【導(dǎo)讀】為了對(duì)伺服馬達(dá)部件內(nèi)的編碼器質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)評(píng)定,本文提出了一種采用三塊5102 PCI插卡示波器,通過(guò)RTSI總線進(jìn)行同步,組建一個(gè)基于PC的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng),并用LabVIEW對(duì)測(cè)量進(jìn)行控制的解決方案,著重介紹了解決不同板卡之間同步問(wèn)題的技巧。
Inductive Components公司需要對(duì)自己生產(chǎn)的伺服馬達(dá)內(nèi)的編碼器質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定并打印單據(jù),請(qǐng)Caron Engineering公司開(kāi)發(fā)了一個(gè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)來(lái)測(cè)試伺服馬達(dá)部件。理想情況下,操作員只需簡(jiǎn)單地連接伺服裝置,并選擇需要測(cè)試的馬達(dá)/編碼器組合。 測(cè)試過(guò)程將檢查正確的馬達(dá),然后確定編碼器通道A、B、指示脈沖和所有其它通道(總共六個(gè)通道)的質(zhì)量情況。
硬件組成
系統(tǒng)中選用了NI 5102 基于計(jì)算機(jī)的示波器,因?yàn)樗乃俣群芸?,并能通過(guò)一個(gè)公共觸發(fā)裝置與其它NI 5102儀器進(jìn)行同步,同時(shí)還易于與LabVIEW集成。選擇Sorensen可編程電源是因?yàn)樗芰看?80 VDC,1000W),還能通過(guò)PC機(jī)的RS-232口設(shè)置和檢驗(yàn)精確的電壓和電流范圍。系統(tǒng)選用了一臺(tái)166 MHz的奔騰PC機(jī),運(yùn)行Windows NT操作系統(tǒng)。
測(cè)試過(guò)程
測(cè)試系統(tǒng)啟動(dòng)馬達(dá),并在Ke(馬達(dá)電壓常數(shù))下對(duì)編碼器進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于一臺(tái)特定的馬達(dá),Ke是指產(chǎn)生1000 rpm轉(zhuǎn)速的電壓。這項(xiàng)測(cè)試用來(lái)證實(shí)被測(cè)試的是正確的馬達(dá),并且其轉(zhuǎn)動(dòng)方向也是正確的。指示脈沖用來(lái)確定馬達(dá)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。
如果測(cè)出的轉(zhuǎn)速為1000rpm,那么給定的Ke與被測(cè)馬達(dá)相對(duì)應(yīng)。在1000rpm轉(zhuǎn)速下,系統(tǒng)將檢測(cè)編碼器的質(zhì)量。主要參數(shù)有每轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)、各通道的幅度與 占空比,需要測(cè)試的其它參數(shù)還有通道A、B以及它們之間上升沿和下降沿的相位偏差。指示脈沖的寬度及其相對(duì)通道A的對(duì)齊程度對(duì)于伺服系統(tǒng)的自導(dǎo)引序列也很關(guān)鍵。
軟件集成
在系統(tǒng)的整體集成方面,初始用戶界面為一個(gè)VB應(yīng)用程序,用戶從 Access數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇馬達(dá)/編碼器部件,輸入一個(gè)串行號(hào)碼,即可開(kāi)始測(cè)試。VB應(yīng)用程序?qū)⒃O(shè)定電源的電壓和電流范圍。當(dāng)被測(cè)部件到達(dá)一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí), Ke和編碼器線計(jì)數(shù)等重要參數(shù)通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)傳遞給LabVIEW,然后通過(guò)指示脈沖檢查速度,并執(zhí)行測(cè)試。其后,有關(guān)的參數(shù)被傳回VB,程 序?qū)⑴袛鄿y(cè)試通過(guò)與否并提醒操作員,還可打印相應(yīng)的標(biāo)簽或單據(jù);此時(shí),又可以開(kāi)始下一次測(cè)試過(guò)程。
設(shè)計(jì)難點(diǎn)
設(shè)計(jì)難點(diǎn)是必須在所有重要速度上確定監(jiān)控編碼器質(zhì)量所需的PC掃描速率,測(cè)試的目的是要獲得1度/脈沖周期的分辨率,即使對(duì)1000rpm的2,500線編 碼器也不例外。在最極端的情況下,需要的掃描速率為15MS/s,以便使每通道獲得900,000個(gè)采樣(每個(gè)采樣值為16位)。系統(tǒng)共使用了6個(gè)通道共 三塊5102插卡,每塊插卡上兩個(gè)通道。
在這個(gè)掃描速率下,存儲(chǔ)需求也很大。由于5102這樣的插卡沒(méi)有足夠的卡上存儲(chǔ)空 間,采樣數(shù)據(jù)必須以測(cè)試掃描速率輸入到PC系統(tǒng)的RAM中,因此對(duì)5102的PCI總線控制能力提出了嚴(yán)格的要求。集成這個(gè)基于PC的測(cè)試系統(tǒng)的最后一個(gè) 難題是三塊示波器卡的同步問(wèn)題。在編碼器中,精確地確定通道A脈沖的上升時(shí)間與通道B脈沖的上升或下降時(shí)間之間的偏差非常關(guān)鍵。
例如,馬達(dá)正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在馬達(dá)整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程的脈沖周期中,通道A應(yīng)該領(lǐng)先通道B 90度,伺服控制器依靠這一特性來(lái)準(zhǔn)確確定轉(zhuǎn)向。與通道A、B相關(guān)的指示脈沖的時(shí)序也很重要。為了獲得準(zhǔn)確的結(jié)果,必須將一塊5102卡的觸發(fā)傳遞到另兩 塊5102卡,這樣所有6個(gè)通道都能采集相同起始和結(jié)束時(shí)間之間的數(shù)據(jù)。
盡管其它基于PC的示波器制造商或許也能滿足前兩個(gè) 要求,但是RTSI總線是滿足嚴(yán)格同步要求的唯一有效選擇。采用RTSI總線系統(tǒng)將三塊示波器卡連接在一起,可以非常方便地讓所有板卡同時(shí)觸發(fā)。雖然從主 卡到兩塊從卡有一點(diǎn)延遲,但在給定的掃描速率下,很容易將其量化為一個(gè)固定的掃描計(jì)數(shù)值,并通過(guò)各卡單獨(dú)設(shè)置的預(yù)觸發(fā)掃描操作來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。
本文小結(jié)
采用5102示波器卡和LabVIEW環(huán)境構(gòu)成的測(cè)試系統(tǒng)可以精確地測(cè)試作為伺服馬達(dá)裝配部件的編碼器質(zhì)量,在PC機(jī)中按要求及時(shí)同步、收集和分析完整數(shù)據(jù) 的能力證明:通過(guò)DDE(或任何其它數(shù)據(jù)傳遞方法)將數(shù)據(jù)傳遞給LabVIEW的能力使測(cè)試系統(tǒng)可以采用任何用戶界面和數(shù)據(jù)庫(kù),系統(tǒng)選用的電源提高了本系統(tǒng)與其它應(yīng)用之間的可移植性,同時(shí)還降低了開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本。