基於伺服控制技術的編碼裡程計檢測裝置及方法與流程

2024-03-06 21:57:15

本發明涉及編碼裡程計檢測技術，尤其是涉及一種基於伺服控制技術的編碼裡程計檢測裝置及方法。
背景技術：
：在軌道交通信號設備中，編碼裡程計是一個專門為滿足軌道運行需要設計的裝置。通過編碼裡程計的反饋信息可以實時獲取出車輛的運動狀態，從而計算出車輛的安全範圍，尤其在cbtc系統中，車輛的運動狀態對於車輛運行安全至關重要。編碼裡程計的內部有與經軸徑相連同步轉動的編碼盤，啟動沿編碼盤圓周固定的幾個光敏元件。當編碼裡程計隨車輛輪徑一起運動時，發射二極體發出的連續光束被編碼盤遮斷，光敏元件電晶體探測到脈衝光束，並產生一個與編碼盤轉速相應比例的頻率，頻率經適當的放大器元件傳輸給外部評估系統。目前在對編碼裡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裡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，安裝調試結構複雜。技術實現要素：本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基於伺服控制技術的編碼裡程計檢測裝置及方法。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種基於伺服控制技術的編碼裡程計檢測裝置，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、數據採集卡和編碼裡程計驅動支架，所述的控制面板分別與電機控制器、數據採集卡連接，所述的數據採集卡與待測編碼裡程計連接，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裡程計驅動支架帶動編碼裡程計運動；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信息計算出理論上的脈衝信號圖，通過偏移處理後與實際採集到的脈衝信號進行對比，最後在顯示界面上顯示出測量的結果。所述的箱體為拉杆箱，用於盛裝檢測儀，且抗震能力強、箱體外殼堅固。所述的數據採集卡通過傳感器插座與待測編碼裡程計連接，所述的傳感器插座使用時接入編碼裡程計的插頭，並旋緊。所述的控制面板上設有：切換開關：用於切換電機轉速控制模式，可選擇手動模式或軟體模式；控速旋鈕：當電機轉速控制模式選擇為手動模式時，通過該旋鈕來控制電機轉速，順時針旋轉為增加轉速；急停開關：檢測儀出現運行過程中出現異常時，急停開關切斷電源，防止發生事故。所述的控制面板上設有：信號測試口：使用電腦採集信號時，前後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：電機伺服參數調整接口，用於設置電機伺服參數；第二usb：信號採集接口。所述的箱體上還設有電源插座，該電源插座為220v50hz交流電供電插座，帶電源開關和指示燈，確保插上線纜之前開關處於關閉狀態。所述的數據採集卡通過信號調理板與控制面板連接。所述的伺服電機通過聯軸器與編碼裡程計驅動支架連接。所述的編碼裡程計通過編碼裡程計固定底座安裝在箱體上，所述的編碼裡程計與編碼裡程計固定底座之間設有更換託盤。一種基於伺服控制技術的編碼裡程計檢測方法，包括以下步驟：1)根據編碼裡程計的設備型號信息，輸入初始化的配置文件，包括安裝的光敏元件數量、編碼盤的夾縫數量和光敏傳感器型號；2)選擇手動模式或軟體模式進行操作，若選擇手動模式，通過旋轉控速旋鈕實現不同的轉速；若選擇軟體模式，則在軟體界面上，設定轉速後，點擊啟動按鈕；3)在界面上根據編碼裡程計的型號對是否有c5通道進行勾選，之後點擊開始測試；4)採集各通道內的數據，並對各組數據進行波形顯示；5)計算統計出各通道的佔空比統計和電壓統計，並以直方圖的形式顯示出來；6)計算統計出各通道的高\低電壓、相位、佔空比、頻率、最大脈寬、最小脈寬和脈衝計數；7)針對測試結果不達標的數據進行高亮度顯示；8)結束測試並保存測試結果於指定的位置。與現有技術相比，本發明具有以下優點：1、可以同時測量出一個編碼裡程計上所有的光敏元件是否出於正常輸出；2、可以測量出光敏元件的相位差是否符合需求；3、精準測量出編碼裡程計的故障原因，可精準確定出到底是哪個光敏元件的故障，便於後續的維修處理；4、設備安裝于堅固的帶輪拉杆箱內，抗震能力強，移動方便。5、使用伺服控制電機和控制器，支持電機轉速波形反饋；6、適配於卡斯柯現用的地鐵三種常用裡程計，可通過更換夾具可適應多種不同外形的編碼裡程計；7、支持電腦usb以及外接示波器採集方式；8、支持自設定編碼裡程計轉速；9、支持手動模式與軟體模式；10、能夠分析信號的佔空比、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為本發明的結構示意圖；圖2為本發明的縱向剖視圖；圖3為本發明的橫向剖視圖；圖4為本發明機箱內部設備安裝圖；圖5為本發明的流程圖；其中1為箱體，2為數據採集卡，3為信號調理板，4為控制面板，5為電機控制器，6為編碼裡程計驅動支架，7為聯軸器，8為更換託盤，9為編碼裡程計固定底座，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合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都應屬於本發明保護的範圍。如圖1-4所示，一種基於伺服控制技術的編碼裡程計檢測裝置，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、數據採集卡2和編碼裡程計驅動支架6，所述的控制面板4分別與電機控制器5、數據採集卡2連接，所述的數據採集卡2與待測編碼裡程計連接，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通過編碼裡程計驅動支架6帶動編碼裡程計運動；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信息計算出理論上的脈衝信號圖，通過偏移處理後與實際採集到的脈衝信號進行對比，最後在顯示界面上顯示出測量的結果。所述的箱體1為拉杆箱，用於盛裝檢測儀，且抗震能力強、箱體外殼堅固。所述的數據採集卡2通過傳感器插座與待測編碼裡程計連接，所述的傳感器插座使用時接入編碼裡程計的插頭，並旋緊。所述的控制面板上設有：切換開關：用於切換電機轉速控制模式，可選擇手動模式或軟體模式；控速旋鈕：當電機轉速控制模式選擇為手動模式時，通過該旋鈕來控制電機轉速，順時針旋轉為增加轉速；急停開關：檢測儀出現運行過程中出現異常時，急停開關切斷電源，防止發生事故；信號測試口：使用電腦採集信號時，前後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：電機伺服參數調整接口，用於設置電機伺服參數；第二usb：信號採集接口。所述的箱體上還設有電源插座，該電源插座為220v50hz交流電供電插座，帶電源開關和指示燈，確保插上線纜之前開關處於關閉狀態。所述的數據採集卡2通過信號調理板3與控制面板4連接。所述的伺服電機10通過聯軸器7與編碼裡程計驅動支架6連接。所述的編碼裡程計通過編碼裡程計固定底座9安裝在箱體上，所述的編碼裡程計與編碼裡程計固定底座9之間設有更換託盤8。針對使用場地的複雜，該檢測裝置被設計為放置於帶輪抗震拉杆箱內部，當檢測裝置出現故障需要維修時，可通過兩邊的把手將其抽出進行維修。如圖5所示，基於伺服控制技術的編碼裡程計檢測的方法，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信息計算出理論上的脈衝信號圖，通過偏移處理後與實際採集到的脈衝信號進行對比，最後在顯示界面上顯示出測量的結果。所述的檢測過程工作流程如下：1)根據編碼裡程計的設備型號信息(該信息將提供在編碼裡程計的銘牌上)，輸入初始化的配置文件，包括安裝的光敏元件數量，編碼盤的夾縫數量，光敏傳感器型號。2)選擇手動模式或軟體模式進行操作，若選擇手動模式，通過旋轉控速旋鈕實現不同的轉速；若選擇軟體模式，則在軟體界面上，設定轉速後，點擊啟動按鈕。3)在界面上根據編碼裡程計的型號對是否有c5通道進行勾選，之後點擊開始測試。4)採集各通道內的數據，並對各組數據進行波形顯示。5)計算統計出各通道的佔空比統計，電壓統計，並以直方圖的形式顯示出來。6)計算統計出各通道的高\低電壓(v)，相位(°)，佔空比(％)，頻率(hz)，最大脈寬(ms)，最小脈寬(ms)，脈衝計數。7)針對測試結果不達標的數據進行高亮度顯示。8)結束測試並保存測試結果於指定的位置。具體實施例：基於伺服控制技術的編碼裡程計檢測過程，該過程包括以下步驟：步驟1，修改程序的配置文件，對被檢測設備進行初始化，編碼盤的夾縫數量w，安裝的光敏元件數量s，光敏傳感器型號(red紅、black黑、blue藍)；步驟2，選擇手動或者軟體模式，本文以軟體模式為例。切換開關選擇軟體模式後，設定轉速為1000轉/分，點擊開始測試。步驟3，顯示出具體波形圖，同時顯示出佔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，脈衝統計等多種數據。步驟4，採集實際編碼裡程計波形圖，檢測單個光敏傳感器信息，包括其幅值、上升下降時間、脈衝佔空比，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佔空比±5％±5％±5％脈衝數量(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。並根據所採集到的結果對比最初設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。若運行狀態不良則高亮度顯示。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∣的值是否小於15°；若小於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。該系統用於上海軌道交通十號線、廣州軌道交通六號線等信號項目中，在實際現場維護人員使用過程中，證明了其完全能滿足現場需求：快速準確地檢測出編碼裡程計是否存在故障，為列車運行自動控制系統提供了安全的保障。以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本
技術領域：
的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，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明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以權利要求的保護範圍為準。當前第1頁12