一种磁编码器校准方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种磁编码器校准方法及系统，涉及电机控制技术领域，该方法包括：通过电调板驱动电机以预设的电角度步进旋转；采集每个步进点的编码器数据；采用线性插值法对所述编码器数据进行线性化校准，得到线性化的机械角度数据，能够提高磁编码器的校准效率和准确性。

Magnetic encoder calibration method and system

The invention discloses a system and a calibration method of magnetic encoder, relates to the technical field of motor control, the method comprises: a step electric angle through the electric drive motor to the default palette into the rotary encoder data acquisition; each step point; linear calibration of the encoder data using linear interpolation method, linear mechanical angle the data can improve the calibration efficiency and accuracy of the magnetic encoder.

【技术实现步骤摘要】
一种磁编码器校准方法及系统
本专利技术涉及电机控制
，尤其涉及一种磁编码器校准方法及系统。
技术介绍
编码器(Encoder)是将电信号或数据转换成为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备，编码器按照本身属性又可以分为光电编码器和磁编码器。磁编码器是一种新型的角度或者位移测量装置，其原理是采用磁阻或者霍尔元件对变化的磁性材料的角度或者位移值进行测量，磁性材料角度或者位移的变化会引起一定电阻或者电压的变化，通过放大电路对变化量进行放大，通过单片机处理后输出脉冲信号或者模拟量信号，达到测量的目的，由于众多非理想因素的影响，磁编码器的输出往往存在误差，若直接进行解调，必将造成较大的解调误差，需先对其进行校准，现有的校准方法一般采用基于模型的离线校准方法，效率较低，准确性不高。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提出一种磁编码器校准方法及系统，能够提高磁编码器的校准效率和准确性。为实现上述目的，本专利技术提供的一种磁编码器校准方法，包括：通过电调板驱动电机以预设的电角度步进旋转；采集每个步进点的编码器数据；采用线性插值法对所述编码器数据进行线性化校准，得到线性化的机械角度数据。可选地，所述采集每个步进点的编码器数据包括：根据所述预设的电角度计算所述电机的驱动信号；依次向所述电机输出所述驱动信号，使所述电机按照机械角度旋转一圈，采集所述电机旋转一圈过程中每个步进点的编码器数据。可选地，所述驱动信号包括初始位置驱动信号，通过电调板向电机输出初始位置驱动信号，使所述电机转动到初始位置，采集此时的机械角度数据，并根据所述机械角度数据获取电角度零偏。可选地，所述采用线性插值法对所述编码器数据进行线性化校准，得到线性化的机械角度数据之前还包括：对所述编码器数据进行校准验证，判断所述每个步进点的编码器数据是否递增，且相邻步进点的编码器数据的差值是否在预设的阈值内，若是，则验证成功。可选地，所述电调板包括偏航电调板、横滚电调板和俯仰电调板，分别用于控制偏航电机、横滚电机和电机，每个电机上设置有一个编码器。作为本专利技术的另一方面，提供的一种磁编码器校准系统，包括上位机和伺服电机系统，所述伺服电机系统包括电调板和电机，其中，所述电调板，用于驱动电机以预设的电角度步进旋转；采集每个步进点的编码器数据；采用线性插值法对所述编码器数据进行线性化校准，得到线性化的机械角度数据；所述上位机，用于与电调板进行交互。可选地，所述采集每个步进点的编码器数据包括：根据所述预设的电角度计算所述电机的驱动信号；依次向所述电机输出所述驱动信号，使所述电机按照机械角度旋转一圈，采集所述电机旋转一圈过程中每个步进点的编码器数据。可选地，所述驱动信号包括初始位置驱动信号，通过电调板向电机输出初始位置驱动信号，使所述电机转动到初始位置，采集此时的机械角度数据，并根据所述机械角度数据获取电角度零偏。可选地，所述上位机还用于：对所述编码器数据进行校准验证，判断所述每个步进点的编码器数据是否递增，且相邻步进点的编码器数据的差值是否在预设的阈值内，若是，则验证成功。可选地，所述电调板包括偏航电调板、横滚电调板和俯仰电调板，分别用于控制偏航电机、横滚电机和电机，每个电机上设置有一个编码器。本专利技术提出的一种磁编码器校准方法及系统，该方法包括：通过电调板驱动电机以预设的电角度步进旋转；采集每个步进点的编码器数据；采用线性插值法对所述编码器数据进行线性化校准，得到线性化的机械角度数据，能够提高磁编码器的校准效率和准确性。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的一种磁编码器校准方法流程图；图2为本专利技术实施例二提供的一种磁编码器校准系统示范性结构框图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本专利技术的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与"部件"可以混合地使用。实施例一如图1所示，在本实施例中，一种磁编码器校准方法，包括：S10、通过电调板驱动电机以预设的电角度步进旋转；S20、采集每个步进点的编码器数据；S30、采用线性插值法对所述编码器数据进行线性化校准，得到线性化的机械角度数据。在本实施例中，本校准方法可自动执行，也可以对每个电机及电调板进行单独校准，能够提高磁编码器的校准效率和准确性。在本实施例中，所述电调板通过控制器局域网(ControllerAreaNetwork)CAN总线与上位机连接。在本实施例中，所述上位机用于向电调板发送电角度校准指令、验证指令等，并接收电调板返回的成功信号、失败信号及其他交互信号。在本实施例中，所述电调板包括偏航电调板yaw、横滚电调板roll和俯仰电调板pitch，分别用于控制偏航电机、横滚电机和电机，每个电机上设置有一个编码器。在本实施例中，该方法使用于产线步骤中，此时，电调板与电机完整安装，云台未完整装配，电机旋转运动未受云台对电机的卡位限制，电机能自由旋转一圈，yaw、roll、pitch电调板通过CAN总线连接，并同过USBCAN转接与PC上位机连接。在本实施例中，所述预设的电角度是系统根据校准精度或用户要求来设置的电角度值，如60°、90°或120°等便于计算的电角度值，以电角度为60°为例，电机就可以每一步旋转60°，旋转6次既可以按照电角度旋转一圈。在本实施例中，电机每对极在定子内圆上所占的角度360°/p指的是实际的空间几何角度，这个角度被称为机械角度；在四极及以上极数(p≥4)的电机中常常把一对极所占的机械角度定义为360度电角度，这是因为绕组中感应电势变化一个周期为360°；对于两极电机，其定子内圆所占电角度和机械角度相等均为360°；而p对极电机,其定子内圆全部电角度为360°*p，但机械角度却仍为360°，所以二者存在以下关系:电角度＝机械角度×极对数在本实施例中，定子的极对数为4对，则电角度与机械角度之间的关系为4倍。作为另一种实施例，所述定子的极对数也可以是其他数量，皆可以采用本方法进行校准。在本实施例中，所述步骤S20包括：根据所述预设的电角度计算所述电机的驱动信号；依次向所述电机输出所述驱动信号，使所述电机按照机械角度旋转一圈，采集所述电机旋转一圈过程中每个步进点的编码器数据。在本实施例中，所述驱动信号包括初始位置驱动信号，通过电调板向电机输出初始位置驱动信号，使所述电机转动到初始位置，采集此时的机械角度数据，并根据所述机械角度数据获取电角度零偏。在本实施例中，上位机通过CAN总线发送电角度校准指令，电调板接收到校准指令后，关闭伺服控制环，包括角度环、速度环、电流环以及空间矢量脉宽调制(SpaceVectorPulseWidthModulation)SVPWM单元，从SVPWM模式切换到脉宽调制(PulseWidthModulation)PWM模式，电调板向电机输出(0，T，T)信号驱动电机到电角度-180°处，此处，(0，T，T)信号即为初始位置驱动信号，(0，T，T)信号表示三相电机中其中一相没有通电(以0表示)，其他两相通电(以T表示)，并通过编码器数据变化程度判断电机是否已经被锁死，若电机已锁死，表示电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁编码器校准方法，其特征在于，包括：通过电调板驱动电机以预设的电角度步进旋转；采集每个步进点的编码器数据；采用线性插值法对所述编码器数据进行线性化校准，得到线性化的机械角度数据。

【技术特征摘要】
1.一种磁编码器校准方法，其特征在于，包括：通过电调板驱动电机以预设的电角度步进旋转；采集每个步进点的编码器数据；采用线性插值法对所述编码器数据进行线性化校准，得到线性化的机械角度数据。2.根据权利要求1所述的一种磁编码器校准方法，其特征在于，所述采集每个步进点的编码器数据包括：根据所述预设的电角度计算所述电机的驱动信号；依次向所述电机输出所述驱动信号，使所述电机按照机械角度旋转一圈，采集所述电机旋转一圈过程中每个步进点的编码器数据。3.根据权利要求2所述的一种磁编码器校准方法，其特征在于，所述驱动信号包括初始位置驱动信号，通过电调板向电机输出初始位置驱动信号，使所述电机转动到初始位置，采集此时的机械角度数据，并根据所述机械角度数据获取电角度零偏。4.根据权利要求2所述的一种磁编码器校准方法，其特征在于，所述采用线性插值法对所述编码器数据进行线性化校准，得到线性化的机械角度数据之前还包括：对所述编码器数据进行校准验证，判断所述每个步进点的编码器数据是否递增，且相邻步进点的编码器数据的差值是否在预设的阈值内，若是，则验证成功。5.根据权利要求1所述的一种磁编码器校准方法，其特征在于，所述电调板包括偏航电调板、横滚电调板和俯仰电调板，分别用于控制偏航电机、横滚电机和电机，每个电机上设置有一个编码器。6.一种磁编码器...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡华智，胡海生，
申请(专利权)人：亿航智能设备广州有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44