位移感测方法和马达控制设备技术

本发明专利技术公开一种位移感测方法、马达控制设备以及包括所述马达控制设备的加工机器。本发明专利技术的位移感测方法包括步骤：在转矩命令上叠加预定信号，以将驱动转矩供应到马达；测量在转矩命令上叠加预定信号中的所述驱动转矩与位移传感器测量的马达角度之间的振幅频谱比率；生成用于使所述振幅频谱比率恒定的校正数据；以及使用所述校正数据校正测量的马达角度，以使位移传感器测量的马达角度等于实际的马达角度。

Displacement sensing method and motor control device

The invention discloses a displacement sensing method, a motor control device, and a processing machine including the motor control device. The invention of the displacement sensing method comprises the steps of: superposition signal in the predetermined torque command, the driving torque is supplied to the motor; the amplitude spectral ratio between the motor angle measurement is superimposed on the torque command on a predetermined signal of the driving torque and displacement sensor; calibration data generation is used to make the amplitude spectrum ratio constant the use of the motor; and the correction angle data correction of measurement, the motor angle to the motor angular displacement sensor is equal to the actual.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种位移感测方法以及马达(motor)控制设备，尤 其涉及一种校正被测量角度的位移感测方法以及校正被测量角度以提 高测量精确性的马达控制设备。
技术介绍
一种净皮称为加瓦i若(galvano)马达的^f氐输出电动马达,皮用于谪* 如激光钻孔机器、激光修整机器和激光修理机器的加工机器。所述加 瓦诺马达要求具有高精确性的角度传感器。因此，采用增量式编码器 (encoder)作为所述加瓦诺马达的角度传感器。已知光学旋转编码器和线性编码器是增量式编码器。这样的编码 器通过使用彼此具有90。相位差的两个信号(正弦波信号和余弦波信 号)来感测诸如要被感测的目标的位移量和位移方向的位移信息。许多传统的编码器校正输出信号的振幅、偏移(offset)和相位， 以提高测量精确性。例如，日本专利公开No. 8-145719描述了基于关于编码器输出 信号的最大值和最小值以及关于两相输出信号的交点的信息，执行振 幅校正、偏移校正和相位校正。日本专利>^开No. 10-254549描述了 基于编码器输出信号的最大值的平均值和最小值的平均值，执行振幅校正和偏移校正。然而，传统的校正装置在编码器的输出信号为理想的正弦波信号 的前提下执行校正。但是，实际上，因为编码器的输出信号包括高次 谐波成分(higher harmonic component)或者非线性成分，所以它不 是理想的正弦波。因此，即使传统的校正装置校正编码器的输出信号， 编码器的输出信号也不是理想的正弦波信号。为了提高要被感测目标的位移信息的感测分辨率，许多编码器从正弦波信号和余弦波信号生成包括对应于分离(split)单位的相位差的多个分离脉沖。这样的方法被称作电分离。编码器的输出信号不是 理想的正弦波信号的这一事实导致执行电分离时的误差。加工编码器，以使刻度盘(scale)间距具有相等的间隔。然而， 实际上，它具有加工误差(process error )。
技术实现思路
本专利技术提供一种位移感测方法，其减少由编码器的输出信号中包 括的高次谐波成分或者非线性成分以及由刻度盘间距的加工误差导致 的测量误差，并且还提供一种减少测量误差的具有高精确性的马达控 制设备。作为本专利技术一个方面的位移感测方法包括步骤在转矩命令上叠 加预定信号，以将驱动转矩供应到马达；测量在转矩命令上叠加预定 信号时的所述驱动转矩与由位移传感器测量的马达角度之间的振幅频 镨比率(amplitude spectrum ratio );生成用于4吏所述振幅频镨比率 恒定(even out)的校正数据；以及使用所述校正数据校正测量的马 达角度，以使由位移传感器测量的马达角度等于实际的马达角度。作为本专利技术另一方面的马达控制设备包括测量马达的位移量的 位移传感器；供应驱动转矩到所述马达的驱动单元；生成预定信号并 且供应所述预定信号到所述驱动单元的信号生成器；校正数据生成器，位移传感器测量的马达的位移量来生成校正数据；以及校正单元，其 使用由所述校正数据生成器生成的校正数据校正所测量的马达位移 量，以使由所述位移传感器测量的马达位移量等于实际的马达位移量。 所述驱动单元使用由所述校正单元校正过的位移量来控制所述马达。从下面参考附图描述的实施例，本专利技术的其他方面将是明显的。附图说明图1是实施例1中马达控制设备的控制方块图。图2是显示实施例1中马达的旋转角度em和由编码器测量的角度em'之间的关系的图。图3是显示实施例i中马达的旋转角度em和测量误差em，- em之间的关系的图。图4是显示实施例1中马达的驱动转矩Tm的振幅频语的图。 图5是显示实施例1中马达的测量角度em，的角度响应em，p的 振幅频镨的图。图6是显示实施例1中校正数据的图。图7是显示实施例i中未校正的测量误差em'-e和校正过的测量 角度em"-e的图。图8是显示实施例2中马达的旋转角度em和测量角度em，之间关系的图。图9是显示实施例2中马达的旋转角度0m和测量误差em， -em之间关系的图。图IO是显示实施例2中校正数据的图。图ii是显示实施例2中未校正的测量误差em，- e和校正过的测量角度0m"-e的图。图12是显示实施例1中校正过程的流程图。图13是显示激光加工机器的一个例子的示意性视图。图14是显示马达控制设备的一个例子的示意性视图。图15是显示旋转编码器的刻度盘的一个例子的平面视图。图16是显示编码器输出的A相信号和B相信号的图。具体实施例方式下面将参考附图描迷本专利技术的示例性实施例。 作为加工机器的一个例子，将描述激光加工机器的配置。图13显示激光加工机器100的示意性视图。激光加工机器100被用于诸如 切割板、在板中钻孔以及在金属之间烨接的各种目的。本实施例的激光加工才几器100包括旋转马达101和102。旋转马 达101和102被提供用于分别旋转驱动镜103和104。旋转马达101 和102 4t转驱动镜103和104,以改变这些方向。这样，使用旋转马达101和102改变镜103和104的方向可以改 变激光束L的方向。如后面所述，每个旋转马达IOI和102被提供有 用于测量马达的旋转位移量的编码器。精确地测量马达的旋转位移量 能够精确地控制激光束L的方向。从激光振荡器105发射的激光束L经由镜103和104照射在激光 加工表面106上。诸如金属、玻璃和塑料的多种材料可被选作受到加 工的激光加工表面106。如上所述，激光加工机器100能够通过旋转镜103和104来准确 地控制激光束L的方向。因此，能够准确地加工激光加工表面106。然后，将描述用于激光加工机器100的马达控制设备的配置。图 14显示马达控制设备的示意性视图。图15显示编码器的刻度盘201 的示意性平面视图。本实施例的马达控制设备200包括用于感测旋转马达IOI的旋转 位移量的光学编码器。所述编码器包括具有旋转狭缝(slit)圆盘和固 定狭缝圆盘的刻度盘201,以及具有发光元件(发光二极管)和光接 收元件(光电二极管)的传感器202。旋转狭缝圆盘随着旋转马达101 的旋转而旋转。另一方面，固定狭缝圆盘被固定。配置编码器以将旋 转狭缝圆盘和固定狭缝圆盘放在发光元件和光接收元件之间。旋转狭缝圆盘和固定狭缝圆盘被提供有许多狭缝。通过旋转狹缝 圆盘的旋转而透过(transmit)或者切断发光元件的光。此外，因为 固定狭缝圆盘将编码器的输出信号转换成多个相，所以固定狭缝被分 成多个狭缝。因此，编码器被提供有多个发光元件和光接收元件。如图15中所示，编码器的刻度盘201被提供有A相图案205和 B相图案206的狭缝。刻度盘201绕旋转轴204旋转。在旋转中，当 来自发光元件的光透过A相图案和B相图案的狭缝中的每一个时，两 个光接收元件中的每一个感测发光元件的光。因此，如图16所示，编码器生成彼此相位差为90°的A相信号和B相信号。图16的A相信 号和B相信号是通过使用波形整形电路对正弦波形的编码器输出进行 波形整形而形成的方波信号。马达控制器203控制旋转马达101的旋转驱动。马达控制器203 比较作为目标角度的马达旋转角度与作为测量角度的马达测量角度， 并执行反馈控制以使测量角度等于目标角度。因此，可以将镜103的 方向变成对应于目标角度的角度。感测原理不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位移感测方法，包括步骤：　在转矩命令上叠加预定信号，以将驱动转矩供应到马达；　测量在转矩命令上叠加预定信号中的所述驱动转矩与位移传感器测量的马达角度之间的振幅频谱比率；　生成用于使所述振幅频谱比率恒定的校正数据；以及　使用所述校正数据校正测量的马达角度，以使所述位移传感器测量的马达角度等于实际的马达角度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：上田伸治，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]