[发明专利]多编码器故障诊断遥测系统及其监测方法

说明书

技术领域

本发明属于光电编码器测量技术领域，具体涉及一种多编码器故障诊断遥测系统及其监测方法。

背景技术

光电编码器是一种将测量到的精密角度量转换为数字量的装置。它是一种重要的数字式角度传感器，能够实时地测量连接轴所转过的角度，被广泛地运用于石油探测、移动机器人、车辆、飞行器、小卫星等的伺服系统中。但是，由于光电编码器工作过程中环境因素、器件寿命、机械对位偏差等因素的影响，同时由于一个伺服系统中将应用多个光电编码器，如何对工作中的某一光电编码器单元工作状态进行实时的监测与诊断，如何降低故障对其输出的精度的影响是工程应用中必须解决的问题。传统的编码器故障分析系统只适用在实验室条件下，无法应用在工况现场，且不能对多编码器单元进行选择性监测，同时当伺服系统接收到的角度出现错误时，只能利用人工拆卸编码器进行故障诊断及调试，不能与伺服控制系统进行远距离通信而利用伺服系统的总控计算机对其进行实时遥测。

目前，编码器误差补偿与补偿技术层出不穷，现有针对光电信号的直流偏差、等幅性偏差、正交性偏差和正弦性偏差分别提出了以下补偿算法：基于高分辨力数字电位计的莫尔条纹光电信号直流电平漂移、等幅性偏差的自动补偿方法、基于Hilbert变换的莫尔条纹光电信号正交性偏差自动补偿算法、基于粒子群优化算法的莫尔条纹光电信号正弦性偏差自动补偿算法，不同偏差类型对应不同的补偿算法及实现方式。其中有些算法计算复杂，需要配合相应的上位机进行计算，无法嵌入到编码器单元控制器中来实现工作现场的实时修正。同时目前建立的编码器光电信号分析系统仅适用于对独立编码器单元的分析，更无法实现对多编码器组网式工作状况进行实时监测，缺少与伺服系统总控计算机的多编码器通信系统设计。因此，难以在伺服系统实际工作中，且在短时间内对多编码器单元数据进行逐一标定、控制、补偿与监测。

发明内容

本发明为了针对现有技术只能利用人工拆卸编码器进行故障诊断及调试，不能与伺服控制系统进行远距离通信而利用伺服系统的总控计算机对其进行实时遥测的问题，提供多编码器故障诊断遥测系统及其监测方法。它能够对伺服系统工作中的多编码器进行状况的动态监测，并能根据诊断信息，结合本发明人提出过的莫尔条纹光电信号自动补偿方法，提高补偿速度和补偿的准确性，并能释放编码器单元控制器的工作空间和计算量，也增强了编码器光电信号偏差补偿的实时性，提高了编码器工作的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案是：

多编码器故障诊断遥测系统，其特征是，多个编码器单元分别与多个编码器光电信号处理系统连接，将莫尔条纹光电信号进行解析处理，输出角度测量信息；编码器光电信号处理系统将接收的莫尔条纹光电信号采样数据和输出的角度测量信息通过中继站传输给总控计算机；编码器光电信号处理系统中具有温度传感器，其将采集的温度信息传输给总控计算机；总控计算机接收中继站传来的莫尔条纹光电信号采样数据、输出的角度测量信息和工作温度信息，直接控制调整其各个工作编码器单元的光电信号参数信息以及对测量状况进行监测；电源模块与多编码器光电信号处理系统、中继站和总控计算机连接，为其分别供电。

中继站依次由RS485串行卡、多个协调器、路由器、微处理器和中继计算机连接组成，微处理器和中继计算机之间通过总线传输方式进行通信；中继站与编码器光电信号处理系统之间通过无线协议指令进行无线通信；路由器通过协调器控制选择编码器单元。

多编码器故障诊断遥测系统的监测方法，包括以下步骤：步骤一、将编码器光电信号处理系统集成温度传感器，具体过程为；以编码器光电信号处理系统的轴系为中心，分割四个象限，则将温度传感器分布在编码器光电信号处理系统2的各个象限位置，每一个象限分别由Pt电阻温度传感器和半导体AD7420温度传感器进行工作温度的测量；

步骤二、建立通信组网拓扑结构，具体过程为：将CC2530模块设置在编码器光电信号处理系统的角度数据输出端，该模块具备无线通信功能，可满足编码器光电信号处理系统与协调器的无线通信；将中继站中多个协调器与路由器连接，微处理器分别与协调器和路由器连接，中继计算机与微处理器连接；微处理器设置协调器与路由器负责组网，总控计算机发来的数据经协调器发向各个编码器单元，反之，各个编码器单元工作状态由编码器光电信号处理系统经路由器发回总控计算机，即：将下行数据与上行数据分开形成两个独立信道；中继站配置多通道RS485串行卡，每个通道与对应协调器和路由器形成串行通信总线信道，每个通道对应的编码器单元、路由器、协调器采用不同信道频率与组网IP值；