專利名稱：采用ccd攝像機的無刷直流電機轉(zhuǎn)速檢測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無刷直流電機轉(zhuǎn)速檢測裝置及方法，尤其是一種采用CXD攝像機的無刷直流電機轉(zhuǎn)速檢測裝置及方法。
背景技術(shù)：
無刷直流電機一般采用120°導(dǎo)通型三相六狀態(tài)方波驅(qū)動控制方法，通過檢測永磁轉(zhuǎn)子位置給出一個控制周期內(nèi)六個功率管的驅(qū)動信號，來保證各相的正確換相，并通過施加于電機上的有效電壓以調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。無刷直流電機的轉(zhuǎn)速的檢測，通常采用在電機內(nèi)部安裝霍爾傳感器、光電編碼器等方式實現(xiàn)。但內(nèi)置于電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子位置傳感器的存在，使得電機和控制線路間聯(lián)接元件增多，抗擾性變差。針對位置傳感器帶來的種種問題，反電
勢法、續(xù)流二極管法、電感法和狀態(tài)觀測器法等無刷直流電機位置檢測方法被相繼提出。但當(dāng)無刷直流電機靜止或轉(zhuǎn)速較低時，這些方法都很難獲得準確的轉(zhuǎn)子位置和電機轉(zhuǎn)速，需要首先將電機起動至一定轉(zhuǎn)速才能使用相應(yīng)的檢測方法，在很大程度上限制了無刷直流電機的推廣和應(yīng)用。因此，尋找一種安裝于電機本體外部的、能實現(xiàn)電機靜止條件下電機轉(zhuǎn)速精確檢測的裝置及方法，就具有重要的理論意義和工程價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于無刷直流電機的、通過安裝于電機外部的采用CCD攝像機的無刷直流電機轉(zhuǎn)速檢測裝置，可實現(xiàn)電機靜止時的轉(zhuǎn)子位置檢測，且無需改變電機本體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提升了無刷直流電機驅(qū)動控制的可靠性及運行性能。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是采用C⑶攝像機的無刷直流電機轉(zhuǎn)速檢測裝置，包括CXD攝像機和主計算機，所述CXD攝像機還包括預(yù)處理電路和A/D轉(zhuǎn)換單元，CXD攝像機設(shè)置在無刷直流電機轉(zhuǎn)軸正上方、高于電機端面處；驅(qū)動電機運行后CXD攝像機對旋轉(zhuǎn)的電機進行圖像的拍攝，得到模擬圖像信號；模擬圖像信號經(jīng)過預(yù)處理電路，去掉毛刺，然后通過A/D轉(zhuǎn)換單元，把模擬圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號，把一次時間間隔內(nèi)采集到得兩個圖像信號分別存儲于主計算機中，主計算機對兩個圖像信號進行計算，得到無刷直流電機轉(zhuǎn)速。采用CXD攝像機的無刷直流電機轉(zhuǎn)速檢測裝置的檢測方法包括如下步驟步驟I :在轉(zhuǎn)軸上設(shè)置標記線將無刷直流電機轉(zhuǎn)軸永磁轉(zhuǎn)子所在位置作為0°，在該位置處刻畫一條標記線，記為A;從0°起沿順時針方向120°位置處刻畫另一條標記線，記為B;從0°起沿順時針方向240°位置處刻畫另一條標記線,記為C ；步驟2 :(XD攝像機安裝將CXD攝像機置于無刷直流電機轉(zhuǎn)軸正上方、高于電機端面處的位置；步驟3 電機轉(zhuǎn)速檢測采用CCD攝像機根據(jù)標記線將兩個不同時刻拍攝的無刷直流電機轉(zhuǎn)子圖像信號進行運算，由此確定在這兩個時刻間隔內(nèi)無刷直流電機轉(zhuǎn)子在圖像上測量出的移動距離，從而確定無刷直流電機的轉(zhuǎn)速。設(shè)X為第一次采集的圖像信號，y為時間間隔At后第二
Af
次采集的圖像信號，At時間內(nèi)x、y移動的距離為Λ L，則電機轉(zhuǎn)速為⑴。
At本發(fā)明的有益效果是I、本發(fā)明無需將位置傳感器置于無刷直流電機內(nèi)部，避免了改變電機本體結(jié)構(gòu)，提升了電機的運行可靠性。2、采用CCD攝像機視頻檢測方法，可實現(xiàn)對電機速度的非接觸測量，只要電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個像素的位移，系統(tǒng)即可響應(yīng)，測量精度較高?！?br>

圖I為采用CXD攝像機的無刷直流電機轉(zhuǎn)速檢測裝置示意圖。圖2為無刷直流電機轉(zhuǎn)軸永磁轉(zhuǎn)子所在位置標記圖。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明采用C⑶攝像機的無刷直流電機轉(zhuǎn)速檢測裝置，包括C⑶攝像機和主計算機，所述CXD攝像機還包括預(yù)處理電路和A/D轉(zhuǎn)換單元，CXD攝像機設(shè)置在無刷直流電機轉(zhuǎn)軸正上方、高于電機端面處；驅(qū)動電機運行后CCD攝像機對旋轉(zhuǎn)的電機進行圖像的拍攝，得到模擬圖像信號；模擬圖像信號經(jīng)過預(yù)處理電路，去掉毛刺，然后通過A/D轉(zhuǎn)換單元，把模擬圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號，把一次時間間隔內(nèi)采集到得兩個圖像信號分別存儲于主計算機中，主計算機對兩個圖像信號進行計算，得到無刷直流電機轉(zhuǎn)速。本發(fā)明的具體實施按照以下3個步驟進行步驟I :將電機轉(zhuǎn)軸上設(shè)置標記線將無刷直流電機轉(zhuǎn)軸永磁轉(zhuǎn)子所在位置作為0°，在該位置處刻畫一條標記線，記為Α，從0°起沿順時針方向120°位置處刻畫另一條標記線，記為B，從0°起沿順時針方向240°位置處刻畫另一條標記線,記為C,如圖2所示。 步驟2 :(XD攝像機安裝選用適當(dāng)焦距與像素的CXD攝像機，置于電機轉(zhuǎn)軸正上方、高于電機端面處的位置,如圖I所示。步驟3 電機轉(zhuǎn)速檢測CXD攝像機在兩個不同時刻拍攝的電機轉(zhuǎn)子圖像信號進行運算，由此確定在這兩個時刻間隔內(nèi)電機轉(zhuǎn)子在圖像上測量出的移動距離，從而確定電機的轉(zhuǎn)速。設(shè)X為第一次采集的圖像信號，y為時間間隔At后第二次采集的圖像信號，At時間內(nèi)x、y移動的距離
ΔΛ
為八匕則電機轉(zhuǎn)速為俗=·^。
At由于在電機轉(zhuǎn)軸上設(shè)置了 3條互差120°的標記線，可保證在電機旋轉(zhuǎn)過程中，至少有一條標記線處于(XD攝像機檢測范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種采用CXD攝像機的無刷直流電機轉(zhuǎn)速檢測裝置，其特征在于包括CXD攝像機和主計算機，所述C⑶攝像機還包括預(yù)處理電路和A/D轉(zhuǎn)換單元，CXD攝像機設(shè)置在無刷直流電機轉(zhuǎn)軸正上方、高于電機端面處；驅(qū)動電機運行后CXD攝像機對旋轉(zhuǎn)的電機進行圖像的拍攝，得到模擬圖像信號；模擬圖像信號經(jīng)過預(yù)處理電路，去掉毛刺，然后通過A/D轉(zhuǎn)換單元，把模擬圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號，把一次時間間隔內(nèi)采集到得兩個圖像信號分別存儲于主計算機中，主計算機對兩個圖像信號進行計算，得到無刷直流電機轉(zhuǎn)速。
2.一種如權(quán)利要求I所述的采用CCD攝像機的無刷直流電機轉(zhuǎn)速檢測裝置的檢測方法，其特征在于包括如下步驟 步驟I :在轉(zhuǎn)軸上設(shè)置標記線 將無刷直流電機轉(zhuǎn)軸永磁轉(zhuǎn)子所在位置作為0°，在該位置處刻畫一條標記線，記為A;從0°起沿順時針方向120°位置處刻畫另一條標記線，記為B;從0°起沿順時針方向240°位置處刻畫另一條標記線,記為C ; 步驟2 :(XD攝像機安裝 將CCD攝像機置于無刷直流電機轉(zhuǎn)軸正上方、高于電機端面處的位置； 步驟3 電機轉(zhuǎn)速檢測 采用CCD攝像機根據(jù)標記線將兩個不同時刻拍攝的無刷直流電機轉(zhuǎn)子圖像信號進行運算，由此確定在這兩個時刻間隔內(nèi)無刷直流電機轉(zhuǎn)子在圖像上測量出的移動距離，從而確定無刷直流電機的轉(zhuǎn)速為第一次采集的圖像信號，y為時間間隔At后第二次采集的圖像信號，At時間內(nèi)x、y移動的距離為Δ L,則電機轉(zhuǎn)速為》二^1。 At
全文摘要
本發(fā)明公布了一種采用CCD攝像機的無刷直流電機轉(zhuǎn)速檢測裝置及方法，所述裝置包括CCD攝像機和主計算機，所述CCD攝像機還包括預(yù)處理電路和A/D轉(zhuǎn)換單元。所述方法如下在轉(zhuǎn)軸上設(shè)置標記線；CCD攝像機安裝；電機轉(zhuǎn)速檢測。本發(fā)明無需將位置傳感器置于無刷直流電機內(nèi)部，避免了改變電機本體結(jié)構(gòu)，提升了電機的運行可靠性。采用CCD攝像機視頻檢測方法，可實現(xiàn)對電機速度的非接觸測量，只要電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個像素的位移，系統(tǒng)即可響應(yīng)，測量精度較高。
文檔編號G01P3/36GK102944689SQ201210453889
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者魏海峰, 張懿, 馮友兵, 王玉龍, 朱志宇 申請人:江蘇科技大學(xué)