混合步进电机初始位置获取方法、驱动器及步进伺服系统技术方案

本发明专利技术公开了一种混合步进电机初始位置的获取方法、驱动器及步进伺服系统，应用于步进伺服系统中的驱动器，包括：在步进伺服系统上电且步进电机的转子静止后，从一个预先定义的电角度开始，按照预设间隔电角度从不同的电角度位置向步进电机的定子注入一个固定脉冲宽度的矢量电压，直至遍历完一整个360度电角度；在每次向步进电机的定子注入矢量电压的同时，均采集电机定子绕组产生的电流脉冲信号；从所有电流脉冲信号中确定幅度最大的电流脉冲信号，并得到幅度最大的电流脉冲信号对应的电压注入电角度，并将电压注入电角度的位置确定为步进电机的初始位置。可见，相比于硬件获取方式，本申请的软件获取方式更为简单，容易实施，且不耗费系统成本。

【技术实现步骤摘要】
混合步进电机初始位置获取方法、驱动器及步进伺服系统
本专利技术涉及混合式步进伺服领域，特别是涉及一种混合步进电机初始位置的获取方法、驱动器及步进伺服系统。
技术介绍
目前，步进伺服系统包括驱动器和步进电机，在步进伺服系统上电启动时，需要获取步进电机的初始位置。现有技术中，有两种获取步进电机初始位置的方式：第一种，在步进电机的定子上安装霍尔传感器，用来检测步进电机的初始位置。第二种，在步进伺服系统中安装与步进电机适配的编码器，借助编码器的光刻码盘获取步进电机的初始位置。但是，常用的步进电机的极对数较多，比如50对极，该情况下每个极对位置只有7.2度(360度/50)，位置较小难以安装霍尔传感器；若选用第二种方式，则需要在编码器上设计50极的换相信号，设计较为复杂，难以实施，所以通常改为安装绝对值的编码器，其无需设计50极的换相信号，但价格昂贵，增加系统成本。因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种混合步进电机初始位置的获取方法、驱动器及步进伺服系统，相比于硬件获取步进电机初始位置的方式，本申请的软件获取方式更为简单，容易实施，且不耗费系统成本。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种混合步进电机初始位置的获取方法，应用于步进伺服系统中的驱动器，包括：在所述步进伺服系统上电且步进电机的转子静止后，从一个预先定义的电角度开始，按照预设间隔电角度从不同的电角度位置向所述步进电机的定子注入一个固定脉冲宽度的矢量电压，直至遍历完一整个360度电角度；在每次向所述步进电机的定子注入矢量电压的同时，均采集电机定子绕组产生的电流脉冲信号；从所有电流脉冲信号中确定幅度最大的电流脉冲信号，并得到幅度最大的所述电流脉冲信号对应的电压注入电角度，并将所述电压注入电角度的位置确定为所述步进电机的初始位置。优选地，在所述步进伺服系统上电且步进电机的转子静止之后，在从一个预先定义的电角度开始之前，该获取方法还包括：执行预设驱动器自检程序以验证驱动功能是否正常；若正常，则执行从一个预先定义的电角度开始的步骤；若不正常，则在工作人员断电检修完成后返回执行所述步进伺服系统上电且步进电机的转子静止的步骤。优选地，所述步进电机的转子静止的过程具体为：通过在所述步进伺服系统中所设置的抱闸刹车机构锁住所述步进电机的转子，以使其保持静止状态。优选地，所述预设间隔电角度具体为60度电角度。优选地，所述矢量电压的固定脉冲宽度具体为1μs。优选地，该获取方法还包括：根据所述初始电角度启动所述步进电机以使其转动，并实时检测所述步进电机对应的编码器直至其Z信号出现；当所述编码器的Z信号出现时，从自身存储的厂商数据中查找所述Z信号对应的电角度；根据查找出的电角度调整所述步进电机当前的电角度，以完成所述步进电机的整个启动。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种驱动器，应用于步进伺服系统，包括：脉冲注入单元，用于在所述步进伺服系统上电且步进电机的转子静止后，从一个预先定义的电角度开始，按照预设间隔电角度从不同的电角度位置向所述步进电机的定子注入一个固定脉冲宽度的矢量电压，直至遍历完一整个360度电角度；信号采集单元，用于在每次向所述步进电机的定子注入矢量电压的同时，均采集电机定子绕组产生的电流脉冲信号；电角度确定单元，用于从所有电流脉冲信号中确定幅度最大的电流脉冲信号，并得到幅度最大的所述电流脉冲信号对应的电压注入电角度，并将所述电压注入电角度的位置确定为所述步进电机的初始位置。优选地，该驱动器还包括：功能自检单元，用于在所述步进伺服系统上电且步进电机的转子静止之后，在从一个预先定义的电角度开始之前，执行预设驱动器自检程序以验证驱动功能是否正常；若正常，则执行从一个预先定义的电角度开始的步骤；若不正常，则在工作人员断电检修完成后返回执行所述步进伺服系统上电且步进电机的转子静止的步骤。优选地，该驱动器还包括：编码器检测单元，用于根据所述初始电角度启动所述步进电机以使其转动，并实时检测所述步进电机对应的编码器直至其Z信号出现；电角度查找单元，用于当所述编码器的Z信号出现时，从自身存储的厂商数据中查找所述Z信号对应的电角度；电角度调整单元，用于根据查找出的电角度调整所述步进电机当前的电角度，以完成所述步进电机的整个启动。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种步进伺服系统，包括步进电机，还包括上述任一种驱动器。本专利技术提供了一种混合步进电机初始位置的获取方法，应用于步进伺服系统中的驱动器，包括：在步进伺服系统上电且步进电机的转子静止后，从一个预先定义的电角度开始，按照预设间隔电角度从不同的电角度位置向步进电机的定子注入一个固定脉冲宽度的矢量电压，直至遍历完一整个360度电角度；在每次向步进电机的定子注入矢量电压的同时，均采集电机定子绕组产生的电流脉冲信号；从所有电流脉冲信号中确定幅度最大的电流脉冲信号，并得到幅度最大的电流脉冲信号对应的电压注入电角度，并将电压注入电角度的位置确定为步进电机的初始位置。本申请采用软件在步进电机的一个电角度周期内(360度电角度)，从不同的电角度位置向步进电机注入一个固定脉冲宽度的矢量电压，基于此，步进电机的定子绕组会相应产生电流脉冲信号，其中幅度最大的电流脉冲信号对应的电压注入电角度的位置即为步进电机初始电角度的位置，即步进电机的初始位置。可见，相比于硬件获取方式，本申请的软件获取方式更为简单，容易实施，且不耗费系统成本。本专利技术还提供了一种驱动器及步进伺服系统，与上述获取方法具有相同的有益效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种混合步进电机初始位置的获取方法的流程图；图2为本专利技术提供的一种混合步进电机定子在静止且电源驱动条件下的等效原理图；图3为本专利技术提供的一种定义混合步进电机dq坐标系的原理图；图4为本专利技术提供的一种混合步进电机在一个电角度周期内注入矢量电压的电角度位置示意图；图5为本专利技术提供的一种步进伺服系统中驱动器的结构示意图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种混合步进电机初始位置的获取方法、驱动器及步进伺服系统，相比于硬件获取步进电机初始位置的方式，本申请的软件获取方式更为简单，容易实施，且不耗费系统成本。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参照图1，图1为本专利技术提供的一种混合步进电机初始位置的获取方法的流程图。该混合步进电机初始位置的获取方法应用于步进伺服系统中的驱动器，包括：步骤S1：在步进伺服系统上电且步进电机的转子静止后，从一个预先定义的电角度开始，按照预设间隔电角度从不同的电角度位置向步进电机的定子注入一个固定脉冲宽度的矢量电压，直至遍历完一整个36本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合步进电机初始位置的获取方法，其特征在于，应用于步进伺服系统中的驱动器，包括：在所述步进伺服系统上电且步进电机的转子静止后，从一个预先定义的电角度开始，按照预设间隔电角度从不同的电角度位置向所述步进电机的定子注入一个固定脉冲宽度的矢量电压，直至遍历完一整个360度电角度；在每次向所述步进电机的定子注入矢量电压的同时，均采集电机定子绕组产生的电流脉冲信号；从所有电流脉冲信号中确定幅度最大的电流脉冲信号，并得到幅度最大的所述电流脉冲信号对应的电压注入电角度，并将所述电压注入电角度的位置确定为所述步进电机的初始位置。

【技术特征摘要】
1.一种混合步进电机初始位置的获取方法，其特征在于，应用于步进伺服系统中的驱动器，包括：在所述步进伺服系统上电且步进电机的转子静止后，从一个预先定义的电角度开始，按照预设间隔电角度从不同的电角度位置向所述步进电机的定子注入一个固定脉冲宽度的矢量电压，直至遍历完一整个360度电角度；在每次向所述步进电机的定子注入矢量电压的同时，均采集电机定子绕组产生的电流脉冲信号；从所有电流脉冲信号中确定幅度最大的电流脉冲信号，并得到幅度最大的所述电流脉冲信号对应的电压注入电角度，并将所述电压注入电角度的位置确定为所述步进电机的初始位置。2.如权利要求1所述的混合步进电机初始位置的获取方法，其特征在于，在所述步进伺服系统上电且步进电机的转子静止之后，在从一个预先定义的电角度开始之前，该获取方法还包括：执行预设驱动器自检程序以验证驱动功能是否正常；若正常，则执行从一个预先定义的电角度开始的步骤；若不正常，则在工作人员断电检修完成后返回执行所述步进伺服系统上电且步进电机的转子静止的步骤。3.如权利要求2所述的混合步进电机初始位置的获取方法，其特征在于，所述步进电机的转子静止的过程具体为：通过在所述步进伺服系统中所设置的抱闸刹车机构锁住所述步进电机的转子，以使其保持静止状态。4.如权利要求3所述的混合步进电机初始位置的获取方法，其特征在于，所述预设间隔电角度具体为60度电角度。5.如权利要求3所述的混合步进电机初始位置的获取方法，其特征在于，所述矢量电压的固定脉冲宽度具体为1μs。6.如权利要求1-5任一项所述的混合步进电机初始位置的获取方法，其特征在于，该获取方法还包括：根据所述初始电角度启动所述步进电机以使其转动，并实时检测所述步进电机对应的编码器直至其Z信号出现；当所述编码器的Z信号出现时...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧奂辰，张国亮，
申请(专利权)人：浙江国自机器人技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33