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基于伺服控制技術(shù)的編碼里程計檢測裝置及方法與流程

文檔序號:11321828閱讀:288來源:國知局
基于伺服控制技術(shù)的編碼里程計檢測裝置及方法與流程
本發(fā)明涉及編碼里程計檢測技術(shù),尤其是涉及一種基于伺服控制技術(shù)的編碼里程計檢測裝置及方法。
背景技術(shù)
:在軌道交通信號設(shè)備中,編碼里程計是一個專門為滿足軌道運行需要設(shè)計的裝置。通過編碼里程計的反饋信息可以實時獲取出車輛的運動狀態(tài),從而計算出車輛的安全范圍,尤其在cbtc系統(tǒng)中,車輛的運動狀態(tài)對于車輛運行安全至關(guān)重要。編碼里程計的內(nèi)部有與經(jīng)軸徑相連同步轉(zhuǎn)動的編碼盤,啟動沿編碼盤圓周固定的幾個光敏元件。當編碼里程計隨車輛輪徑一起運動時,發(fā)射二極管發(fā)出的連續(xù)光束被編碼盤遮斷,光敏元件晶體管探測到脈沖光束,并產(chǎn)生一個與編碼盤轉(zhuǎn)速相應比例的頻率,頻率經(jīng)適當?shù)姆糯笃髟鬏斀o外部評估系統(tǒng)。目前在對編碼里程計的檢測過程中存在著以下的問題:1、只能檢測出光敏元件是否有輸出,無法確認其輸出是否符合需求。2、無法同時檢測出一個編碼里程計上的多個光敏元件,進而無法計算出各光敏元件的相位差是否符合需求。3、無法確定其故障的原因,如確定哪個光敏元件故障或編碼盤故障。4、檢測周期長,安裝調(diào)試結(jié)構(gòu)復雜。技術(shù)實現(xiàn)要素:本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于伺服控制技術(shù)的編碼里程計檢測裝置及方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種基于伺服控制技術(shù)的編碼里程計檢測裝置,包括箱體以及安裝在箱體上的檢測儀,該檢測儀包括控制面板、伺服電機、電機控制器、數(shù)據(jù)采集卡和編碼里程計驅(qū)動支架,所述的控制面板分別與電機控制器、數(shù)據(jù)采集卡連接,所述的數(shù)據(jù)采集卡與待測編碼里程計連接,所述的電機控制器與伺服電機連接,所述的伺服電機通過編碼里程計驅(qū)動支架帶動編碼里程計運動;通過控制面板控制伺服電機同時進行實時反饋回的運動狀態(tài)信息計算出理論上的脈沖信號圖,通過偏移處理后與實際采集到的脈沖信號進行對比,最后在顯示界面上顯示出測量的結(jié)果。所述的箱體為拉桿箱,用于盛裝檢測儀,且抗震能力強、箱體外殼堅固。所述的數(shù)據(jù)采集卡通過傳感器插座與待測編碼里程計連接,所述的傳感器插座使用時接入編碼里程計的插頭,并旋緊。所述的控制面板上設(shè)有:切換開關(guān):用于切換電機轉(zhuǎn)速控制模式,可選擇手動模式或軟件模式;控速旋鈕:當電機轉(zhuǎn)速控制模式選擇為手動模式時,通過該旋鈕來控制電機轉(zhuǎn)速,順時針旋轉(zhuǎn)為增加轉(zhuǎn)速;急停開關(guān):檢測儀出現(xiàn)運行過程中出現(xiàn)異常時,急停開關(guān)切斷電源,防止發(fā)生事故。所述的控制面板上設(shè)有:信號測試口:使用電腦采集信號時,前后兩排香蕉座依次序用線纜短接;使用示波器觀察信號時,線纜一端插入前排,另一端接示波器探頭;第一usb:電機伺服參數(shù)調(diào)整接口,用于設(shè)置電機伺服參數(shù);第二usb:信號采集接口。所述的箱體上還設(shè)有電源插座,該電源插座為220v50hz交流電供電插座,帶電源開關(guān)和指示燈,確保插上線纜之前開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)。所述的數(shù)據(jù)采集卡通過信號調(diào)理板與控制面板連接。所述的伺服電機通過聯(lián)軸器與編碼里程計驅(qū)動支架連接。所述的編碼里程計通過編碼里程計固定底座安裝在箱體上,所述的編碼里程計與編碼里程計固定底座之間設(shè)有更換托盤。一種基于伺服控制技術(shù)的編碼里程計檢測方法,包括以下步驟:1)根據(jù)編碼里程計的設(shè)備型號信息,輸入初始化的配置文件,包括安裝的光敏元件數(shù)量、編碼盤的夾縫數(shù)量和光敏傳感器型號;2)選擇手動模式或軟件模式進行操作,若選擇手動模式,通過旋轉(zhuǎn)控速旋鈕實現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速;若選擇軟件模式,則在軟件界面上,設(shè)定轉(zhuǎn)速后,點擊啟動按鈕;3)在界面上根據(jù)編碼里程計的型號對是否有c5通道進行勾選,之后點擊開始測試;4)采集各通道內(nèi)的數(shù)據(jù),并對各組數(shù)據(jù)進行波形顯示;5)計算統(tǒng)計出各通道的占空比統(tǒng)計和電壓統(tǒng)計,并以直方圖的形式顯示出來;6)計算統(tǒng)計出各通道的高\低電壓、相位、占空比、頻率、最大脈寬、最小脈寬和脈沖計數(shù);7)針對測試結(jié)果不達標的數(shù)據(jù)進行高亮度顯示;8)結(jié)束測試并保存測試結(jié)果于指定的位置。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點:1、可以同時測量出一個編碼里程計上所有的光敏元件是否出于正常輸出;2、可以測量出光敏元件的相位差是否符合需求;3、精準測量出編碼里程計的故障原因,可精準確定出到底是哪個光敏元件的故障,便于后續(xù)的維修處理;4、設(shè)備安裝于堅固的帶輪拉桿箱內(nèi),抗震能力強,移動方便。5、使用伺服控制電機和控制器,支持電機轉(zhuǎn)速波形反饋;6、適配于卡斯柯現(xiàn)用的地鐵三種常用里程計,可通過更換夾具可適應多種不同外形的編碼里程計;7、支持電腦usb以及外接示波器采集方式;8、支持自設(shè)定編碼里程計轉(zhuǎn)速;9、支持手動模式與軟件模式;10、能夠分析信號的占空比、幅值、相位差及其形狀;11、面板配有方便操作的緊急斷電裝置。附圖說明圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本發(fā)明的縱向剖視圖;圖3為本發(fā)明的橫向剖視圖;圖4為本發(fā)明機箱內(nèi)部設(shè)備安裝圖;圖5為本發(fā)明的流程圖;其中1為箱體,2為數(shù)據(jù)采集卡,3為信號調(diào)理板,4為控制面板,5為電機控制器,6為編碼里程計驅(qū)動支架,7為聯(lián)軸器,8為更換托盤,9為編碼里程計固定底座,10為伺服電機,11為電源插座,12為斷路器。具體實施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例,而不是全部實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例,都應屬于本發(fā)明保護的范圍。如圖1-4所示,一種基于伺服控制技術(shù)的編碼里程計檢測裝置,包括箱體1以及安裝在箱體上的檢測儀,該檢測儀包括控制面板4、伺服電機10、電機控制器5、數(shù)據(jù)采集卡2和編碼里程計驅(qū)動支架6,所述的控制面板4分別與電機控制器5、數(shù)據(jù)采集卡2連接,所述的數(shù)據(jù)采集卡2與待測編碼里程計連接,所述的電機控制器5與伺服電機10連接,所述的伺服電機10通過編碼里程計驅(qū)動支架6帶動編碼里程計運動;通過控制面板4控制伺服電機同時進行實時反饋回的運動狀態(tài)信息計算出理論上的脈沖信號圖,通過偏移處理后與實際采集到的脈沖信號進行對比,最后在顯示界面上顯示出測量的結(jié)果。所述的箱體1為拉桿箱,用于盛裝檢測儀,且抗震能力強、箱體外殼堅固。所述的數(shù)據(jù)采集卡2通過傳感器插座與待測編碼里程計連接,所述的傳感器插座使用時接入編碼里程計的插頭,并旋緊。所述的控制面板上設(shè)有:切換開關(guān):用于切換電機轉(zhuǎn)速控制模式,可選擇手動模式或軟件模式;控速旋鈕:當電機轉(zhuǎn)速控制模式選擇為手動模式時,通過該旋鈕來控制電機轉(zhuǎn)速,順時針旋轉(zhuǎn)為增加轉(zhuǎn)速;急停開關(guān):檢測儀出現(xiàn)運行過程中出現(xiàn)異常時,急停開關(guān)切斷電源,防止發(fā)生事故;信號測試口:使用電腦采集信號時,前后兩排香蕉座依次序用線纜短接;使用示波器觀察信號時,線纜一端插入前排,另一端接示波器探頭;第一usb:電機伺服參數(shù)調(diào)整接口,用于設(shè)置電機伺服參數(shù);第二usb:信號采集接口。所述的箱體上還設(shè)有電源插座,該電源插座為220v50hz交流電供電插座,帶電源開關(guān)和指示燈,確保插上線纜之前開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)。所述的數(shù)據(jù)采集卡2通過信號調(diào)理板3與控制面板4連接。所述的伺服電機10通過聯(lián)軸器7與編碼里程計驅(qū)動支架6連接。所述的編碼里程計通過編碼里程計固定底座9安裝在箱體上,所述的編碼里程計與編碼里程計固定底座9之間設(shè)有更換托盤8。針對使用場地的復雜,該檢測裝置被設(shè)計為放置于帶輪抗震拉桿箱內(nèi)部,當檢測裝置出現(xiàn)故障需要維修時,可通過兩邊的把手將其抽出進行維修。如圖5所示,基于伺服控制技術(shù)的編碼里程計檢測的方法,該方法通過運動控制模塊控制伺服電機同時進行實時反饋回的運動狀態(tài)信息計算出理論上的脈沖信號圖,通過偏移處理后與實際采集到的脈沖信號進行對比,最后在顯示界面上顯示出測量的結(jié)果。所述的檢測過程工作流程如下:1)根據(jù)編碼里程計的設(shè)備型號信息(該信息將提供在編碼里程計的銘牌上),輸入初始化的配置文件,包括安裝的光敏元件數(shù)量,編碼盤的夾縫數(shù)量,光敏傳感器型號。2)選擇手動模式或軟件模式進行操作,若選擇手動模式,通過旋轉(zhuǎn)控速旋鈕實現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速;若選擇軟件模式,則在軟件界面上,設(shè)定轉(zhuǎn)速后,點擊啟動按鈕。3)在界面上根據(jù)編碼里程計的型號對是否有c5通道進行勾選,之后點擊開始測試。4)采集各通道內(nèi)的數(shù)據(jù),并對各組數(shù)據(jù)進行波形顯示。5)計算統(tǒng)計出各通道的占空比統(tǒng)計,電壓統(tǒng)計,并以直方圖的形式顯示出來。6)計算統(tǒng)計出各通道的高\低電壓(v),相位(°),占空比(%),頻率(hz),最大脈寬(ms),最小脈寬(ms),脈沖計數(shù)。7)針對測試結(jié)果不達標的數(shù)據(jù)進行高亮度顯示。8)結(jié)束測試并保存測試結(jié)果于指定的位置。具體實施例:基于伺服控制技術(shù)的編碼里程計檢測過程,該過程包括以下步驟:步驟1,修改程序的配置文件,對被檢測設(shè)備進行初始化,編碼盤的夾縫數(shù)量w,安裝的光敏元件數(shù)量s,光敏傳感器型號(red紅、black黑、blue藍);步驟2,選擇手動或者軟件模式,本文以軟件模式為例。切換開關(guān)選擇軟件模式后,設(shè)定轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分,點擊開始測試。步驟3,顯示出具體波形圖,同時顯示出占空比和電壓的直方圖,各個通道的高\低電壓,相位,最大脈寬,最小脈寬,脈沖統(tǒng)計等多種數(shù)據(jù)。步驟4,采集實際編碼里程計波形圖,檢測單個光敏傳感器信息,包括其幅值、上升下降時間、脈沖占空比,如表1所示。表1光敏傳感器型號red紅black黑blue藍輸出信號“低”(v)<0.03<0.03<0.03輸出信號“高”(v)0.9up8±0.8<up上升時間tr(us)<5.8<4.8<4.8下降時間tf(us)<4.3<3.8<3.8占空比±5%±5%±5%脈沖數(shù)量(n/s)n*w±1%n*w±1%n*w±1%其中up為外部接入電壓,上升時間tr是指電壓從10%上升到90%所用時間,下降時間tf是指電壓從90%下降到10%所用時間。并根據(jù)所采集到的結(jié)果對比最初設(shè)定的光敏傳感器型號,以此判斷是否光敏傳感器均為運行良好的狀態(tài)。若運行狀態(tài)不良則高亮度顯示。步驟5,以3個光敏傳感器為例,分別計算光敏傳感器c1、c2、c3的波形圖的偏移量,利用最小二乘法計算出當c1與理論值一致時,c1的偏移量的絕對值α;c2與理論值一致時,c2的偏移量的絕對值β,c3與理論值一致時,c3的偏移量的絕對值γ。分別判斷出∣α-β∣、∣β-γ∣、∣α-γ∣的值是否小于15°;若小于15°,則說明被檢測裝置相位差正確,否則被檢測裝置相位差異常,高亮度顯示。該系統(tǒng)用于上海軌道交通十號線、廣州軌道交通六號線等信號項目中,在實際現(xiàn)場維護人員使用過程中,證明了其完全能滿足現(xiàn)場需求:快速準確地檢測出編碼里程計是否存在故障,為列車運行自動控制系統(tǒng)提供了安全的保障。以上所述,僅為本發(fā)明的具體實施方式,但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此,任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到各種等效的修改或替換,這些修改或替換都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此,本發(fā)明的保護范圍應以權(quán)利要求的保護范圍為準。當前第1頁12
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