一种舵机间隙测量方法及系统与流程

本发明涉及电机测量领域，特别涉及一种舵机间隙测量方法及系统。

背景技术：

舵机是遥控航空、航天模型控制动作，改变方向的重要组成，不同类型的遥控模型所需的舵机种类也随之不同。如何审慎地选择经济且合乎需求的舵机，也是一门不可轻忽的学问。

舵机是飞行器的重要执行机构，接收舵机控制指令，控制舵片偏转，实现飞行器姿态的控制。舵机系统的控制精度对飞行器的性能有着至关重要的作用，而舵机间隙则是影响舵机控制精度的主要因素之一，因此需对舵机间隙进行准确测量，以便对其进行补偿控制或对结构件进行调整。

目前现有舵机间隙测试设备成本高，部分需要定制，还需耗费大量时间去研制测试设备，为此需要设计一种具有一定通用性、低成本、易操作的测试方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种舵机间隙测量方法及系统，利用舵机自身传感器及资源，不需要外部其他设备，通过简单的软件设计便可完成对舵机间隙的测量，成本低、易于操作。

第一方面，本发明提供一种舵机间隙测量方法，所述舵机的转轴安装有速度传感器，所述舵机的输出端连接有位置传感器，所述方法包括：

获取所述速度传感器采集舵机的第一测量数据；

获取所述位置传感器采集舵机的输出轴的第二测量数据；

根据所述第一测量数据确定所述舵机的旋转角速度信息；

根据所述第二测量数据确定所述舵机的输出轴的偏转角度数据；

根据所述旋转角速度信息确定所述舵机的输出轴的理论角度数据；

根据所述偏转角度数据和所述理论角度数据确定所述舵机的间隙值。

可选地，所述根据所述旋转角速度信息确定所述舵机的输出轴的理论角度数据，包括：

对速度传感器的测量数据进行数据处理得到转轴的旋转角速度信息，并计算得到其折合到舵机输出轴端的理论角度，计算公式为：

可选地，根据所述偏转角度数据和所述理论角度数据确定所述舵机的间隙值，包括：

舵机理论角度的旋转方向在第一时刻t1发生改变，此时理论角度为第一理论角度θt1；

在第二时刻t2，舵机实际旋转方向发生改变，此时理论角度为第二理论角度θt2；

将第一时刻t1和第二时刻t2之间的时间差(t2-t1)时刻内舵机理论角度的变化量为δθ，将所述变化量作为舵机的间隙值。

可选地，所述将第一时刻t1和第二时刻t2之间的时间差(t2-t1)时刻内舵机理论角度的变化量为δθ，将所述变化量作为舵机的间隙值，包括：

将第一时刻t1和第二时刻t2之间的时间差(t2-t1)时刻内舵机理论角度的变化量为δθ，重复进行多次测量，将变化量的平均值作为舵机的间隙值。

第二方面，本发明提供一种舵机间隙测量系统，包括速度传感器、位置传感器、通信接口、舵机控制器以及上位机，

所述速度传感器用于采集待测舵机的旋转角速度数据并通过所述通信接口上传至所述上位机；

所述位置传感器用于采集所述待测舵机的输出轴的偏转角度数据并通过所述通信接口上传至所述上位机；

所述舵机控制器用于根据所述上位机控制信息向所述待测舵机发送控制指令控制所述待测舵机进行测量运行；

所述上位机根据所述旋转角速度数据和所述偏转角度数据确定所述舵机的间隙值。

可选地，还包括丝杠及曲杆，所述丝杠一端用于连接所述待测舵机的输出轴，所述丝杠的滑块与所述曲杆连接。

可选地，还包括舵片，所述舵片安装在所述曲杆上。

可选地，所述位置传感器为角位移传感器。

可选地，还包括联轴器，所述联轴器用于将所述丝杠与所述待测舵机的输出轴连接。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明提供的舵机间隙测量方法及系统，通过采用速度传感器及位置传感器进行间隙值的确定，利用舵机自身传感器及资源，不需要外部其他设备，通过简单的软件设计便可完成对电动舵机间隙的测量，此方法成本低、易操作，另外，测量数据直接输出并保存在上位机上，方便数据保存和数据处理，使用舵机自身的高精度传感器资源，间隙的测量精度高，本发明无需其他外部设备，针对具有速度传感器和位置传感器的舵机均适用，具有较好的通用性。

附图说明

图1是本发明实施例中提供的一种舵机间隙测量方法的流程图；

图2是本发明实施例中提供的一种舵机间隙测量系统的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

结合图1所示，本发明提供一种舵机间隙测量方法，所述舵机的转轴安装有速度传感器，所述舵机的输出端连接有位置传感器，所述方法包括：

s101、获取所述速度传感器采集舵机的第一测量数据；

s102、获取所述位置传感器采集舵机的输出轴的第二测量数据；

s103、根据所述第一测量数据确定所述舵机的旋转角速度信息；

s104、根据所述第二测量数据确定所述舵机的输出轴的偏转角度数据；

s105、根据所述旋转角速度信息确定所述舵机的输出轴的理论角度数据；

s106、根据所述偏转角度数据和所述理论角度数据确定所述舵机的间隙值。

舵机主要是由外壳、电路板、驱动马达、减速器与位置检测元件所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给舵机，经由电路板上的ic驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已经到达定位。位置检测器通常是是可变电阻，当舵机转动时电阻值也会随之改变，藉由检测电阻值便可知转动的角度。一般的伺服马达是将细铜线缠绕在三极转子上，当电流流经线圈时便会产生磁场，与转子外围的磁铁产生排斥作用，进而产生转动的作用力。

可选地，所述根据所述旋转角速度信息确定所述舵机的输出轴的理论角度数据，包括：

对速度传感器的测量数据进行数据处理得到转轴的旋转角速度信息，并计算得到其折合到舵机输出轴端的理论角度，计算公式为：

可选地，根据所述偏转角度数据和所述理论角度数据确定所述舵机的间隙值，包括：

舵机理论角度的旋转方向在第一时刻t1发生改变，此时理论角度为第一理论角度θt1；

在第二时刻t2，舵机实际旋转方向发生改变，此时理论角度为第二理论角度θt2；

将第一时刻t1和第二时刻t2之间的时间差(t2-t1)时刻内舵机理论角度的变化量为δθ，将所述变化量作为舵机的间隙值。

可选地，所述将第一时刻t1和第二时刻t2之间的时间差(t2-t1)时刻内舵机理论角度的变化量为δθ，将所述变化量作为舵机的间隙值，包括：

将第一时刻t1和第二时刻t2之间的时间差(t2-t1)时刻内舵机理论角度的变化量为δθ，重复进行多次测量，将变化量的平均值作为舵机的间隙值。

舵机理论角度的旋转方向在t1时刻发生改变，此时理论角度为θt1；在t2时间，舵机实际旋转方向才发生改变，此时理论角度为θt2。(t2-t1)时刻内舵机理论角度的变化量为δθ，为进一步提高测量精度，可对其进行多次测量求平均，得到舵机间隙，计算公式如下。

在进行舵机间隙的时候可以按照以下步骤进行操作，具体是：

步骤一：安装电机速度传感器

将速度传感器固定在舵机的电机转轴上，使用速度传感器可准确测量电机的旋转角速度。

步骤二：安装舵机位置传感器

将舵机位置传感器5固定在舵机的输出端的曲杆6上，使用位置传感器5可精确测量舵机输出轴的偏转角度。

步骤三：连接舵机控制器和pc机

通过串口或can口连接舵机控制器和pc机，实现舵机和pc机的通信，可通pc给舵机发送控制指令，同时接收速度传感器1和位置传感器5的测量值。

步骤四：编写舵机间隙测试程序

编写舵机间隙测试程序，控制舵机的电机2以一定的速度做正弦往复运动，并将电机速度传感器1的测量值和舵机位置传感器5的测量值通过串口或can口发送至pc机。

步骤五：数据处理

在pc机端对速度传感器1的测量值进行数据处理，计算得到电机轴的旋转角度，并计算得到其折合到舵机轴端的理论角度。用下述计算公式可计算得到由电机端折合到舵机输出轴端的理论角度

步骤六：计算舵机间隙

舵机理论角度的旋转方向在t1时刻发生改变，此时理论角度为θt1；在t2时间，舵机实际旋转方向才发生改变，此时理论角度为θt2。(t2-t1)时刻内舵机理论角度的变化量为δθ，为进一步提高测量精度，可对其进行多次测量求平均，得到舵机间隙，计算公式如下。

本发明提供的舵机间隙测量方法，通过采用速度传感器及位置传感器进行间隙值的确定，利用舵机自身传感器及资源，不需要外部其他设备，通过简单的软件设计便可完成对电动舵机间隙的测量，此方法成本低、易操作，另外，测量数据直接输出并保存在上位机上，方便数据保存和数据处理，使用舵机自身的高精度传感器资源，间隙的测量精度高，本发明无需其他外部设备，针对具有速度传感器和位置传感器的舵机均适用，具有较好的通用性。

结合图2所示，本发明提供一种舵机间隙测量系统，包括速度传感器、位置传感器、通信接口、舵机控制器以及上位机，

所述速度传感器用于采集待测舵机的旋转角速度数据并通过所述通信接口上传至所述上位机；

所述位置传感器用于采集所述待测舵机的输出轴的偏转角度数据并通过所述通信接口上传至所述上位机；

所述舵机控制器用于根据所述上位机控制信息向所述待测舵机发送控制指令控制所述待测舵机进行测量运行；

所述上位机根据所述旋转角速度数据和所述偏转角度数据确定所述舵机的间隙值。

可选地，还包括丝杠及曲杆，所述丝杠一端用于连接所述待测舵机的输出轴，所述丝杠的滑块与所述曲杆连接。

可选地，还包括舵片，舵片可以用来进行方向控制，所述舵片安装在所述曲杆上，通过舵机的输出轴进行控制运动。

可选地，所述位置传感器为角位移传感器。

可选地，还包括联轴器，所述联轴器用于将所述丝杠与所述待测舵机的输出轴连接。

本发明提供的舵机间隙测量系统，通过采用速度传感器及位置传感器进行间隙值的确定，利用舵机自身传感器及资源，不需要外部其他设备，通过简单的软件设计便可完成对电动舵机间隙的测量，此方法成本低、易操作，另外，测量数据直接输出并保存在上位机上，方便数据保存和数据处理，使用舵机自身的高精度传感器资源，间隙的测量精度高，本发明无需其他外部设备，针对具有速度传感器和位置传感器的舵机均适用，具有较好的通用性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(rom，readonlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁盘或光盘等。

以上对本发明所提供的一种舵机间隙测量方法及系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。