[发明专利]步进马达的监控系统及监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种步进马达的监控系统、及监控方法，且特别是涉及一种以步进马达进行重复性动作的监控系统、及监控方法。

背景技术

步进马达是利用磁极转换产生间歇性电力，来得到高精度的移动。一般步进马达是采用开回路控制，但因无反馈机制来监控，无法判别马达是否有失步(lost step)的情况。此外，有一些步进马达会加上编码器(encoder)来控制移动的精确性，但是也只有侦到马达是否已到达动作终点的终点误差。

在步进马达发生异常造成偏移(shif)时，为防止问题再度发生，又为了能实时使系统恢复运作，往往是在未查得异常真因的情况下就直接更换步进马达及其相关的传动元件，造成成本的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种步进马达监控系统及监控方法，当使步进马达从一起点位置转动到一终点位置再回归到该起点位置时，可动态检测到步进马达的实际动作与所受命令的差异及/或步进马达回归到起点位置时的起点差异。并根据上述差异来判断步进马达的使用状态(例如老化状态)及/或与步进马达耦接的传动或检测元件是否需要调整、校正、更换(例如检测步进马达是否回到起点的光学传感器的老化状态)。

为了达成上述目的，本发明提供一种步进马达监控系统，步进马达被驱动单元驱动，驱动单元发出命令信号，并驱动步进马达重复下列的动作：从起点位置转动到终点位置再回归到起点位置。步进马达控制系统包括：编码器、判别单元、报知单元。编码器机械耦接至步进马达，检测步进马达的状态并发出状态信号。判别单元实时接收驱动单元的命令信号及编码器的状态信号，将命令信号与状态信号的差值随时间的变化作为一误差数据，并根据命令信号和状态信号来判断步进马达是处于下列哪一种状态：从起点位置出发、处于动作中、到达终点位置、回归到起点位置的状态。当判别单元判断步进马达处于动作中的状态时，把此时的误差数据记录为跟踪误差，并根据跟踪误差来判断是否要发出警戒。报知单元，耦接至判别单元，当判别单元判断要发出警戒时，执行报知功能。

本发明还提供一种步进马达监控方法，步进马达重复下列的动作，从起点位置转动到终点位置再回归到起点位置。步进马达监控方法包括：实时检测步进马达的状态信号及步进马达所接收的命令信号；将命令信号与状态信号的差值随时间的变化作为误差数据，并根据命令信号和状态信号来判断步进马达是处于从起点位置出发、处于动作中、到达终点位置、或回归到起点位置的状态，当判断步进马达处于动作中的状态时，把此时的该误差数据记录为跟踪误差，并根据跟踪误差来判断是否要发出警戒。

在上述的监控方法中，当判断步进马达处于回归到起点位置的状态时，把此时的误差数据记录为起点误差。并根据误差数据来判断下列两者中至少一者：判断步进马达是否已达老化状态、与步进马达耦接的传动或检测元件是否需要调整、校正、更换。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1示出了依照本发明第1实施例的一种步进马达监控系统的方块图。

图2示出了依照本发明第1实施例中的判别单元实时检测(接收)到的命令信号和状态信号vs.时间的图表。

图3是图2的命令信号和状态信号的差异vs.时间的图表。

图4示出了依照本发明第1实施例的一种步进马达监控方法的流程图。

图5示出了图4的监控方法的变形例。

图6示出了依照本发明第2实施例的一种步进马达监控系统的方块图。

图7示出了依照本发明第2实施例的一种步进马达监控方法的流程图。

图8示出了利用图7的监控方法时，命令信号、状态信号vs.时间的图表的一例。

图9示出了利用图7的监控方法时，命令信号、状态信号vs.时间的图表的一例。

附图符号说明

100 步进马达监控系统

102 步进马达

104 编码器

106 驱动单元

108 判别单元

110 报知单元

Et  终点误差

Eo  起点误差

Et  跟踪误差

E(t)误差数据

Me  终点误差容限值

Mo  起点误差容限值

Mt  跟踪误差容限值

Pe  终点位置

Po  起点位置

C   命令信号

Cs  命令步数

Cv  命令速度

Ca  命令加速度

Cm  调整后的命令