电机编码器定位方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种电机编码器定位方法及系统，其方法包括：根据预先设定的第一电角度值锁定电机转子位置，获取绝对式编码器的第一编码器数值，第一编码器数值设定为第一电角度值时电机转子的第一位置；确认电机处于正常运作状态；启动正常运作状态的电机，获取电机转子转动后运行位置对应的绝对式编码器的第四编码器数值；根据第四编码器数值与第一编码器数值获得电机转子实时运行位置。本发明通过获取绝对式编码器的第一编码器数值，再通过获取的第四编码器数值与第一编码器数值的偏差值确认电机转子运行位置值，从而达到对电机转子运行位置的定位作用，简化系统装配，无需手工对电机转子零点位置调节匹配。
【专利说明】电机编码器定位方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及电机转子零点校对【技术领域】，尤其是涉及一种电机编码器定位方法及系统。
【背景技术】
[0002]一般电机在使用过程中需要利用编码器检测转子转动的角度，当转子角度为特殊值时(通常为零位置)，与转轴连接的部件运动到某一特殊位置，即转轴转动到该位置时，与电机匹配设置的编码器正好输出零位信号。
[0003]为了使编码器的输出信号与电机转轴协同,带转轴的电机在工作前一般需要把编码器先回到零点，作为工作起点；在将编码器装配到电机上时，需要先将电机转子的零点位置与编码器的零点位置对准，控制器在对电机进行控制时，能通过编码器发出的信号知道当前电机转子的运行位置。
[0004]但是，将电机转子的零点位置与编码器的零点位置对准这种操作方式在装配时很难做到精准对位，且装配实现过程复杂；而且，在电机转子的零点位置与编码器的零点位置调试好后，如果编码器损坏，客户很难自己重新进行安装并对零点位置进行校对，容易因编码器的零点位置与电机转子的零点位置的装配偏差，使产品不能达到使用的效果。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要针对现有技术的不足，提供一种电机编码器定位方法及系统，简化系统装配，无需手工调节编码器零点位置到电机转子零点位置，提高了系统自适应能力。
[0006]本发明所采用的技术方案是:一种电机编码器定位方法，其包括如下步骤:
[0007]根据预先设定的第一电角度值锁定电机转子位置，获取绝对式编码器的第一编码器数值，所述第一编码器数值设定为第一电角度值时电机转子的第一位置，其中，第一编码器数值设为电机转子的第一位置值与绝对式编码器零点位置值的第一偏差值；
[0008]确认电机处于正常运作状态；
[0009]启动正常运作状态的电机，获取电机转子转动后运行位置对应的绝对式编码器的第四编码器数值；
[0010]根据第四编码器数值与第一编码器数值获得电机转子实时运行位置。
[0011]一种电机编码器定位系统，其包括:
[0012]存储单元，用于获取绝对式编码器的初始编码器数值；
[0013]确认单元，用于确定电机处于正常运作状态；
[0014]检测单元，用于启动正常运作状态的电机，获取电机转子转动后运行位置对应的绝对式编码器的第四编码器数值；
[0015]输出单元，用于根据第四编码器数值与第一编码器数值获得电机转子实时运行位置。
[0016]综上所述，本发明电机编码器定位方法及系统通过在电机转子上安装绝对式编码器，首先通过多次设定电角度值来利用磁场作用转动电机转子，确定电机处于正常运作状态，防止电机转子在转动过程中由于磁场太弱无法带动电机转子按要求进行转动，避免没有将电机转子拉到预定位置而造成定位角度不准或定位角偏差过大的问题；进而锁定电机转子第一位置，再获取初始绝对式编码器的第一编码器数值，再通过获取的电机转子转动后运行位置对应的绝对式编码器的第四编码器数值与第一编码器数值的偏差值确认电机转子运行位置值，从而达到对电机转子运行位置的定位作用，简化系统装配，无需手工调节绝对式编码器零点位置与电机转子零点位置匹配，提高了系统自适应能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明电机编码器定位方法的流程示意图；
[0018]图2为本发明电机编码器定位系统的结构示意图；
[0019]图3为本发明电机编码器定位系统的另一结构示意图；
[0020]图4为本发明电机转子转动状态的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0022]如图1所示，本发明电机编码器定位方法，具体包括如下步骤:
[0023]根据预先设定的第一电角度值锁定电机转子位置，获取绝对式编码器的第一编码器数值，所述第一编码器数值设定为第一电角度值时电机转子的第一位置，其中，第一编码器数值设为电机转子的第一位置值与绝对式编码器零点位置值的第一偏差值；
[0024]确认电机处于正常运作状态；
[0025]启动正常运作状态的电机，获取电机转子转动后运行位置对应的绝对式编码器的第四编码器数值；
[0026]根据第四编码器数值与第一编码器数值获得电机转子实时运行位置。
[0027]在其中一个实施例中，确认电机处于正常运作状态的步骤包括:
[0028]根据预先设定的第二电角度值锁定电机转子位置，获取绝对式编码器的第二编码器数值，其中，所述第二编码器数值设定为第二电角度值时电机转子的第二位置；
[0029]获取第一预期偏差，将第一预期偏差与第一编码器数值和第二编码器数值的差值进行比较，若所述第一预期偏差与第一编码器数值和第二编码器数值的差值在设定误差范围内，确定电机处于正常运作状态；其中，所述第一预期偏差为第一电角度值和第二电角度值的差值乘以每份电角度值对应的绝对式编码器的位置值。
[0030]在其他实施例中，根据预先设定的第三电角度值锁定电机转子位置，获取绝对式编码器的第三编码器数值，所述第三编码器数值设定为第三电角度值时电机转子的第三位置；
[0031]获取第二预期偏差，将第二预期偏差与第二编码器数值和第三编码器数值的差值进行比较，若所述第二预期偏差与第二编码器数值和第三编码器数值的差值在设定误差范围内，确定电机处于正常运作状态；其中，所述第二预期偏差为第二电角度值和第三电角度值的差值乘以每份电角度值对应的绝对式编码器的位置值。[0032]具体地，在本实施例中，首先根据预先设定0°电角度值锁定电机转子位置，所述电机转子在绕组线圈产生的磁场的磁力作用下锁定在第一位置，读取绝对式编码器的第一编码器数值，其中，第一编码器数值设为电机转子的第一位置值与绝对式编码器零点位置值的第一偏差值；
[0033]然后，根据预先设定的90°电角度值锁定电机转子位置，所述电机转子在绕组线圈产生的磁场的磁力作用下锁定在第二位置，读取绝对式编码器的第二编码器数值；
[0034]获取第一编码器数值和第二编码器数值的差值，通过计算90°电角度值乘以每份电角度值对应的绝对式编码器的位置值获得第一预期偏差，判断第一预期偏差与第一编码器数值和第二编码器数值的差值在设定误差范围内，若是，则电机处于正常运作状态。
[0035]在其他实施例中，根据预先设定的-90°电角度值锁定电机转子位置，所述电机转子在绕组线圈产生的磁场的磁力作用下锁定在第三位置，读取绝对式编码器的第三编码器数值；
[0036]获取第三编码器数值和第二编码器数值的差值，通过计算90°电角度值乘以每份电角度值对应的绝对式编码器的位置值获得第二预期偏差，判断第二预期偏差与第三编码器数值和第二编码器数值的差值在设定误差范围内，若是，则电机处于正常运作状态。
[0037]在其中一个实施例中，在确定电机处于正常运作状态后电机第一次运行时，获取绝对式编码器的第一编码器数值，其步骤包括:
[0038]锁定电机转子第一位置；
[0039]获得绝对式编码器对应锁定电机转子第一位置时的第一编码器数值；
[0040]所述第一编码器数值输入至RAM模块，RAM模块对第一编码器数值进行存储，并将所述第一编码器数值设定为电机转子的第一位置值与绝对式编码器零点位置值的第一偏差值。
[0041]在其中一个实施例中，在确定电机处于正常运作状态运行第一次以后，获取第一编码器数值的步骤还包括:
[0042]将Flash模块内存储的第一编码器数值设定为锁定电机转子第一位置值与绝对式编码器的零点位置值的偏差值。
[0043]本发明通过在电机转子上安装绝对式编码器，首先通过多次设定电角度值来利用磁场作用转动电机转子，确定电机处于正常运作状态，防止电机转子在转动过程中由于磁场太弱无法带动电机转子按要求进行转动，避免没有将电机转子拉到预定位置而造成定位角度不准或定位角偏差过大的问题；进而锁定电机转子第一位置，再获取绝对式编码器的第一编码器数值，通过获取绝对式编码器的第四编码器数值与第一编码器数值的偏差值确认电机转子实时运行位置，从而达到对电机转子运行位置的定位作用，简化系统装配，无需手工调节绝对式编码器零点位置与电机转子零点位置匹配，提高了系统自适应能力。
[0044]在其中一个实施例中，锁定电机转子第一位置，获取绝对式编码器的第一编码器数值的步骤包括:
[0045]对三相电机的其中两相的绕组线圈输入直流电来锁定电机转子第一位置。
[0046]具体地，所述直流电为恒定电流，由于电机的绕组线圈输入直流电后，会产生固定磁场，在磁吸力作用下，能将永磁电机转子拉到与绕组线圈匹配相吸的位置，进而完成对电机转子的锁定，获得电机转子的第一位置。[0047]在其中一个实施例中,对三相电机的其中两相的绕组线圈输入直流电来锁定电机转子第一位置的步骤包括:
[0048]将三相电机中的其中两相的绕组线圈输入直流电给定值,通过电机的绕组线圈产生磁场拉动电机转子转动，电机转子转动到所述绕组线圈匹配相吸的位置；
[0049]获取绝对式编码器的第一编码器数值，所述第一编码器数值设为电机转子的第一位置值与绝对式编码器零点位置值的第一偏差值。
[0050]具体地，可将直流电给定值的电角度值设定为0° ;然后获得绝对式编码器的当前编码数值，即第一编码器数值，并将所述第一编码器数值设为电机转子的第一位置值与绝对式编码器零点位置值的第一偏差值。
[0051 ] 在其中一个实施例中，根据第四编码器数值与第一编码器数值获得电机转子实时运行位置的步骤包括:
[0052]获取电机的磁极数和绝对式编码器的二进制编码位数；
[0053]获得绝对式编码器每一位置对应电角度值的份数；
[0054]获取电机转子转动后运行位置对应的绝对式编码器的第二编码器数值；
[0055]根据第四编码器数值与第一编码器数值的差值乘以所述电角度值的份数获得电机转子实时运行位置。
[0056]具体地，所述电机的磁极数为N，所述绝对式编码器的二进制编码位数为n，所述绝对式编码器每一位置对应电角度值的份数为N*360° /2n。
[0057]此实施例中，选取的电机设置有4对磁极，则电机转子转一圈的机械周期对应有4个交流电周期，每个交流电周期为360度电角度，此时，在选取的绝对式编码器的二进制编码位数位数为12位时，绝对式编码器一圈对应有212=4096个值，其中，O?1024、1024?2048、2048?3072、3072?4096分别对应一个电周期内的0°?360° ;此实施例中，每个交流电周期的电角度值被分为1024份，绝对式编码器每一位置对应电角度值的份数为(360/1024) °，确定电机处于正常运作状态运行第一次以后获取绝对式编码器的第四编码器数值，即当前绝对式编码器的读数值；其中，第一编码器数值设为电机转子的第一位置值与绝对式编码器零点位置值的第一偏差值，根据第四编码器数值与所述第一偏差值之差得到电机转子实时运行位置对应的绝对式编码器的读取值，用读取值乘以绝对式编码器每一位置对应电角度值的份数可以确切得到电机转子实时运行位置。
[0058]根据上述本发明电机编码器定位方法，本发明提供了一种电机编码器定位系统，通过应用本发明电机编码器定位系统，通过在电机转子上安装绝对式编码器，首先存储单元存储绝对式编码器的第一编码器数值，再由确认单元确定电机处于正常运作状态，通过获取的电机转子转动后运行位置对应的绝对式编码器的第四编码器数值与第一偏差值确认电机转子实时运行位置，从而达到对电机转子运行位置的定位作用，简化系统装配，无需手工调节绝对式编码器零点位置与电机转子零点位置匹配，提高了系统自适应能力。
[0059]如图2所示，本发明电机编码器定位系统，包括:
[0060]存储单元，用于根据预先设定的第一电角度值锁定电机转子位置，获取绝对式编码器的第一编码器数值，所述第一编码器数值设定为第一电角度值时电机转子的第一位置，其中，第一编码器数值设为电机转子的第一位置值与绝对式编码器零点位置值的第一偏差值；[0061]确认单元，用于确定电机处于正常运作状态；
[0062]检测单元，用于启动正常运作状态的电机，获取电机转子转动后运行位置对应的绝对式编码器的第四编码器数值；
[0063]输出单元，用于根据第四编码器数值与第一编码器数值获得电机转子实时运行位置。
[0064]在其中一个实施例中，如图3所示，本发明电机编码器定位系统还包括输入单元，用于对三相电机的其中两相的绕组线圈输入直流电来锁定电机转子第一位置。
[0065]具体地，如图4所示，所述直流电为恒定电流，由于电机的绕组线圈输入直流电后，会产生固定磁场，在磁吸力作用下，能将永磁电机转子拉到与绕组线圈匹配相吸的位置，进而完成定位单元对电机转子的锁定，由存储单元获得电机转子锁定位置对应的第一编码器数值。
[0066]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种电机编码器定位方法，其特征在于，包括如下步骤: 根据预先设定的第一电角度值锁定电机转子位置，获取绝对式编码器的第一编码器数值，所述第一编码器数值设定为第一电角度值时电机转子的第一位置，其中，第一编码器数值设为电机转子的第一位置值与绝对式编码器零点位置值的第一偏差值； 确认电机处于正常运作状态； 启动正常运作状态的电机，获取电机转子转动后运行位置对应的绝对式编码器的第四编码器数值； 根据第四编码器数值与第一编码器数值获得电机转子实时运行位置。
2.根据权利要求1所述的电机编码器定位方法，其特征在于，确定电机处于正常运作状态的步骤包括: 根据预先设定的第二电角度值锁定电机转子位置，获取绝对式编码器的第二编码器数值，其中，所述第二编码器数值设定为第二电角度值时电机转子的第二位置； 获取第一预期偏差，将第一预期偏差与第一编码器数值和第二编码器数值的差值进行比较，若所述第一预期偏差与第一编码器数值和第二编码器数值的差值在设定误差范围内，确定电机处于正常运作状态；其中，所述第一预期偏差为第一电角度值和第二电角度值的差值乘以每份电角度值对应的绝对式编码器的位置值。
3.根据权利要求2所述的电机编码器定位方法，其特征在于，确定电机处于正常运作状态的步骤还包括: 根据预先设定的第三电角`度值锁定电机转子位置，获取绝对式编码器的第三编码器数值，所述第三编码器数值设定为第三电角度值时电机转子的第三位置； 获取第二预期偏差，将第二预期偏差与第二编码器数值和第三编码器数值的差值进行比较，若所述第二预期偏差与第二编码器数值和第三编码器数值的差值在设定误差范围内，确定电机处于正常运作状态；其中，所述第二预期偏差为第二电角度值和第三电角度值的差值乘以每份电角度值对应的绝对式编码器的位置值。
4.根据权利要求2所述的电机编码器定位方法，其特征在于，根据预先设定的第一电角度值锁定电机转子位置，获取绝对式编码器的第一编码器数值的步骤包括: 对三相电机的其中两相的绕组线圈输入直流电来锁定电机转子位置。
5.根据权利要求4所述的电机编码器定位方法，其特征在于，对三相电机的其中两相的绕组线圈输入直流电来锁定电机转子初始位置的步骤包括: 将三相电机中的其中两相的绕组线圈输入直流电给定值，通过电机的绕组线圈产生磁场拉动电机转子转动，电机转子转动到所述绕组线圈匹配相吸的位置； 获取绝对式编码器的第一编码器数值，并将所述第一编码器数值设为电机转子的第一位置值与绝对式编码器零点位置值的第一偏差值。
6.根据权利要求1或5所述的电机编码器定位方法，其特征在于，根据第四编码器数值获得电机转子实时运行位置的步骤包括: 获取电机的磁极数和绝对式编码器的二进制编码位数； 获得绝对式编码器每一位置对应电角度值的份数； 获取电机转子转动后运行位置对应的绝对式编码器的第四编码器数值； 根据第四编码器数值与第一编码器数值的差值乘以绝对式编码器每一位置对应电角度值的份数获得电机转子实时运行位置。
7.—种电机编码器定位系统,其特征在于,包括: 存储单元，用于获取绝对式编码器的初始编码器数值； 确认单元，用于确定电机处于正常运作状态； 检测单元，用于启动正常运作状态的电机，获取电机转子转动后运行位置对应的绝对式编码器的第四编码器数值； 输出单元，用于根据第四编码器数值与初始编码器数值获得电机转子实时运行位置。
8.根据权利要求7所述的电机编码器定位系统，其特征在于，还包括输入单元， 用于对三相电机的 其中两相的绕组线圈输入直流电来锁定电机转子位置。
【文档编号】H02P23/14GK103825527SQ201410084228
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2014年3月7日
【发明者】向远, 李玉成, 吴细龙 申请人:东莞易步机器人有限公司