一种利用电机平稳驱动检测扫查架的方法技术

本发明专利技术涉及超声检测领域，尤其涉及一种利用电机平稳驱动检测扫查架的方法。采用如下技术方案：利用扫查架上安装的姿态传感器对扫查架进行运动姿态检测，由安装于扫查架上的系统板根据姿态传感器检测到的扫查架的运动姿态通过电机驱动板对无刷电机进行驱动控制。本发明专利技术的优点在于：通过利用磁场定向控制算法对无刷电机进行驱动以实现精确控制扫查架的扭矩和方向，并根据扫查架的运动姿态使无刷电机快速准确地提供动力矩或阻力矩；同时协同多个无刷电机同步工作确保对扫查架的输出功率；在确保准确平稳扫查的前提下，有效节约驱动扫查架的电能，延长扫查架的工作时间，提高扫查效率。提高扫查效率。提高扫查效率。

【技术实现步骤摘要】
一种利用电机平稳驱动检测扫查架的方法


[0001]本专利技术涉及超声检测领域，尤其涉及一种利用电机平稳驱动检测扫查架的方法。

技术介绍

[0002]在石油、天然气等长输管道的焊缝检测中，现有的扫查架大部分仍采用手动扫查的方式对焊口进行检测。操作过程经常受到现场工况的影响，导致扫查的速度不均衡，极易因为扫查架操作速度骤变导致扫查数据不完整造成漏检。若数据丢失量过大则扫查结果无效，需重新进行扫查，重复检测也影响了测量的进度。
[0003]方案一：为了解决扫查架步进不均匀的问题，市面上现有的自动化扫查架大部分采用步进电机进行驱动或使用复杂的机械传动结构来降低扫查架自重对加减速所带来的影响。例如，在一种用于管道环焊缝检测的扫查器 （公告号CN 214054122 U）中采用蜗杆蜗轮的方式来实现对电机进行减速。此外，为了减少电机因为受到扫查架自重的影响，通常主动轮与动力输出轴之间会加入机械阻尼，电磁离合器等装置来防止电机出现失速等异常，造成扫查架运行速度突变。
[0004]方案二：是采用步进电机配合齿轮组件的方式，例如，在相控阵检测伺服步进自动扫查装置（公告号CN 107064308 A）中，采用步进电机与微型编码器来构成电机伺服系统。通过利用步进电机具备保持力矩的特性，配合齿轮组件将力矩放大后用于防止扫查架在运行过程中出现失速。
[0005]目前的扫查装置存在如下缺点：方案一是为了保证扫查架在任何工况下平稳运行，加入复杂机械机构来提高主动轮的扭矩并降低外部因素对电机的影响。该方案存在一个明显的缺点是存在大量机械损耗，电机实际工作效率低。并且由于电机的输出功率有限，无法满足较高的扫查速度。大量的机械结构也增加的整机的体积以及质量，在同样的电池容量下，将降低有效的工作时长。方案二则采用了步进电机配合少量齿轮组件来进行驱动，这种方案明显的缺点为步进电机尺寸大且易发热，扫查架无法实现小型化，轻量化设计。另外由于步进电机的扭矩与转速有关，即步进电机必须工作在最佳转速区间来保证电机的正常工作，这也限制了扫查架正常工作的速度范围。此外，以上两种方案由于无法实时监测电机的扭矩来实现电机输出功率的自适应调节，在使用多电机同时进行驱动的扫查架上，容易造成电机之间无法协同工作的问题，即不利于电机的使用寿命又造成了不必要的电量消耗。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种利用电机平稳驱动检测扫查架的方法，具体在于提供一种使用磁场定向控制算法驱动无刷空心杯电机对扫查进行平稳驱动的方法。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种利用电机平稳驱动检测扫查架的方法：利用扫查架上安装的姿态传感器对扫查架进行运动姿态检测，由安装于扫查架上的系统板根据姿态传感器检测到的扫查架的运动姿态通过电机驱动板对无刷电机进行驱
动控制，其中无刷电机与扫查架的驱动轮驱动连接对扫查架进行驱动移动；其中，电机驱动板通过采集无刷电机的三相电流、电机转速和无刷电机转子所在的相位，并结合系统板对无刷电机的驱动要求参数对无刷电机进行驱动控制。
[0008]进一步的，无刷电机至少为两个，电机驱动板对每个无刷电机的驱动控制均分别采用一套独立的控制闭环逻辑；同时，系统板通过CAN总线与电机驱动板进行同步通讯。
[0009]进一步的，系统板还通过扫查架的被动轮上安装的轮速传感器对扫查架整体的实时移动速度进行检测，并通过CAN总线从电机驱动板获取各个无刷电机的实时转速并转化为无刷电机所对应驱动轮的理论速度，通过与扫查架整体的实时移动速度进行比较后，通过电机驱动板对各个无刷电机的转速期望值进行微调修正，使扫查架整体的实际速度趋近于所需的扫查速度。
[0010]进一步的，当系统板检测到无刷电机所驱动的驱动轮的理论速度与扫查架整体的实际速度相差超过一定阀值时，系统板则判断扫查架无法正常工作，并通过电机驱动板停止电机输出。
[0011]具体的，扫查架上的姿态传感器包括三轴陀螺仪、三轴磁力计和三轴加速度计，系统板将三轴陀螺仪、三轴磁力计和三轴加速度计所检测的数据转化为体现扫查架的姿态变换的欧拉角，并根据欧拉角对各个无刷电机的控制参数进行动态调节。
[0012]具体的，电机驱动板通过电流检测电路对无刷电机的三相电流进行检测，通过电机编码器对无刷电机的转速进行检测，通过霍尔传感器对无刷电机的转子所在的相位进行检测；且电机驱动板采用磁场定向控制算法对无刷电机进行驱动控制。
[0013]进一步的，系统板还通过安装GPS和测距雷达对扫查架所在的地理位置进行定位。
[0014]本专利技术的优点在于：通过利用磁场定向控制算法对无刷电机进行驱动以实现精确控制扫查架的扭矩和方向，并根据扫查架的运动姿态使无刷电机快速准确地提供动力矩或阻力矩；同时协同多个无刷电机同步工作确保对扫查架的输出功率；在确保准确平稳扫查的前提下，有效节约驱动扫查架的电能，延长扫查架的工作时间，提高扫查效率。
附图说明
[0015]附图1为实施例中利用电机平稳驱动检测扫查架的连接原理图；附图2为实施例中电机驱动板驱动无刷电机的连接原理图。
具体实施方式
[0016]实施例1，参照图1
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2，一种利用电机平稳驱动检测扫查架的方法：利用扫查架上安装的姿态传感器对扫查架进行运动姿态检测，由安装于扫查架上的系统板根据姿态传感器检测到的扫查架的运动姿态通过电机驱动板对无刷电机进行驱动控制，其中无刷电机与扫查架的驱动轮驱动连接对扫查架进行驱动移动；其中，电机驱动板通过采集无刷电机的三相电流、电机转速和无刷电机转子所在的相位，并结合系统板对无刷电机的驱动要求参数对无刷电机进行驱动控制。
[0017]在本实施例中，扫查架上安装的姿态传感器用于检测扫查架的运动姿态，如扫查架的倾斜状态、加速度状态和位置方向等，系统板通过姿态传感器获取扫查架的运动姿态，并根据扫查速度的期望值通过电机驱动板对无刷电机进行驱动，电机驱动板可以通过输出
一定的三相电流对无刷电机进行驱动，以实现对扫查架的平稳驱动。其中，电机驱动板通过电流检测电路对无刷电机的三相电流进行检测，通过电机编码器对无刷电机的转速进行检测，通过霍尔传感器对无刷电机的转子所在的相位进行检测；且电机驱动板采用磁场定向控制算法对无刷电机进行驱动控制。
[0018]另外，无刷电机至少为两个，电机驱动板对每个无刷电机的驱动控制均分别采用一套独立的控制闭环逻辑；同时，系统板通过CAN总线与电机驱动板进行同步通讯。其中，无刷电机的输出轴通过行星齿轮组进行减速后与驱动轮连接，虽然无刷电机的驱动结构简单轻便、体积小，但是其负载能力较低，通过设置多个无刷电机，可以在限制扫查架体积、重量的前提下，为扫查架提供足够的驱动功率，提高扫查架的负载。每个无刷电机均采用一套独立的控制闭环逻辑进行驱动控制，可以对各个无刷电机进行单独的驱动控制，同时，系统板通过CAN总线与电机驱动板进行同步通讯，可以同时对多个无刷电机的实时运行数据进行采集并进行相应的控制。
[0019]其中，扫查本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用电机平稳驱动检测扫查架的方法，其特征在于：利用扫查架上安装的姿态传感器对扫查架进行运动姿态检测，由安装于扫查架上的系统板根据姿态传感器检测到的扫查架的运动姿态通过电机驱动板对无刷电机进行驱动控制，其中无刷电机与扫查架的驱动轮驱动连接对扫查架进行驱动移动；其中，电机驱动板通过采集无刷电机的三相电流、电机转速和无刷电机转子所在的相位，并结合系统板对无刷电机的驱动要求参数对无刷电机进行驱动控制。2.根据权利要求1所述的一种利用电机平稳驱动检测扫查架的方法，其特征在于：所述无刷电机至少为两个，电机驱动板对每个无刷电机的驱动控制均分别采用一套独立的控制闭环逻辑；同时，系统板通过CAN总线与电机驱动板进行同步通讯。3.根据权利要求2所述的一种利用电机平稳驱动检测扫查架的方法，其特征在于：系统板还通过扫查架的被动轮上安装的轮速传感器对扫查架整体的实时移动速度进行检测，并通过CAN总线从电机驱动板获取各个无刷电机的实时转速并转化为无刷电机所对应驱动轮的理论速度，通过与扫查架整体的实时移动速度进行比较后，通过电机驱动板对各个无刷电机的转速期望值进行微调修正，使扫查架整体的实际速度趋...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈智发，李冈宇，谢立，余烁罡，
申请(专利权)人：汕头市超声检测科技有限公司，
类型：发明
国别省市：