一旦電機運動到目標位置時將觸發光耦信號或者限位開關信號變化，信號發生變化的點即認為電機的絕對零點位置。

機械堵轉檢測電流和機械開關這兩種方案確定絕對參考零點的方式，缺點都是精度較低。機械堵轉檢測電流的方式是通過檢測電流達到設定的閾值即為零位，但電流等于閾值的位置并不是唯一的，這也就決定了零位不是唯一的，而且電流的大小受負載影響，如果在某一點由于機械原因如絲杠裝配不垂直，造成扭力增大，從而電流偏大等原因造成電流達到閾值，則此時系統會將該錯誤點確定為絕對零點位置，因此故障率很高。機械開關的方式，如果使用光耦觸發的方式，從兩個不同方向運動會導致零位位置相差一個光斑范圍內的誤差，限位開關也會導致一個有效行程范圍內的誤差，該誤差通常在毫米級別。因此，這兩種方案均滿足不了精度要求高的場合，比如CT機的探測器平移運動。

發明內容

技術目的：針對上述技術問題，本發明提出了一種高精度電機絕對參考零點的確定裝置和確定方法，其采用彈簧鋼和應變片的組合方式，用于確定電機運動的絕對參考零點位置，利用電橋電路將應變片的微量阻值變化轉化為檢測系統可以讀取的電壓信號，通過位置變化轉化為機械變化，再由機械變化引起阻值變化，最終由阻值的變化引起輸出電壓的變化。

技術方案：為實現上述技術目的，本發明采用了如下技術方案：

一種高精度電機絕對參考零點的確定裝置，用于檢測電機的絕對參考零點，其特征在于：包括電機、絲杠、機架、檢測系統和負載，所述機架的靜止部設置向外側伸出的彈簧鋼，彈簧鋼的表面貼有電阻應變片；電機包括電機轉子，電機轉子連接絲杠，絲杠上設置負載，負載是由電機驅動運行的對象；所述負載隨絲杠運動到絕對參考零點位置時，負載與彈簧鋼接觸，彈簧鋼和電阻應變片產生形變，負載離開絕對參考位置時，負載與彈簧鋼脫離，彈簧鋼和電阻應變片恢復原形；

所述檢測系統包括順序連接的電橋電路、信號調理模塊、A/D轉換器和處理器，所述電阻應變片接入電橋電路中，電橋電路用于將電阻應變片的阻值變化轉換為電壓信號的變化，并輸出電壓信號到信號調理模塊，信號調理模塊用于對電橋電路輸出的電壓信號進行放大處理，A/D轉換器用于將模擬的電壓信號轉換成數字信號送入處理器，處理器用于對接收到的信號進行處理并發出對應的控制指令給電機和檢測系統。