本發(fā)明屬于光電編碼器領域，具體涉及一種光電編碼器輸出轉速誤差的標定裝置及標定方法。該標定裝置是光、機、電、算、控一體化高集成度的機電系統(tǒng)，廣泛地適用于實軸或空心軸光電編碼器轉速誤差檢測中。

背景技術：

隨著伺服控制系統(tǒng)和自動控制理論的發(fā)展，人們對控制系統(tǒng)中常用檢測反饋元件——光電編碼器的性能指標精度要求越來越高。但這并不意味著，國內外生產(chǎn)廠商僅僅需要致力于提高光電編碼器的性能指標，與此同時，對光電編碼器檢測設備也提出了更高性能的要求。

標定技術主要是對光電編碼器的轉速誤差參數(shù)進行確定。依據(jù)被標定的對象可將標定分為元件標定和系統(tǒng)標定。該標定裝置針對編碼器生產(chǎn)廠家設計，屬于元件標定范疇。元件標定一般在出廠前由廠家在工廠進行，以便確定元件的性能參數(shù)。

目前對光電編碼器的誤差標定主要標定其角位移誤差，本標定裝置針對特定產(chǎn)品及特定客戶需求對其輸出轉速誤差進行標定。輸出轉速誤差是指利用光電編碼器檢測某理想恒定轉速，其測量值的波動范圍。目前大部分高校和科研院所，主要設計編碼器測角系統(tǒng)，用于編碼器測角誤差標定，并未針對光電編碼器輸出轉速誤差的檢測提供一套高集成度自動化的專用標定設備。

技術實現(xiàn)要素：

為了減輕工人對于光電編碼器輸出誤差檢測的勞動強度，實現(xiàn)自動化和高集成度測試，本發(fā)明提供了一種光電編碼器輸出轉速誤差標定裝置。

本發(fā)明解決上述技術問題所采取的技術方案如下：

一種光電編碼器輸出轉速誤差的標定裝置，包括機架基座、機架箱蓋、空心軸直驅電機、貫通軸系、待檢編碼器支架、液晶顯示屏、控制器與驅動器固定支架、主控制器、伺服驅動器；其中，所述空心軸直驅電機通過底部螺紋孔與機架基座連接；空心軸直驅電機的頂端安裝有電機旋轉臺，所述電機旋轉臺的中間位置加工有一安裝孔，所述安裝孔與空心軸直驅電機軸孔的孔徑相同且兩者同軸；在空心軸直驅電機上且在電機旋轉臺的周圍設有過度圓環(huán)；所述過度圓環(huán)與待檢編碼器支架連接；空心軸直驅電機軸孔中間位置設有電機軸系u型凹槽，所述貫通軸系與空心軸直驅電機的軸孔配合；所述待檢編碼器支架用于放置待檢編碼器；貫通軸系與待檢編碼器通過彈性聯(lián)軸節(jié)連接；所述液晶顯示屏設置在機架箱蓋的外側，且通過連接排線與主控制器連接；所述控制器與驅動器固定支架設置在機架基座上；所述主控制器、伺服驅動器安裝在控制器與驅動器固定支架上；伺服驅動器通過信號連接線與空心軸直驅電機連接，為空心軸直驅電動機提供u、v、w對稱三相交流電，接收空心軸直驅電動機的高精度編碼器信號和霍爾信號；所述主控制器與待檢編碼器連接，接收待檢編碼器反饋的轉速信號；主控制器與伺服驅動器連接，為伺服驅動器提供脈沖、方向控制信號，接收伺服驅動器反饋的轉速信號。

本發(fā)明所述的貫通軸系包括下部頂緊軸、中部開口圓環(huán)、上部頂緊軸三部分；其中，所述中部開口圓環(huán)安裝在電機軸系u型凹槽內，且中部開口圓環(huán)的外圈直徑大于電機旋轉臺上安裝孔的直徑，小于電機軸系u型凹槽的孔徑；所述下部頂緊軸穿插在空心軸直驅電機上的軸孔內，且設置在中部開口圓環(huán)的下方；所述上部頂緊軸穿插電機旋轉臺上的安裝孔內，且設置在中部開口圓環(huán)的上方；下部頂緊軸、中部開口圓環(huán)及上部頂緊軸通過緊固螺釘連接固定。

為保證本發(fā)明所述的標定裝置能夠在聯(lián)機狀態(tài)下使用，便于出數(shù)據(jù)進行存儲，所述標定裝置還包括便攜計算機，所述便攜計算機分別通過串口線rs422與待檢編碼器連接，通過串口線rs232與主控制器連接，進行通訊；所述便攜計算機包括數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)保存等功能模塊。

作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述機架基座采用鏤空設計，不僅能夠減輕重量，且方便安裝貫通軸系；所述機架箱蓋上部開口，用于顯露液晶顯示屏。

作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述伺服驅動器安裝時風扇朝下，利于散熱，且底部最好采用橡膠柱軟支撐，利于緩沖。

本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果：

（1）本發(fā)明所述的標定裝置能夠連續(xù)測量，實時同步顯示，反映待檢光電編碼器多點的輸出轉速誤差值；而且具備聯(lián)機使用和脫機使用兩種工作模式；脫機使用可滿足客戶快速檢測需求；聯(lián)機使用具有優(yōu)秀的數(shù)據(jù)后期處理功能和數(shù)據(jù)保存留檔功能。

（2）本發(fā)明所述的標定裝置實現(xiàn)了自動化和高集成度測量，省時省力，測量周期短，效率高，減輕了工人對于光電編碼器輸出誤差檢測的勞動強度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明光電編碼器輸出轉速誤差標定裝置結構組成示意圖。

圖2是本發(fā)明貫通軸系與空心軸直驅電機的連接結構示意圖。

圖3是本發(fā)明光電編碼器輸出轉速誤差標定裝置脫機使用狀態(tài)原理圖。

圖4是本發(fā)明光電編碼器輸出轉速誤差標定裝置聯(lián)機使用狀態(tài)原理圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明所述的光電編碼器輸出轉速誤差的標定裝置，包括機架基座1、機架箱蓋2、空心軸直驅電機3、貫通軸系、待檢編碼器支架11、液晶顯示屏13、控制器與驅動器固定支架16、主控制器15、伺服驅動器17；其中，所述機架基座1采用鏤空設計，不僅能夠減輕重量，且方便安裝貫通軸系；所述機架箱蓋2上部開口，用于露出液晶顯示屏13；所述空心軸直驅電機3通過底部螺紋孔與機架基座1連接；空心軸直驅電機3的頂端安裝有電機旋轉臺9，所述電機旋轉臺9的中間位置加工有一安裝孔，所述安裝孔與空心軸直驅電機3軸孔的孔徑相同且兩者同軸；在空心軸直驅電機3上且在電機旋轉臺9的周圍設有過度圓環(huán)10；所述過度圓環(huán)10通過螺釘與待檢編碼器支架11連接；空心軸直驅電機3軸孔中間位置設有電機軸系u型凹槽6，所述貫通軸系與空心軸直驅電機3的軸孔配合；所述待檢編碼器支架11用于放置待檢編碼器；貫通軸系與待檢編碼器通過彈性聯(lián)軸節(jié)12連接；所述液晶顯示屏13設置在機架箱蓋2的外側，且通過連接排線14與主控制器15連接；所述控制器與驅動器固定支架16設置在機架基座1上；所述主控制器15、伺服驅動器17安裝在控制器與驅動器固定支架16上；在實際安裝過程中，所述伺服驅動器17的風扇朝下，利于散熱，且底部最好采用橡膠柱18軟支撐，利于緩沖；伺服驅動器17通過信號連接線與空心軸直驅電機3連接，為空心軸直驅電動機3提供u、v、w對稱三相交流電，接收空心軸直驅電動機3的高精度編碼器信號和霍爾信號；所述主控制器15通過串口線rs422與待檢編碼器連接，接收待檢編碼器反饋的轉速信號；主控制器15通過信號連接線與伺服驅動器17連接，為伺服驅動器17提供脈沖、方向控制信號，接收伺服驅動器17反饋的轉速信號。

如圖1、圖2所示，所述貫通軸系包括下部頂緊軸5、中部開口圓環(huán)7、上部頂緊軸8三部分；其中，所述中部開口圓環(huán)7安裝在電機軸系u型凹槽6內，且中部開口圓環(huán)7的外圈直徑大于電機旋轉臺9上安裝孔的直徑，小于電機軸系u型凹槽6的孔徑；所述下部頂緊軸5穿插在空心軸直驅電機3上的軸孔內，且設置在中部開口圓環(huán)7的下方；所述上部頂緊軸8穿插電機旋轉臺9上的安裝孔內，且設置在中部開口圓環(huán)7的上方；下部頂緊軸5、中部開口圓環(huán)7及上部頂緊軸8通過緊固螺釘4連接固定。在具體安裝過程中，將中部開口圓環(huán)7用力捏緊，使得開口閉合，其閉合直徑小于電機旋轉臺9上安裝孔的直徑，將其塞入電機旋轉臺9，直至到達電機軸系u型凹槽6內，此時中部開口圓環(huán)7自動張開，其直徑大于電機旋轉臺9上安裝孔的直徑，小于電機軸系u型凹槽6的孔徑；然后將上部頂緊軸8安裝到電機旋轉臺9上的安裝孔內，將下部頂緊軸5從空心軸直驅電機3的下方安裝到空心軸直驅電機3的軸孔當中；此時，利用緊固螺釘4將下部頂緊軸5、中部開口圓環(huán)7、上部頂緊軸8連接，完成貫通軸系與空心軸直驅電機軸的裝配。貫通軸系可針對不同型號編碼器產(chǎn)品進行更換。

上述單獨使用液晶顯示屏的裝置可以在脫機狀態(tài)下實現(xiàn)對待檢編碼器輸出轉速誤差的測定。

如圖3所示，光電編碼器輸出轉速誤差標定裝置脫機使用狀態(tài)原理圖。用戶操作液晶顯示屏13，給定參考轉速，主控制器15接收到參考轉速后，依據(jù)空心軸直驅電機3內置編碼器反饋信號，控制伺服驅動器17輸出信號，且實現(xiàn)空心軸直驅電機3的轉速閉環(huán)控制；將待檢編碼器放置于待檢編碼器支架11上，待檢編碼器的主軸與彈性聯(lián)軸節(jié)12連接，空心軸直驅電機3按照設置轉速開始轉動，帶動貫通軸系旋轉，貫通軸系通過彈性聯(lián)軸節(jié)12帶動待檢編碼器主軸轉動，待檢編碼器輸出轉速信號，并通過rs422給到主控制器，主控制器通過內置的處理器進行數(shù)據(jù)運算處理，得到待檢編碼器輸出轉速誤差是否符合誤差帶要求，將最終結果顯示于液晶顯示屏13上。

上述裝置中還可以安裝有便攜計算機19，用于聯(lián)機狀態(tài)操作，安裝有便攜計算機19時，將便攜計算機19分別通過串口線rs422與待檢編碼器連接，通過串口線rs232與主控制器15連接，進行通訊；所述便攜計算機19包括數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)保存等功能模塊。

如圖4所示，光電編碼器輸出轉速誤差標定裝置聯(lián)機使用狀態(tài)原理圖。用戶在便攜計算機19上設置參考轉速，便攜計算機19將參考轉速通過rs232串口發(fā)送給主控制器15，主控制器15依據(jù)空心軸直驅電機3內置編碼器反饋信號，控制伺服驅動器17信號輸出和空心軸直驅電機3轉速；將待檢編碼器放置于待檢編碼器支架11上，待檢編碼器的主軸與彈性聯(lián)軸節(jié)12連接，空心軸直驅電機3按照設置轉速開始轉動，帶動貫通軸系旋轉，貫通軸系通過彈性聯(lián)軸節(jié)12帶動待檢編碼器主軸轉動；待檢編碼器實測轉速經(jīng)由rs422給到便攜計算機，空心軸直驅電機3內置編碼器實測電機轉速信號經(jīng)由伺服驅動器17、主控制器15，再由rs232給到便攜計算機19；便攜計算機19同時采集待檢編碼器和空心軸直驅電動機的高精度編碼器的測量值，在便攜計算機19中的用戶界面進行比較顯示，并給出轉速誤差曲線、轉速曲線、誤差值及標定結果。同時便攜計算機19具備數(shù)據(jù)存儲、打開數(shù)據(jù)文件等功能。

本發(fā)明所述的空心軸直驅電機3最高轉速可達10294rpm，軸向徑向跳動小于10um，內置高精度編碼器每轉輸出12000個脈沖，最高可實現(xiàn)40倍輸出。