專利名稱：直流無刷電機糾偏控制裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子領(lǐng)域，尤其涉及一種直流無刷電機糾偏控制裝置及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在糾偏控制系統(tǒng)中一般采用直流伺服電機或者步進電機為動力源。中國發(fā)明專利 申請?zhí)枮椤?00810163875. 8”，名稱為“位置跟蹤式糾偏伺服執(zhí)行器”中公開了一種位置 跟蹤式糾偏伺服執(zhí)行器，其以直流伺服電機為執(zhí)行元件，其動力軸經(jīng)連軸器與滾珠絲桿連 接，絲桿的螺母與套在絲桿外的中空的推桿連接，絲桿螺母與直線導(dǎo)軌配合活動連接，將電 機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成推桿的直線運動；在聯(lián)軸器處安裝有圓形碼盤，碼盤在槽形光電開關(guān) 的槽中轉(zhuǎn)動以檢測推桿的運動，殼體內(nèi)還設(shè)置有三個分別檢測桿運動的前限位、后限位、及 劇中信號的霍爾開關(guān)，信號處理及控制電路板根據(jù)三個霍爾開關(guān)和光電開關(guān)及來自外部的 指令實現(xiàn)對推桿位移的快速跟蹤控制與保護。在一種糾偏控制系統(tǒng)的方案中，采用直流伺服電機在糾偏控制系統(tǒng)中應(yīng)用，采用 簡單的控制技術(shù)，即使用兩條控制線和一項繞組，微控制器只要提供兩路PWM信號就能控 制電機，但是直流伺服電機存在以下缺點第一、電機通過傳動機械使推桿做直線運動，兩邊有極限位置需要保護，在糾偏應(yīng) 用中需要回中功能(原點位置)。直流伺服電機采用的方法是大部分采用光電或霍爾開 關(guān)傳感器，在兩個極限位置和中心位置安裝傳感器，存在安裝不便、調(diào)試?yán)щy的缺點，且影 響美觀。滿足高端需求的做法是采用外加編碼器，只做定位用。主要存在問題電機非標(biāo)需 訂做；外加編碼器價格接近一個無刷電機價格；只做定位用實現(xiàn)不了位置跟隨閉環(huán)控制。第二、電機采用了碳刷，因碳刷容易磨損，而糾偏系統(tǒng)中應(yīng)用時電機頻繁正反轉(zhuǎn)工 作。直流伺服電機因碳刷問題使電機壽命短。在另一種糾偏控制系統(tǒng)的方案中，采用步進電機在糾偏系統(tǒng)中應(yīng)用，步進電機控 制技術(shù)比直流伺服難一點，電機四根線兩項繞組，微控制器只要提供四路PWM信號控制電 機。但是步進電機控制系統(tǒng)存在以下缺點第一、電機通過傳動機械使推桿做直線運動，兩邊有極限位置需要保護，在糾偏應(yīng) 用中需要回中功能(原點位置)。步進電機采用的方法是大部分采用光電或霍爾開關(guān)傳 感器，在兩個極限位置和中心位置安裝傳感器，存在不便安裝、調(diào)試操作困難，且影響美觀。第二、步進電機工作中，電機外殼溫升快，發(fā)熱嚴(yán)重，能源使用效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種直流無刷電機糾偏控制裝置及系統(tǒng)，所述 裝置及系統(tǒng)能夠采用無刷電機克服碳刷易磨損的缺陷，在不采用限位光電開關(guān)的前提下精 確定位，且能夠跟隨速度進行閉環(huán)控制。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是提供一種直流無刷電機糾 偏控制裝置，包括順序連接的用于采集物料行進位置的糾偏傳感器、用于采集糾偏傳感器數(shù)據(jù)和控制糾偏執(zhí)行器動作的糾偏控制器和用于將物料拉回正常位置的糾偏執(zhí)行器；所述 糾偏執(zhí)行器包括直流無刷電機；所述糾偏控制器包括編碼盤檢測模塊、電流檢測模塊、DSP 處理器、PWM電平轉(zhuǎn)換電路模塊和功率驅(qū)動模塊，編碼盤檢測模塊對電機編碼盤的多個狀態(tài) 進行檢測，并將檢測結(jié)果送入DSP處理器中；所述電流檢測模塊實時檢測糾偏執(zhí)行器的工 作電流并將檢測結(jié)果送入DSP處理器中，所述DSP處理器根據(jù)電流檢測模塊測得的電流值， 通過PWM電平轉(zhuǎn)換電路和功率驅(qū)動模塊驅(qū)動糾偏執(zhí)行器工作；所述DSP處理器還根據(jù)直流 無刷電機的轉(zhuǎn)速值使編碼盤在多個狀態(tài)下閉環(huán)切換。其中，所述編碼盤具有12個狀態(tài)。其中，所述糾偏傳感器為光電傳感器或者超聲波傳感器。其中，所述DSP處理器與PWM電平轉(zhuǎn)換電路之間通過六通道連接。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個技術(shù)方案是提供一種直流無刷電機 糾偏控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括直流無刷電機糾偏裝置和控制程序包，所述直流無刷電機糾 偏裝置包括順序連接的用于采集物料行進位置的糾偏傳感器、用于采集糾偏傳感器數(shù)據(jù)和 控制糾偏執(zhí)行器動作的糾偏控制器和用于將物料拉回正常位置的糾偏執(zhí)行器；所述糾偏 執(zhí)行器包括直流無刷電機；所述糾偏控制器包括編碼盤檢測模塊、電流檢測模塊、DSP處理 器、PWM電平轉(zhuǎn)換電路模塊和功率驅(qū)動模塊，編碼盤檢測模塊對電機編碼盤的多個狀態(tài)進行 檢測，并將檢測結(jié)果送入DSP處理器中；所述電流檢測模塊實時檢測糾偏執(zhí)行器的工作電 流并將檢測結(jié)果送入DSP處理器中，所述DSP處理器根據(jù)電流檢測模塊測得的電流值，通過 PWM電平轉(zhuǎn)換電路和功率驅(qū)動模塊驅(qū)動糾偏執(zhí)行器工作；所述DSP處理器還根據(jù)直流無刷 電機的轉(zhuǎn)速值使編碼盤在多個狀態(tài)下閉環(huán)切換。其中，所述編碼盤具有12個狀態(tài)。其中，所述糾偏傳感器為光電傳感器或者超聲波傳感器。其中，所述DSP處理器與PWM電平轉(zhuǎn)換電路之間通過六通道連接。本發(fā)明的有益效果是區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的伺服電機和步進電機糾偏系統(tǒng)壽命短且 需要采用光電開關(guān)或限位開關(guān)定位，且不能跟隨速度進行閉環(huán)控制的缺陷，本發(fā)明采用直 流無刷電機克服碳刷易磨損的缺陷，在不采用限位開關(guān)的前提下通過編碼器的狀態(tài)切換精 確定位，且能夠跟隨直流無刷電機的轉(zhuǎn)動速度進行閉環(huán)控制。進一步地，直流無刷電機可實現(xiàn)跟隨速度閉環(huán)控制，放卷和收卷物料重量隨生產(chǎn) 的時間重量不一，通過跟隨速度閉環(huán)控制實現(xiàn)整卷材料較高的糾偏精度。


圖1是本發(fā)明流無刷電機糾偏控制裝置實施例的結(jié)構(gòu)方框圖；圖2是本發(fā)明流無刷電機糾偏控制裝置實施例的工作原理框圖。
具體實施例方式為詳細說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式 并配合附圖詳予說明。DSP處理器，是指數(shù)字信號處理器。PWM，脈沖寬度調(diào)制，是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測 量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。步進電機控制系統(tǒng)滿足高端需求的做法采用外加編碼器，只做定位用。主要存在 問題電機非標(biāo)需訂做；外加編碼器價格接近一個無刷電機價格；只做定位用實現(xiàn)不了位 置跟隨閉環(huán)控制。請參閱圖1，本發(fā)明的直流無刷電機糾偏控制裝置，包括順序連接的用于采集物料 行進位置的糾偏傳感器10、用于采集糾偏傳感器數(shù)據(jù)和控制糾偏執(zhí)行器動作的糾偏控制 器12和用于將物料拉回正常位置的糾偏執(zhí)行器11 ；所述糾偏執(zhí)行器11包括直流無刷電機 111 ；所述糾偏控制器12包括編碼盤檢測模塊121、電流檢測模塊122、DSP處理器123、PWM 電平轉(zhuǎn)換電路模塊1 和功率驅(qū)動模塊125，編碼盤檢測模塊121對電機編碼盤的多個狀態(tài) 進行檢測，并將檢測結(jié)果送入DSP處理器123中；所述電流檢測模塊122實時檢測糾偏執(zhí)行 器11的工作電流并將檢測結(jié)果送入DSP處理器123中，所述DSP處理器123根據(jù)電流檢測 模塊122測得的電流值，通過PWM電平轉(zhuǎn)換電路IM和功率驅(qū)動模塊125驅(qū)動糾偏執(zhí)行器 11工作；所述DSP處理器123還根據(jù)直流無刷電機的轉(zhuǎn)速值使編碼盤在多個狀態(tài)下閉環(huán)切 換。在一實施例中，所述編碼盤具有12個狀態(tài)。這12個狀態(tài)時電機轉(zhuǎn)一圈，編碼器輸 出的狀態(tài)二進制編碼表象為:001、011、010、110、100、101、001、011、010、110、100、101。電機 啟動前，電機所在位置是12種狀態(tài)中的一種，根據(jù)狀態(tài)位置直接啟動電機。在一實施例中，所述糾偏傳感器為光電傳感器或者超聲波傳感器。光電傳感器檢 測物料是否在中間是通過硅光板擋住的面積變化產(chǎn)生的光電信號完成的。在一實施例中，所述DSP處理器與PWM電平轉(zhuǎn)換電路之間通過六通道連接。本發(fā)明的直流無刷電機糾偏控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括直流無刷電機糾偏裝置和控 制程序包，請參閱圖1，所述直流無刷電機糾偏裝置包括順序連接的用于采集物料行進位置 的糾偏傳感器10、用于采集糾偏傳感器數(shù)據(jù)和控制糾偏執(zhí)行器動作的糾偏控制器12和用 于將物料拉回正常位置的糾偏執(zhí)行器11 ；所述糾偏執(zhí)行器11包括直流無刷電機111 ；所述 糾偏控制器12包括編碼盤檢測模塊121、電流檢測模塊122、DSP處理器123、PWM電平轉(zhuǎn)換 電路模塊1 和功率驅(qū)動模塊125，編碼盤檢測模塊121對電機編碼盤的多個狀態(tài)進行檢 測，并將檢測結(jié)果送入DSP處理器123中；所述電流檢測模塊122實時檢測糾偏執(zhí)行器11 的工作電流并將檢測結(jié)果送入DSP處理器123中，所述DSP處理器123根據(jù)電流檢測模塊 122測得的電流值，通過PWM電平轉(zhuǎn)換電路IM和功率驅(qū)動模塊125驅(qū)動糾偏執(zhí)行器11工 作；所述DSP處理器123還根據(jù)直流無刷電機的轉(zhuǎn)速值使編碼盤在多個狀態(tài)下閉環(huán)切換。區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的伺服電機和步進電機糾偏系統(tǒng)壽命短且需要采用光電開關(guān)或 限位開關(guān)定位，且不能跟隨速度進行閉環(huán)控制的缺陷，本發(fā)明采用直流無刷電機克服碳刷 易磨損的缺陷，在不采用限位開關(guān)的前提下通過編碼器的狀態(tài)切換精確定位，且能夠跟隨 直流無刷電機的轉(zhuǎn)動速度進行閉環(huán)控制。直流無刷電機可實現(xiàn)跟隨速度閉環(huán)控制，放卷和 收卷物料重量隨生產(chǎn)的時間重量不一，通過跟隨速度閉環(huán)控制實現(xiàn)整卷材料較高的糾偏精 度。在一實施例中，所述編碼盤具有12個狀態(tài)。這12個狀態(tài)時電機轉(zhuǎn)一圈，編碼器輸 出的狀態(tài)二進制編碼表象為:001、011、010、110、100、101、001、011、010、110、100、101。電機啟動前，電機所在位置是12種狀態(tài)中的一種，根據(jù)狀態(tài)位置直接啟動電機。在一實施例中，所述糾偏傳感器10為光電傳感器或者超聲波傳感器。光電傳感器 檢測物料是否在中間是通過硅光板擋住的面積變化產(chǎn)生的光電信號完成的。參見圖2，本發(fā)明的糾偏工作原理首先光電傳感器檢測到物料不在傳感器的中 間，把信號反饋給糾偏控制器，糾偏控制器根據(jù)偏移位置的大小和方向決定糾偏執(zhí)行器中 電機的跟隨速度和方向，控制器通過檢測實際速度與控制速度是否相符，如果不符，控制 Pffff占空比，進入下一個判斷動作循環(huán)來回，電機帶動物料移動。物料移動進入糾偏動作下 一個循環(huán)來回。在一實施例中，所述DSP處理器123與PWM電平轉(zhuǎn)換電路124之間通過六通道連接。本發(fā)明借助編碼盤實現(xiàn)糾偏執(zhí)行器位置控制，糾偏執(zhí)行器做一次自動行程測量， 配合糾偏控制器的限位參數(shù)設(shè)定，就可以確定糾偏限位點。在使用糾偏系統(tǒng)時，為了保證糾 偏執(zhí)行器的安全，往往會設(shè)置一個“限位參數(shù)”。兩邊的極限位置距離值減去限位參數(shù)值，即 為糾偏執(zhí)行器可移動的位置。設(shè)定限位參數(shù)達到了極限位置保護功能，同時實現(xiàn)回中功能。自動行程測量糾偏執(zhí)行器自動運行到一邊的極限位置停止，然后運行到另一邊 極限位置停止，最后回到中間停止。提示自動行測量成功，此位置為默認中心位置?；刂泄δ芗m偏執(zhí)行器往設(shè)備的中心點運行，到達中心點后停上，方便換物料時使 用。以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā) 明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技 術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種直流無刷電機糾偏控制裝置，其特征在于包括順序連接的用于采集物料行進 位置的糾偏傳感器、用于采集糾偏傳感器數(shù)據(jù)和控制糾偏執(zhí)行器動作的糾偏控制器和用于 將物料拉回正常位置的糾偏執(zhí)行器；所述糾偏執(zhí)行器包括直流無刷電機；所述糾偏控制器包括編碼盤檢測模塊、電流檢測模塊、DSP處理器、PWM電平轉(zhuǎn)換電路 模塊和功率驅(qū)動模塊，編碼盤檢測模塊對電機編碼盤的多個狀態(tài)進行檢測，并將檢測結(jié)果 送入DSP處理器中；所述電流檢測模塊實時檢測糾偏執(zhí)行器的工作電流并將檢測結(jié)果送入 DSP處理器中，所述DSP處理器根據(jù)電流檢測模塊測得的電流值，通過PWM電平轉(zhuǎn)換電路和 功率驅(qū)動模塊驅(qū)動糾偏執(zhí)行器工作；所述DSP處理器還根據(jù)直流無刷電機的轉(zhuǎn)速值使編碼 盤在多個狀態(tài)下閉環(huán)切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流無刷電機糾偏控制裝置，其特征在于所述編碼盤具有 12個狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流無刷電機糾偏控制裝置，其特征在于所述糾偏傳 感器為光電傳感器或者超聲波傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流無刷電機糾偏控制裝置，其特征在于所述DSP處理器 與PWM電平轉(zhuǎn)換電路之間通過六通道連接。
5.一種直流無刷電機糾偏控制系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括直流無刷電機糾偏裝 置和控制程序包，所述直流無刷電機糾偏裝置包括順序連接的用于采集物料行進位置的糾 偏傳感器、用于采集糾偏傳感器數(shù)據(jù)和控制糾偏執(zhí)行器動作的糾偏控制器和用于將物料拉 回正常位置的糾偏執(zhí)行器；所述糾偏執(zhí)行器包括直流無刷電機；所述糾偏控制器包括編碼盤檢測模塊、電流檢測模塊、DSP處理器、PWM電平轉(zhuǎn)換電路 模塊和功率驅(qū)動模塊，編碼盤檢測模塊對電機編碼盤的多個狀態(tài)進行檢測，并將檢測結(jié)果 送入DSP處理器中；所述電流檢測模塊實時檢測糾偏執(zhí)行器的工作電流并將檢測結(jié)果送入 DSP處理器中，所述DSP處理器根據(jù)電流檢測模塊測得的電流值，通過PWM電平轉(zhuǎn)換電路和 功率驅(qū)動模塊驅(qū)動糾偏執(zhí)行器工作；所述DSP處理器還根據(jù)直流無刷電機的轉(zhuǎn)速值使編碼 盤在多個狀態(tài)下閉環(huán)切換。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流無刷電機糾偏控制系統(tǒng)，其特征在于所述編碼盤具有 12個狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的直流無刷電機糾偏控制系統(tǒng)，其特征在于所述糾偏傳 感器為光電傳感器或者超聲波傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直流無刷電機糾偏控制系統(tǒng)，其特征在于所述DSP處理器 與PWM電平轉(zhuǎn)換電路之間通過六通道連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種直流無刷電機糾偏控制裝置及系統(tǒng)，所述裝置包括順序連接的用于采集物料行進位置的糾偏傳感器、用于采集糾偏傳感器數(shù)據(jù)和控制糾偏執(zhí)行器動作的糾偏控制器和用于將物料拉回正常位置的糾偏執(zhí)行器；糾偏執(zhí)行器包括直流無刷電機；糾偏控制器包括編碼盤檢測模塊、電流檢測模塊、DSP處理器、PWM電平轉(zhuǎn)換電路模塊和功率驅(qū)動模塊，DSP處理器通過PWM電平轉(zhuǎn)換電路和功率驅(qū)動模塊驅(qū)動糾偏執(zhí)行器工作；DSP處理器根據(jù)電機編碼盤的狀態(tài)和電機的轉(zhuǎn)速值使編碼盤在多個狀態(tài)下閉環(huán)切換。本發(fā)明在不采用限位開關(guān)的前提下通過編碼器的狀態(tài)切換精確定位，且能夠跟隨直流無刷電機的轉(zhuǎn)動速度進行閉環(huán)控制。
文檔編號G05D3/12GK102053630SQ20111002068
公開日2011年5月11日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者丘洪波, 林勇, 蘇明 申請人:深圳市愛博科技有限公司