一种音圈电机标定装置及其标定方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种音圈电机标定装置，包括上位机

【技术实现步骤摘要】
一种音圈电机标定装置及其标定方法


[0001]本专利技术属于超精密定位装置
，具体涉及一种音圈电机标定装置及其标定方法
。

技术介绍

[0002]音圈电机
(Voice Coil Actuator/Voice Coil Motor)
是一种特殊形式的直流驱动电机，具有高速度
、
高加速度
、
快速响应等优点，常应用于超精密定位
、
像移补偿
、
减振系统等方面
。
音圈电机工作原理就是通电线圈在固定磁场中受到洛伦兹力的作用，该力的大小由通电电流和磁通量的乘积决定：
F=k*B*L*I*N
；其中，
F
为线圈受到洛伦兹力的大小，单位为
N
；
k
为力常数；
B
为磁通密度，单位为
T
（特斯拉）；
L
为线圈绕组每匝平均有效长度，单位为
m
；
I
为线圈绕组每匝通入的电流，单位为
A
；
N
为线圈匝数
。
对于给定的音圈电机，除电流外，所有参数都是固定的；因此，产生的力与输入电流成正比
。
力的方向既垂直于磁通量方向，又垂直于电流方向，改变电流方向会改变力的方向
。
在实际应用中，音圈产生的力推动负载，活动部件可以是线圈，也可以是磁体（力是相互的）
。
[0003]但是，在音圈电机制造过程中由于线圈无法完美的对齐在中心位置，且会因作用力而发生位移，因此音圈电机的输出力与动子在磁场中的位置有关系，与输入电流并不严格成线性关系
。
同时，音圈电机中产生磁场的永磁体受环境温度的影响，温度不同，产生磁通量存在变化
。

技术实现思路

[0004]为了弥补现有技术的不足，本专利技术目的在于提供一种音圈电机标定装置及其标定方法，通过音圈电机在不同温度和输入电流的工作状态下，确定输出力值和动子运动位置关系，以解决现有的音圈电机在制造和使用过程中由于受线圈无法完美对齐在中心位置及使用环境温度不同等因素的影响造成音圈电机输出力值与输入电流不严格成线性关系的问题
。
为实现该目的，本专利技术的具体技术方案如下：一种音圈电机标定装置，包括上位机
、
下位机
、
音圈电机
、
精密位移测量装置
、
电流
‑
电压转换电路
、
电压
‑
电流转换电路
、
力学传感器
、
信号处理电路
、
温度传感器
、
加热组件和制冷组件，所述上位机通过通讯接口和所述下位机进行连接，所述上位机通过通讯接口向下位机发送指令，所述下位机根据上位机指令进行操作并将相应结果返回给上位机；所述精密位移测量装置与所述下位机的数字通讯接口连接，所述精密位移测量装置用以实时测量音圈电机的动子的运动位移；所述电流
‑
电压转换电路和所述信号处理电路均与所述下位机的
ADC
连接，所述电流
‑
电压转换电路用以实时监测音圈电机的驱动电流；所述电压
‑
电流转换电路与所述下位机的
DAC
连接，所述电压
‑
电流转换电路用以驱动音圈电机运动；
所述音圈电机分别与所述精密位移测量装置
、
所述电流
‑
电压转换电路
、
所述电压
‑
电流转换电路和所述力学传感器连接，且所述力学传感器与所述信号处理电路连接，所述力学传感器用以测量音圈电机输出的力值；所述加热组件和所述制冷组件用以控制音圈电机的工作环境温度；所述信号处理电路用以处理装置中的各种信号；所述温度传感器用以采集音圈电机附近的环境温度
。
[0005]进一步地，所述制冷控件采用低温气体吹扫或机械制冷；所述加热组件采用电阻丝加热；所述制冷组件和所述加热组件通过
PID
控制算法以达到最终设定温度并保持在该最终设定温度
。
[0006]进一步地，所述音圈电机包括线圈和磁钢，线圈通电后，线圈相对磁钢运动
。
[0007]进一步地，所述线圈为动子，相对应的磁钢则为定子；所述线圈为定子，相对应的磁钢则为动子
。
[0008]进一步地，所述力学传感器设置于所述音圈电机的定子与固定架之间，固定架是用以固定音圈电机实现动子相对定子往复运动的机械装置，音圈电机和力学传感器紧密贴合并保持刚性连接，且力学传感器和固定架紧密贴合并保持刚性连接，实现对音圈电机的输出推力无损失的测量
。
[0009]进一步地，所述精密位移测量装置采用高精度的光栅尺或
LVDT
作为核心位移测量传感器，将动子与光栅尺的读数头或
LVDT
的测量头进行刚性连接
。
[0010]一种音圈电机标定装置的标定方法，具体步骤如下：步骤1：上位机通过通讯接口向下位机发送指令预设音圈电机的工作温度；步骤2：下位机根据上位机指令，并通过数字通讯接口分别控制加热组件和制冷组件将整个音圈电机的工作环境温度控制在预设范围；步骤3：温度传感器采集音圈电机附近的环境温度，经过信号处理电路及下位机
ADC
采集，将该值传递给上位机；步骤4：上位机收到音圈电机当前工作环境温度值，当达到设定温度时，输出音圈电机运动指令；步骤5：下位机根据收到的上位机指令，计算出音圈电机的驱动电压，经
DAC
及电压
‑
电流转换电路驱动音圈电机运动；步骤6：精密位移测量装置测量音圈电机动子运动位置，并将该位置信息经数字通讯接口传递到下位机中；步骤7：在音圈电机的驱动电路中使用电流
‑
电压转换电路实时监测音圈电机的驱动电流变化并经
ADC
上传到下位机中；步骤8：使用力学传感器测量音圈电机输出的力值，经信号处理电路处理及
ADC
上传到下位机中；步骤9：下位机将收集到的音圈电机动子运动位置信息
、
音圈电机输出力值信息
、
环境温度信息
、
音圈电机驱动电流信息传递到上位机中，上位机处理分析数据，给出音圈电机在设定温度环境和驱动电流下，输出力值
‑
动子运动位置的曲线图；步骤
10
：循环执行步骤5‑9，获得在设定温度环境下，不同驱动电流时的音圈电机输出力值
‑
动子运动位置的曲线图；
步骤
11
：循环执行步骤1‑
10
，获得不同环境温度下，不同驱动电流时的音圈电机输出力值
‑
动子运动位置的曲线图
。
[0011]与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种音圈电机标定装置，其特征在于，所述装置包括上位机
、
下位机
、
音圈电机
、
精密位移测量装置
、
电流
‑
电压转换电路
、
电压
‑
电流转换电路
、
力学传感器
、
信号处理电路
、
温度传感器
、
加热组件和制冷组件，所述上位机通过通讯接口和所述下位机进行连接，所述上位机通过通讯接口向下位机发送指令，所述下位机根据上位机指令进行操作并将相应结果返回给上位机；所述精密位移测量装置与所述下位机的数字通讯接口连接，所述精密位移测量装置用以实时测量音圈电机的动子的运动位移；所述电流
‑
电压转换电路和所述信号处理电路均与所述下位机的
ADC
连接，所述电流
‑
电压转换电路用以实时监测音圈电机的驱动电流；所述电压
‑
电流转换电路与所述下位机的
DAC
连接，所述电压
‑
电流转换电路用以驱动音圈电机运动；所述音圈电机分别与所述精密位移测量装置
、
所述电流
‑
电压转换电路
、
所述电压
‑
电流转换电路和所述力学传感器连接，且所述力学传感器与所述信号处理电路连接，所述力学传感器用以测量音圈电机输出的力值；所述加热组件和所述制冷组件用以控制音圈电机的工作环境温度；所述信号处理电路用以处理装置中的各种信号；所述温度传感器用以采集音圈电机附近的环境温度
。2.
根据权利要求1所述的一种音圈电机标定装置，其特征在于，所述制冷控件采用低温气体吹扫或机械制冷；所述加热组件采用电阻丝加热；所述制冷组件和所述加热组件通过
PID
控制算法以达到最终设定温度并保持在该最终设定温度
。3.
根据权利要求1所述的一种音圈电机标定装置，其特征在于，所述音圈电机包括线圈和磁钢，线圈通电后，所述线圈相对所述磁钢运动
。4.
根据权利要求3所述的一种音圈电机标定装置，其特征在于，所述线圈为动子，相对应的磁钢则为定子；所述线圈为定子，相对应的磁钢则为动子
。5.
根据权利要求4所述的一种音圈电机标定装置，其特征在于，所述力学传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙宁波，王立军，张林锋，叶永雄，吴育新，沈江，丁以俊，徐雄飞，李文军，毛敏军，
申请(专利权)人：杭州钧度科技有限公司，
类型：发明
国别省市：