编码器动态测试系统与方法与流程

1.本发明涉及传感器，特别是一种编码器动态测试系统与方法。


背景技术：

2.近年来，我国在编码器研发或应用方面取得了长足的进步，应用范围日益扩大，编码器在工业等领域的作用日愈凸显。编码器已经成为诸多行业不可或缺的控制元件。编码器目前的角度刷新周期可以达到微秒级别，而在传统的动态测试方法中，测试系统只能做到最低1毫秒采集数据，无法满足编码器角度刷新周期，故无法精确判断编码器动态性能是否满足要求，又因传统编码器测试方法中，所需数据量大，测试时间长，用现有数据处理软件所需时间长，工作量大并容易出错，故需要一种能进行微秒级的并能缩减计算数据量的测试方法。


技术实现要素：

3.针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种编码器动态测试系统与方法。
4.一种编码器动态测试系统，包括被测编码器、步进电机、pc机以及辅助测试单元，所述步进电机通过联轴器与被测编码器刚性连接，通过所述步进电机的旋转带动所述被测编码器转动，所述pc机与所述被测编码器以及所述辅助测试单元连接，所述辅助测试单元与被测编码器连接用于接收测试数据并生成测试结果；所述辅助测试单元包括依次连接的数据采集模块、数据解析模块、动态指标数据计算模块以及上传数据模块，其中：数据采集模块，用于实时获取所述被测编码器的测试数据；数据解析模块，用于周期性的对所述测试数据进行分析获得分析结果；动态指标数据计算模块，用于将所述分析结果与动态精度误差区间进行比较；上传数据模块，用于将比较结果上传至所述pc机。
5.可选的，所述步进电机与驱动器相连，所述驱动器与信号发生装置连接。所述驱动器根据所述信号发生装置输出的脉冲信号来产生驱动所述步进电机旋转的驱动信号，调整所述脉冲信号输出频率后可控制步进电机以规定速度旋转。还包括转换卡，所述pc机通过所述转换卡与所述被测编码器以及所述辅助测试单元连接。所述辅助测试单元为单板计算机。所述单板计算机包括cpu，存储器，网络适配器，a/d转换器、以及输入/输出接口。所述单板计算机上具有操作系统，用于提供对硬件的访问以及用于硬件和应用之间的协调。所述单板计算机上设置有用于读取数据的重复迭代调用例程，该迭代调用重复进行。所述数据解析模块开启对获取数据的解析流程，同时在数据采集模块上施加用于下一采样的信号，开启下一轮采样。设置两个数据采集模块，其中一个数据采集模块在读取数据期间，另一个数据采集模块进行采样。
6.本发明的有益效果是：根据本发明的测试方法，在测试过程中利用单板计算机可以快速的获取测试数据，数据采集模块只需要完成数据的获取即可，而分析模块可以周期性的对数据进行分析，这样改变了传统的实时数据获取分析的方法，使得通常在低性能计算机中出现的延迟时间最小化，从而能够大大提高编码器数据采集的速度，从而使得可以
使用低成本的单板计算机就可以完成对编码器的高速测试。
附图说明
7.图1为编码器动态测试系统安装示意图。
8.图2为实现动态测试方法流程图。
9.图3为辅助测试单元系统模块图。
具体实施方式
10.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，使本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
11.参阅图1，首先对本发明的编码器测试系统做介绍。如图1所示，其包括被测编码器、步进电机、pc机以及辅助测试单元，步进电机通过联轴器与被测编码器刚性连接，步进电机由驱动器驱动，通过步进电机的旋转带动编码器转动，其中驱动器与信号发生装置连接，根据信号发生装置输出的脉冲信号来产生驱动步进电机旋转的驱动信号，调整输出频率后可控制步进电机以规定速度旋转。
12.pc机通过转换卡与被测编码器以及辅助测试单元连接，辅助测试单元与被测编码器连接用于接收测试数据并生成测试结果。辅助测试单元，包括定时数据获取，数据判断，数据存储，数据上传；步进电机，将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机；联轴器,将被测编码器与步进电机抱紧连接，安装底座，将被测编码器与步进电机固定在同轴上。
13.本发明专利的系统装置图如图1所示，将被测编码器、辅助测试单元、步进电机固定在一个同轴连接的测试装置上，被测编码器与辅助测试单元信号线端口并联起来，并通过usb转rs-485转换器连接pc端，信号发生装置通过驱动器直接连接步进电机。
14.下面结合图2对基于编码器测试系统的编码器动态测试实现方法，做进一步的详细介绍，该方法步骤如下：1）pc机与被测编码器、辅助测试单元间通讯连接。
15.2）测试人员通过pc机配置辅助测试单元参数，其中相关参数为：被测编码器相应的通讯协议，各节点通讯参数、被测编码器波特率、动态测试速度、动态精度误差区间。
16.3）设置信号发生装置频率，使步进电机以额度转速匀速旋转4）辅助测试单元开始定时读取被测编码器角度值并实时进行数据解析并计算。
17.进一步，如被测编码器动态测试误差未超出辅助测试单元设置的动态精度误差区间，辅助测试单元将持续读取被测编码器角度值，直至测试完成。
18.进一步，如被测编码器动态测试误差超出辅助测试单元设置的动态精度误差区间，辅助测试单元将停止读取被测编码器角度值，而后通过pc机给辅助测试单元发送数据保存命令，辅助测试单元将当前数据存储并上传至pc机。在上述方案中，辅助测试单元包含如下子模块：数据采集模块，数据解析模块，动态指标数据计算模块，上传数据模块，结果输出模块。如图3所示。
19.接下来对辅助测试单元做更进一步的详细介绍。数据采集模块可以实时地收集和处理关于测试中出现的各种状态数据，并且如果需要，快速地将这些数据提供给上层系统或数据解析模块。
20.为了降低辅助测试单元成本，辅助测试单元可以是以单片机或dsp等为核心的单板计算机，单板计算机是实现微处理器等功能的完整计算机， 图形处理器，存储器，计算机所需的输入/输出接口等作为一个单一的小电路板起作用，并且具有非常小的尺寸和低功率的特点。
21.应用单板计算机来采集和处理被测编码器的情况。单板计算机的硬件可以包括cpu，gpu，存储器，网络适配器，a/d转换器、输入/输出接口等。单板计算机上具有操作系统，用于提供对硬件的访问以及用于硬件和应用之间的协调。
22.从被测编码器输出的信号，例如可以通过a/d转换器将电信号转换为数字数据，从而由数据采集模块获取。本发明中，希望通过高速的数据采集与处理技术，满足编码器微秒级的数据刷新要求，从而可以缩短测试时间，提高测试效率。
23.为此，本发明在单板计算机上设置了一个执行例程的迭代调用，该迭代调用重复进行，例如可以是满足一定的数据量后，或者经过一定的时间后。在该迭代调用之后，操作系统的相应硬件元件将使能信号发送至数据解析模块，数据解析模块开启对获取数据的解析流程，同时在数据采集模块上施加用于下一采样的信号，开启下一轮采样。
24.根据上述迭代采样，a/d转换器迭代采样输入信号，并将特定位数的值传送到单板计算机。通过操作系统将此数据提供给数据解析模块模块，以便能够进行必要的分析判断，从而获取被测编码器的测试结果。
25.进一步的，数据采集模块与数据分析模块可以使用同一存储器，例如同一ram等，在获取数据后分析模块读取该同一存储器中数据，并进行进一步的分析判断。
26.上述技术中，数据采集模块在每次迭代间会出现冲突，即在数据分析模块读取数据期间，数据采集模块无法再获取测试数据。为了解决该问题，本发明提出了，采用多条采样路径的方案。
27.例如系统可以包括两条采样路径，即设置两个数据采集模块，其中一个数据采集模块在读取数据期间，另一个数据采集模块进行采样。数据解析模块周期性地获取数据并进行分析判断，而不需要实时的处理每一个所获取的数据。
28.数据解析模块将分析结果发送给动态指标数据计算模块获得最终的判定结果，这一结果通过上传数据模块上传给pc机。
29.根据本发明的测试方法，在测试过程中利用单板计算机可以快速的获取测试数据，数据采集模块只需要完成数据的获取即可，而分析模块可以周期性的对数据进行分析，这样改变了传统的实时数据获取分析的方法，使得通常在低性能计算机中出现的延迟时间最小化，从而能够大大提高编码器数据采集的速度，从而使得可以使用低成本的单板计算机就可以完成对编码器的高速测试。
30.在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的
变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。