摄像头马达配置PID参数的控制工装、生产工站及方法与流程

摄像头马达配置pid参数的控制工装、生产工站及方法
技术领域
1.本发明涉及音圈马达生产制造和音圈马达驱动领域，尤其涉及一种摄像头马达在生产线配置pid(比例-积分-微分控制器，是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元p、积分单元i和微分单元d组成)参数的控制工装、生产工站及方法。


背景技术：

2.在摄像头闭环马达(后文简称马达)的生产中，需要将pid参数烧录在马达控制驱动芯片中。pid参数的确定是由马达的频响特性决定的，马达的频响特性由马达的载体重量，弹片特性和阻尼胶特性决定，其中载体重量和弹片特性是可以精确控制的变量，其部件的一致性可以做的非常可靠，但是马达阻尼胶特性却难以精确控制。提高马达阻尼胶特性一致性需要配备高精度的点胶设备，从而增加马达厂商的制造成本，若马达阻尼胶的特性一致性不得到保证，会降低马达厂商马达产品良率甚至会导致马达产品性能降低。
3.在驱动厂商对马达进行pid参数调试时，需要考虑到马达阻尼胶差异带来的影响。通常一组pid参数需要覆盖不同阻尼胶特性的样品。若阻尼胶特性差异的较大，pid参数需要优先保证马达的稳定性从而牺牲马达的性能。
4.本发明给出一种在马达生产线自动配置pid参数的方法，该方法在保证马达特性的情况下，按照马达频响特性，在多组pid参数中挑选出最适合的pid参数烧录在马达驱动芯片中，从而减小马达厂对阻尼胶控制精度的依赖且提高马达的良率和性能。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种摄像头马达配置pid参数的控制工装、生产工站及方法，在保证摄像头马达控制稳定性的前提下将不同的pid参数配置给性能有差异的马达，减少了马达厂商对马达性能一致性的控制要求，且能够提高马达的使用性能。
6.为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
7.一种摄像头马达配置pid参数的控制工装，与待配置的马达电连接，包括：
8.控制器，或者电连接的控制器和存储器，用于在接收阶跃响应测试指令后，向所述马达输出马达驱动指令控制马达进行阶跃响应特性测试，以及接收响应特性测试数据并计算出马达阻尼胶量状况，配置对应的pid参数在所述马达中。
9.优选地，所述存储器为eeprom。
10.优选地，所述控制工装与产线pc电连接，用于接收所述产线pc的阶跃响应特性测试指令；
11.所述控制工装还包括：
12.pc接口，一端与控制器电连接，另一端与所述产线pc电连接，作为所述控制器与产线pc之间的连接端口。
13.优选地，所述马达内置电连接的hall传感器和模数转换器，所述控制器控制马达的hall传感器检测马达的阶跃响应特性测试并输出hall模拟信号，再通过所述模数转换器
将hall模拟信号转换为hall数字信号作为响应特性测试数据输出给控制器。
14.优选地，所述控制工装与位移测量仪器连接，所述位移测量仪器用于从外部检测马达的阶跃响应特性测试情况并输出外测模拟信号至控制器；
15.所述控制工装还包括与控制器电连接的adc，所述adc与位移测量仪器电连接，用于采集所述位移测量仪器输出的外测模拟信号，并转换成外测数字信号作为响应特性测试数据输出给控制器。
16.一种摄像头马达配置pid参数的生产工站，包括：
17.产线pc，用于本生产工站的控制；
18.上述的控制工装，分别与所述产线pc和待配置的马达电连接，用于接收所述产线pc的阶跃响应测试指令控制马达进行阶跃响应测试，并接收所述马达输出的响应特性测试数据，计算所述马达阻尼胶量状况，对所述马达进行pid参数配置。
19.一种摄像头马达配置pid参数的生产工站，包括：
20.产线pc，用于本生产工站的控制；
21.位移测量仪器，用于从待配置的马达的外部检测马达的阶跃动作位置信号，输出外测模拟信号；
22.上述的控制工装，分别与所述产线pc、位移测量仪器和待配置的马达电连接，用于接收所述产线pc的阶跃响应测试指令控制马达进行阶跃响应测试，接收所述位移测量仪器输出的外测模拟信号，转换为外测数字信号作为响应特性测试数据并计算马达阻尼胶量状况，对所述马达进行pid参数配置。
23.优选地，所述位移测量仪器为激光测距仪。
24.一种摄像头马达配置pid参数的方法，其基于上述的生产工站实现，包括步骤：
25.s1、所述产线pc向控制工装发送阶跃响应测试指令，所述控制工装收到该阶跃响应测试指令后向马达发送马达驱动指令控制马达做相应的阶跃动作，进行阶跃响应测试；
26.s2、所述马达的阶跃动作位置信号被马达内置的hall传感器采集并输出hall模拟信号至所述马达内置的模数转换器，所述模数转换器将hall模拟信号转换成hall数字信号作为响应特性测试数据输出给控制工装；
27.s3、所述控制工装的控制器对响应特性测试数据进行运算，计算出马达阻尼胶量状况；
28.s4、所述控制工装的控制器根据马达阻尼胶量状态在马达样品调试pid参数库中选取对应的pid参数配置在马达中。
29.一种摄像头马达配置pid参数的方法，其上述的生产工站实现，包括步骤：
30.l1、所述产线pc向控制工装发送阶跃响应测试指令，所述控制工装收到该阶跃响应测试指令后向马达发送马达驱动指令控制马达做相应的阶跃动作，进行阶跃响应测试；
31.l2、所述位移测量仪器采集马达的阶跃动作位置信号并输出外测模拟信号给控制工装的adc；
32.l3、所述控制工装的adc将外测模拟信号转换成外测数字信号作为响应特性测试数据发送给控制器，所述控制器计算出马达阻尼胶量状况；
33.l4、所述控制器根据马达阻尼胶量状态在马达样品调试pid参数库中选取对应的pid参数配置在马达中。
34.综上所述，与现有技术相比，本发明提供的一种摄像头马达配置pid参数的控制工装、生产工站及方法，具有如下有益效果：
35.1.通过对马达进行阶跃响应特性测试，计算出马达阻尼胶量状态，配置最适合的pid参数在马达中，从而减小了马达厂对阻尼胶控制精度的依赖，提高了马达的良率和性能；
36.2.通过在外部设置激光测距仪检测马达在阶跃响应特性测试数据，进一步提高了测量数据的准确率。
附图说明
37.图1为现有技术的马达频响增益特性与马达阻尼胶量关系示意图；
38.图2为现有技术的马达的阶跃响应特性示意图；
39.图3a为本发明的控制工装的其中一个实施例的示意图；
40.图3b为本发明的控制工装的其中一个实施例的示意图；
41.图4a为本发明的生产工站的其中一个实施例的示意图；
42.图4b为本发明的生产工站的其中一个实施例的示意图。
具体实施方式
43.以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种摄像头马达配置pid参数的控制工装、生产工站及方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
44.需要说明的是，在本发明中，诸如和等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括明确列出的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
45.结合附图1～4所示，本实施例提供一种摄像头马达配置pid参数的控制工装、生产工站及方法，用于为马达配置pid参数，其原理为：
46.根据现有技术的理论，马达的一阶谐振点的幅频特性与马达的阻尼胶特性存在相关性，如附图1所示，其一阶谐振点增益与马达阻尼胶量成负相关关系，一阶谐振点频率与马达阻尼胶量成正相关关系，因此根据马达的一阶谐振点的幅频特性即可得到其阻尼胶量状态，进而可以根据该阻尼胶量状态选择最适合的pid参数。
47.进一步，要得到该马达的一阶谐振点的幅频特性，根据现有技术的理论，如附图2所示，可以通过对马达进行阶跃响应特性测试，并采集马达的阶跃动作位置信号进而计算出该马达的阻尼系数ζ和无阻尼震荡频率ωn，得到该马达的二阶系统的幅频特性，从而得到该马达的一阶谐振点的幅频特性。
48.所以，本实施例的控制工装、生产工站及方法，通过控制马达进行阶跃响应特性测试，然后采集马达的测试数据计算得到该马达的阻尼胶量状态，根据前述理论该计算方法属于现有技术，然后根据该阻尼胶量状态在马达样品调试pid参数库(前期按照不同阻尼胶特性的马达样品建立的参数库)中选取对应的pid参数烧录在该马达的驱动ic(芯片)中，从而提高马达的良率和性能。其中，采集马达的阶跃响应特性测试数据有两种方式：1、通过马达内置的hall传感器(霍尔传感器)和模数转换器，自马达内部采集马达阶跃响应特性测试的数据并转换为hall(霍尔)数字信号输出至控制工装进行马达阻尼胶量状态计算；2、通过位移测量仪器，如激光测距仪，从外部采集马达的设定点(设定点的位置、数量可以自定义设置)在测试时的位移变化，生成外测模拟信号发送给控制工装，由控制工装内置的adc(模拟数字转换器)将外测模拟信号转换成外测数字信号，再对外测数字信号进行马达阻尼胶量状态计算。
49.本实施例提供一种摄像头马达配置pid参数的控制工装，其包括实施例1和实施例2；
50.实施例1：如附图3a所示，该控制工装与产线pc(产线电子计算机)和待配置的马达分别连接，马达内置hall传感器和模数转换器，可以采集马达阶跃响应特性测试的数据并转换为hall数字信号输出；该控制工装包括：
51.控制器，如mcu(微控制芯片单元)，与马达电连接，用于受控对马达进行阶跃响应特性测试，并接收来自马达的hall数字信号测试数据，经过计算得到该马达的阻尼胶量状态，然后根据该阻尼胶量状态在马达样品调试pid参数库中选取对应的pid参数烧录在该马达的驱动ic中；
52.存储器，与控制器电连接，用于存储数据和参数配置，配合控制器运行；优选地，存储器为eeprom(带电可擦可编程只读存储器)，可以方便更改参数配置，以适应不同型号的马达生产；
53.pc接口，一端通过总线与控制器、存储器电连接，另一端与产线pc电连接，作为控制器、存储器与产线pc之间的连接端口。
54.其工作原理是：
55.产线pc向本实施例的控制工装发送阶跃响应测试指令，控制工装收到该阶跃响应测试指令后向马达发送马达驱动指令控制马达做相应的阶跃动作，进行阶跃响应测试；马达的阶跃动作位置信号被马达内置的hall传感器采集，并输出hall模拟信号给马达内置的模数转换器，模数转换器将hall模拟信号转换成hall数字信号输出给控制工装；控制工装的控制器对该hall数字信号进行运算，计算出该马达阻尼胶量状况，并根据该阻尼胶量状态在马达样品调试pid参数库(马达样品调试pid参数库通常存储在产线pc内)中选取对应的pid参数烧录在该马达的驱动ic中，从而完成该马达的pid参数配置。
56.实施例2：如附图3b所示，该控制工装与产线pc、位移测量仪器(如激光测距仪)和待配置的马达分别连接，包括：
57.控制器，如mcu(微控制芯片单元)，与马达电连接，用于受控对马达进行阶跃响应特性测试，并接收位移测量仪器对马达的测试数据，经过计算得到该马达的阻尼胶量状态，然后根据该阻尼胶量状态在马达样品调试pid参数库中选取对应的pid参数烧录在该马达的驱动ic中；
58.存储器，与控制器电连接，用于存储数据和参数配置，配合控制器运行；优选地，存储器为eeprom(带电可擦可编程只读存储器)，可以方便更改参数配置，以适应不同型号的马达生产；
59.pc接口，一端通过总线与控制器、存储器电连接，另一端与产线pc电连接，作为控制器、存储器与产线pc之间的连接端口；
60.adc，两端分别连接位移测量仪器和控制器，用于采集位移测量仪器输出的外测模拟信号，并转换成外测数字信号发送给控制器。
61.其工作原理是：
62.产线pc向本实施例的控制工装发送阶跃响应测试指令，控制工装收到该阶跃响应测试指令后向马达发送马达驱动指令控制马达做相应的阶跃动作，进行阶跃响应测试；位移测量仪器采集马达的阶跃动作位置信号并输出外测模拟信号给控制工装的adc；控制工装的adc将外测模拟信号转换成外测数字信号发送给控制器；控制器对外测数字信号进行运算计算出该马达阻尼胶量状况，并根据该阻尼胶量状态在马达样品调试pid参数库(马达样品调试pid参数库通常存储在产线pc内)中选取对应的pid参数烧录在该马达的驱动ic中，从而完成该马达的pid参数配置。此实施例可以进一步提高测量的准确性。
63.进一步，本实施例还提供一种摄像头马达配置pid参数的生产工站，其包括实施例3和实施例4；
64.实施例3：如附图4a所示，该生产工站包括：
65.产线pc，用于本生产工站的控制；
66.实施例1中的控制工装，分别与产线pc和待配置的马达电连接，用于接收产线pc的阶跃响应测试指令，控制马达进行阶跃响应测试，并接收马达输出的hall数字信号，计算马达阻尼胶量状况，对马达进行pid参数配置。
67.其工作原理是：
68.产线pc向本实施例的控制工装发送阶跃响应测试指令，控制工装收到该阶跃响应测试指令后向马达发送马达驱动指令控制马达做相应的阶跃动作，进行阶跃响应测试；控制工装控制马达内置的hall传感器采集马达的阶跃动作位置信号，hall传感器输出hall模拟信号给马达内置的模数转换器，模数转换器将hall模拟信号转换成hall数字信号输出给控制工装；控制工装的控制器对该hall数字信号进行运算计算出该马达阻尼胶量状况，并根据该阻尼胶量状态在马达样品调试pid参数库(马达样品调试pid参数库通常存储在产线pc内)中选取对应的pid参数烧录在该马达的驱动ic中，从而完成该马达的pid参数配置。
69.实施例4：如附图4b所示，该生产工站包括：
70.产线pc，用于本生产工站的控制；
71.位移测量仪器(如激光测距仪)，用于检测待配置的马达的阶跃响应测试情况，输出的外测模拟信号；
72.实施例2中的控制工装，分别与产线pc、位移测量仪器和马达电连接，用于接收产线pc的阶跃响应测试指令，控制马达进行阶跃响应测试，并接收位移测量仪器输出的外测模拟信号，计算马达阻尼胶量状况，对马达进行pid参数配置。
73.其工作原理是：
74.产线pc向本实施例的控制工装发送阶跃响应测试指令，控制工装收到该阶跃响应
测试指令后向马达发送马达驱动指令控制马达做相应的阶跃动作，进行阶跃响应测试；位移测量仪器采集马达的阶跃动作位置信号并输出外测模拟信号给控制工装的adc；控制工装的adc将外测模拟信号转换成外测数字信号发送给控制器；控制器对外测数字信号进行运算，计算出该马达阻尼胶量状况，并根据该阻尼胶量状态在马达样品调试pid参数库(马达样品调试pid参数库通常存储在产线pc内)中选取对应的pid参数烧录在该马达的驱动ic中，从而完成该马达的pid参数配置。
75.进一步，本实施例还提供一种摄像头马达配置pid参数的方法，其包括实施例5和实施例6；
76.实施例5：该方法通过实施例3的生产工站实现，包括步骤：
77.s1、产线pc向控制工装发送阶跃响应测试指令，控制工装收到该阶跃响应测试指令后向马达发送马达驱动指令控制马达做相应的阶跃动作，进行阶跃响应测试；
78.s2、马达的阶跃动作位置信号被马达内置的hall传感器采集，并将采集到的hall模拟信号通过马达内置的模数转换器转换成hall数字信号输出给控制工装；
79.s3、控制工装的控制器对该hall数字信号进行运算，计算出该马达阻尼胶量状况；
80.s4、控制器根据该阻尼胶量状态在马达样品调试pid参数库中选取对应的pid参数烧录在该马达的驱动ic中，完成该马达的pid参数配置。
81.实施例6：该方法通过实施例4的生产工站实现，包括步骤：
82.l1、产线pc向控制工装发送阶跃响应测试指令，控制工装收到该阶跃响应测试指令后向马达发送马达驱动指令控制马达做相应的阶跃动作，进行阶跃响应测试；
83.l2、位移测量仪器采集马达的阶跃动作位置信号并输出外测模拟信号给控制工装的adc；
84.l3、控制工装的adc将采集到外测模拟信号转换成外测数字信号发送给控制器，控制器对外测数字信号进行运算，计算出该马达阻尼胶量状况；
85.l4、控制器根据该阻尼胶量状态在马达样品调试pid参数库中选取对应的pid参数烧录在该马达的驱动ic中，完成该马达的pid参数配置。
86.综上所述，本发明提供的摄像头马达配置pid参数的控制工装、生产工站及方法，通过对马达进行阶跃响应特性测试，计算出马达阻尼胶量状态，配置最适合的pid参数在马达中，从而减小了马达厂对阻尼胶控制精度的依赖，提高了马达的良率和性能；通过在外部设置激光测距仪，进一步提高了测量的准确率。
87.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。