一种超声电机高精度作动传感器的实现方法技术

本发明专利技术公开了一种超声电机高精度作动传感器实现方法，涉及一种基于超声电机作动器的断电自锁和纳米级分辨率等特性的传感器技术，尤其是一种主动式的高精度的位置细分检测技术；设置两路时序发生器，分别为移位时序M和同步时序t；由物理位置检测脉冲T来触发移位时序和同步时序的同步端Sync；根据当前超声电机速度和角位移分辨率共同来确定同步时序t的时间；在同步时序t对应（N+1）t处产生移位脉冲N+1来决定移位时序M下一个细分脉冲的时间点位置；该方法可使得超声电机具有了角位移分辨率高、结构简单成本低、覆盖超声电机106全速度调节范围等主动式高精度传感器。

A Realization Method of High Precision Actuating Sensor for Ultrasound Motor

【技术实现步骤摘要】
一种超声电机高精度作动传感器的实现方法
本专利技术属于传感器技术，尤其涉及一种超声电机高精度作动传感器实现方法。
技术介绍
与传统电机相比，超声电机具有低转速、力矩/质量比大、响应速度快、断电自锁、纳米级分辨率、无电磁干扰等特点。传统电机停电以后，转子位置处于自由状态，即转子当前物理位置是处于随机的状态。所以，就有必要通过专门的（体积大、精密安装、价格昂贵）位置传感器来辅助检测转子的当前物理位置，称之为被动式传感器。超声电机具有优异的断电自锁特性，即电机断电以后转子会在预压力的作用下，转子始终保持当前的物理位置不变。同时，超声电机还具有纳米级的位置分辨率，即转子在脉冲驱动模式下，转子角位移可以达到0.1角秒以下。本专利技术正是基于超声电机断电自锁和纳米级分辨率等特性，利用逐点时序校正、可变定点时序、旋转时序相移等方法，将定子定点时序与转子旋转时序进行同步关联，做到了使用较少的硬件检测点来同步定点与旋转的时序，实现物理粗定位。同时，再根据当前转子的速度来不断改变移位时序与同步时序之间的相对时间，实现相对于同步时序的虚拟物理位置细分定位，称之为主动式传感器。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了解决被动式高精度传感器体积大、结构加工与安装精准度要求高、价格昂贵等；本专利技术提出一种超声电机高精度作动传感器实现方法。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案一种超声电机高精度作动传感器实现方法，具体包含以下步骤：步骤1，设置两路时序发生器，分别为移位时序M和同步时序t；步骤2，由物理位置检测脉冲T来触发移位时序和同步时序的同步端Sync；令移位时序M和同步时序t的起始脉冲与硬件检测脉冲T的触发沿同步，让同步时序t脉冲实时锁定检测脉冲T，实现物理位置到细分时间点的转换；步骤3，根据当前超声电机速度和角位移分辨率共同来确定同步时序t的时间；其中，t=硬件物理检测角度*T/分辨率同步时序时间；步骤4，在同步时序t对应（N+1）t处产生移位脉冲N+1来决定移位时序M下一个细分脉冲的时间点位置；检测移位时序M起始脉冲到（N+1）t脉冲的时间，经过时间与虚拟物理位置的换算，可获取当前电机近似角位移物理位置。作为本专利技术一种超声电机高精度作动传感器实现方法的进一步优选方案，在步骤1中，时序发生器是由任意形式的时序逻辑电路所构成。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术的目的在于提供一种超声电机高精度作动传感器实现方法，该方法可使得超声电机具有了角位移分辨率高、结构简单成本低、覆盖超声电机106全速度调节范围等主动式高精度传感器。附图说明图1是位移时序与同步时序逻辑功能框图；图2是位移时序与同步时序波形图。图中符号具体说明如下：T为硬件同步脉冲时间，与当前电机速度有关；N为软件移位脉冲，移位时序细分脉冲计数端；Sync为移位时序和同步时序同步端；Shift为移位时序脉冲输出端；M为细分脉冲；Tick为同步时序脉冲输出端；t为同步时序脉冲。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：为表明本专利技术的效果，下面通过具体的实施例进一步说明本专利技术。但是，应当理解为，这些实施例仅仅是用于更详细地解释本专利技术，而不应理解为用于限定本专利技术。如图所示，图1是位移时序与同步时序逻辑功能框图；图2是位移时序与同步时序波形图。图中符号具体说明如下：T为硬件同步脉冲时间，与当前电机速度有关；N为软件移位脉冲，移位时序细分脉冲计数端；Sync为移位时序和同步时序同步端；Shift为移位时序脉冲输出端；M为细分脉冲；Tick为同步时序脉冲输出端；t为同步时序脉冲。具体实施例如下：本专利技术为一种超声电机高精度作动传感器实现方法，包括以下步骤：首先，设置两路时序发生器分别为移位时序和同步时序。特别说明：时序发生器可以是任意形式的时序逻辑电路所构成。其次，由物理位置检测脉冲T来触发移位时序和同步时序的同步端Sync，令移位时序M和同步时序t的起始脉冲与硬件检测脉冲T的触发沿同步。让同步时序t脉冲实时锁定检测脉冲T，实现了物理位置到细分时间点的转换。第三，同步时序t的时间是根据当前超声电机速度和角位移分辨率共同来确定的。为了满足角位移分辨率的要求，则有t=（硬件物理检测角度*T）/分辨率同步时序时间。例如：物理位置的间距是1°，要求角位移分辨率为1″。根据当前电机速度实时调整令t等于T的3600分之一，即将物理位置转换成细分了的时间点位置，这时时间点位置说相对应的虚拟物理位置分辨率为1″。第四，由软件产生的移位脉冲N+1来决定移位时序M下一个细分脉冲的时间点位置，在同步时序t对应（N+1）t处产生。检测移位时序M起始脉冲到（N+1）t脉冲的时间，再经过时间与虚拟物理位置的换算，就可知道当前电机近似角位移物理位置。本专利技术可使得超声电机具备了角位移分辨率高、结构简单成本低、覆盖超声电机106全速度调节范围等主动式高精度传感器细分角位移的能力。本专利技术不局限于上述具体实施方式，本领域的一般技术人员根据本专利技术公开的内容，可以采用其他多种实施方式。因此，凡是基于本专利技术的技术思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本专利技术保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声电机高精度作动传感器实现方法，其特征在于：具体包含以下步骤：步骤1，设置两路时序发生器，分别为移位时序M和同步时序t；步骤2，由物理位置检测脉冲T来触发移位时序和同步时序的同步端Sync；令移位时序M和同步时序t的起始脉冲与硬件检测脉冲T的触发沿同步，让同步时序t脉冲实时锁定检测脉冲T，实现物理位置到细分时间点的转换；步骤3，根据当前超声电机速度和角位移分辨率共同来确定同步时序t的时间；其中，t =硬件物理检测角度 * T/ 分辨率同步时序时间；步骤4，在同步时序t对应（N+1）t处产生移位脉冲N+1来决定移位时序M下一个细分脉冲的时间点位置；检测移位时序M起始脉冲到（N+1）t脉冲的时间，经过时间与虚拟物理位置的换算，可获取当前电机近似角位移物理位置。

【技术特征摘要】
1.一种超声电机高精度作动传感器实现方法，其特征在于：具体包含以下步骤：步骤1，设置两路时序发生器，分别为移位时序M和同步时序t；步骤2，由物理位置检测脉冲T来触发移位时序和同步时序的同步端Sync；令移位时序M和同步时序t的起始脉冲与硬件检测脉冲T的触发沿同步，让同步时序t脉冲实时锁定检测脉冲T，实现物理位置到细分时间点的转换；步骤3，根据当前超声电机速度和角位移分辨率共同来确定同步时序t的时...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵淳生，梁大志，杨淋，
申请(专利权)人：南京航大超控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32