基于实验室环境的一种位移测试传感器测试系统技术方案

本发明专利技术公开了基于实验室环境的一种位移测试传感器测试系统，本发明专利技术属于传感器测试技术领域。本发明专利技术由上位机软件和下位机硬件组成，上位机软件是利用LABVIEW编写，提供测试人机交互的界面以及对采集的数据进行处理并且保存；下位机硬件包括运动控制模块和测试电路模块；所述运动控制模块是利用运动控制卡控制伺服控制器从而控制伺服电机转动，利用丝杆将伺服电机的旋转运动转换为丝杆的直线运动；所述测试电路模块是用电源对开关阵列以及位移测试传感器进行供电；用数字万用表测量两路差分电压信号。本发明专利技术利用LABVIEW程序，在测试位移测试传感器时无需调整传感器与磁栅尺距离，将繁琐的步骤简单化，节约时间提高了效率。节约时间提高了效率。节约时间提高了效率。

【技术实现步骤摘要】
基于实验室环境的一种位移测试传感器测试系统


[0001]本专利技术涉及传感器测试
，具体为基于实验室环境的一种位移测试传感器测试系统。

技术介绍

[0002]基于AMR原理的线性位置传感器相比于传统的霍尔传感器，可以提供更高的位置精度；并且能够容忍传感器与磁铁之间间距较大的变化，具有更高的安装灵活度。通过优化的设计和封装，AMR线性位置传感器可以在油污、灰尘和高温等恶劣环境下工作，具有优秀的可靠性和精确度。AMR线性位置传感器可以分别与一系列磁极间距的磁栅尺配合使用，当磁栅尺发生位移，AMR线性位置传感器通过磁场变化感知可以输出不同的信号，通过对信号的处理可以实现位置测量，同时传感器自身跨越1个或多个磁极，消除由于磁极不完美而引入的位置误差，进一步提高测量精度。
[0003]在AMR线性位置传感器的研发过程中，为了保证传感器高精度与一致性，需要对其线性位置精度进行反复测试验证。由于AMR线性位置传感器属于小众专用的元器件，市面上并没有其配套的通用的测试设备。并且，不同精度的线性位置传感器测试时，要求与其配合使用的磁栅尺的距离也不一样。传统测试方案都是在将AMR线性位置传感器放在一个固定的夹具上，不同精度的位移测试传感器在测试前需要进行手动调整距离和校准归零，操作起来复杂。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供基于实验室环境的一种位移测试传感器测试系统，以解决上述
技术介绍
中提出的由于AMR线性传感器属于小众元器件，在针对不同精度的位移测试传感器测试时操作复杂的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：基于实验室环境的一种位移测试传感器测试系统。
[0006]所述系统包括上位机软件部分和下位机硬件部分；
[0007]所述上位机软件部分是使用LABVIEW编写程序，提供了测试人机交互的界面，程序将记录位移测试传感器的位置信息和与传感器位置信息相对应传感器输出的差分电压，通过计算求得位移测试传感器的位置精度和重复精度，最终将原始数据和计算求得数据都以表格形式保持下来；所述原始数据为位移测试传感器的位置信息和与传感器位置信息相对应传感器输出的差分电压，所述计算求得数据为位移测试传感器的位置精度和重复精度。
[0008]所述下位机硬件部分包括运动控制模块和测试电路模块；
[0009]所述运动控制模块是利用控制卡和伺服控制器来控制伺服电机，控制伺服电机按照测试要求产生所需要的定量位移；根据位移测试传感器的不同，选择不同的运动步长和总路程；
[0010]所述测试电路模块是给开关阵列和被测试的位移测试传感器进行供电并且测量
被测试的位移测试传感器差分电压的输出。
[0011]所述测试电路模块的输出端与运动控制模块的输入端连接。
[0012]所述运动控制模块包括运动控制卡单元、伺服控制器单元、伺服电机单元、夹具单元；
[0013]所述运动控制卡单元是利用高性能微处理器及大规模可编程器件实现多个伺服控制器的多轴协调控制伺服电机的一种高性能的伺服电机运动控制卡，包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、D/A输出等功能，它可以发出连续的、高频率的脉冲串，通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度，改变发出脉冲的数量来控制电机的位置，它的脉冲输出模式包括脉冲/方向、脉冲/脉冲方式。脉冲计数可用于编码器的位置反馈，提供机器准确的位置，纠正传动过程中产生的误差。运动控制卡通过读取伺服控制器所反馈的位置信号来判断夹具所处的实际位置。
[0014]所述伺服控制器单元是采用数字信号处理器作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，功率器件采用以智能功率模块为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击；功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电；经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机；在伺服控制器速度闭环中，电机转子实时速度测量精度对于改善速度环的转速控制动静态特性至关重要。为寻求测量精度与系统成本的平衡，一般采用增量式光电编码器作为测速传感器，与其对应的常用测速方法为M/T测速法。M/T测速法虽然具有一定的测量精度和较宽的测量范围，但这种方法有其固有的缺陷，主要包括：a、测速周期内必须检测到至少一个完整的码盘脉冲，限制了最低可测转速；b、用于测速的2个控制系统定时器开关难以严格保持同步，在速度变化较大的测量场合中无法保证测速精度。因此应用该测速法的传统速度环设计方案难以提高伺服控制器速度跟随与控制性能。
[0015]所述伺服电机单元是将在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可以控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。其中伺服控制器和伺服电机之间是闭环控制，伺服电机会实时反馈当前旋转位置到伺服控制器；伺服控制器在得到反馈信号之后，4.所需的控制位置和反馈位置有所不同，伺服控制器会自动调整电机，使得控制位置与反馈位置一致。
[0016]所述夹具单元包括夹具一和夹具二；
[0017]所述夹具一配备丝杆、光编码器和磁栅尺，实现伺服控制器在直线移动上的闭环控制，同时丝杆做直线运动时会带动磁栅尺位移；
[0018]所述夹具二安装位移测试传感器，通过伺服控制器的控制，能精确控制被测位移传感器与磁栅尺之间距离，利用上位机的程序编写，实现控制伺服电机自动调整测试距离。
[0019]所述丝杆是为了将伺服电机的旋转运动转换为直线运动，将丝杆与伺服电机连接，伺服电机经齿轮减速后，带动一对丝杆螺母；利用伺服电机正反转完成推杆动作，把伺
服电机的旋转运动变为直线运动。
[0020]所述光编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字的传感器，光编码器是由光源、光码盘和光敏元件组成。光栅实际上是一个刻有规则透光和不透光线条的圆盘，光敏元件接收的光通量随透光线条同步变化，光敏元件输出波形经整形后，变为脉冲信号，每转一圈，输出一个脉冲。根据脉冲的变化，可以精确测量和控制设备位移量。为了减少丝杆在加工的过程中引入的机械误差，需要在丝杆上加装光编码器；同时在伺服控制器的控制模式改为全闭环模式，这样伺服控制器就会以光编码器的反馈信号为基准，从而实现伺服控制器在直线移动上的闭环；
[0021]所述磁栅尺是由磁尺和读磁头组成，磁尺是磁栅尺位移传感器的重要组成部分，为传感器位移测量与位置定位提供检测的基准参照。磁栅尺有着以下优点：耐用性强，安装方便，抗干扰性强，抗冲击性强，不易受到振动、粉尘、水垢、油污影响。
[0022]所述测试电路模块包括电源单元、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于实验室环境的一种位移测试传感器测试系统，其特征在于，所述系统包括上位机软件部分和下位机硬件部分；所述上位机软件部分是使用LABVIEW编写程序，提供了测试人机交互的界面，程序将记录位移测试传感器的位置信息和与传感器位置信息相对应传感器输出的差分电压，通过计算求得位移测试传感器的位置精度和重复精度，最终将原始数据和计算求得数据都以表格形式保持下来；所述下位机硬件部分包括运动控制模块和测试电路模块；所述运动控制模块是利用控制卡和伺服控制器来控制伺服电机，控制伺服电机按照测试要求产生所需要的定量位移；根据位移测试传感器的不同，选择不同的运动步长和总路程；所述测试电路模块是给开关阵列和被测试的位移测试传感器进行供电并且测量被测试的位移测试传感器差分电压的输出；所述测试电路模块的输出端与运动控制模块的输入端连接。2.根据权利要求1所述的基于实验室环境的一种位移测试传感器测试系统，其特征在于：所述运动控制模块包括运动控制卡单元、伺服控制器单元、伺服电机单元、夹具单元；所述运动控制卡单元是利用高性能微处理器及大规模可编程器件实现多个伺服控制器的多轴协调控制伺服电机，通过读取伺服控制器所反馈的位置信号来判断夹具所处的实际位置。3.根据权利要求2所述的基于实验室环境的一种位移测试传感器测试系统，其特征在于：所述伺服控制器单元是一种控制伺服电机的控制器，伺服控制器是通过位置、速度、和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位。4.根据权利要求3所述的基于实验室环境的一种位移测试传感器测试系统，其特征在于：所述伺服电机单元是将伺服控制器传输的电压信号转化为转矩和转速加以驱动，伺服控制器和伺服电机是常用的位置控制组合，位置控制准确；其中伺服控制器和伺服电机之间是闭环控制，伺服电机会实时反馈当前旋转位置到伺服控制器；伺服控制器在得到反馈信号之后，所需的控制位置和反馈位置有所不同，伺服控制器会自动调整电机，使得控制位置与反馈位置一致。5.根据权利要求4所述的基于实验室环境的一种位移测试传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄良，宗茜茜，
申请(专利权)人：微传智能科技常州有限公司，
类型：发明
国别省市：