关于伺服电机编码器调整方法.docx

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1、关于伺服电机编码器调整方法网络转载导语：专用伺服电机编码器零点调整只有消费厂家有自己的技术，外人很难知道，这牵扯到核心技术，就算有些人能调，但是肯定不准。而且需要专门的仪器配合调整。徒手调整是装不好一个绝对编码器的。专用编码器零点调整只有消费厂家有自己的技术，外人很难知道，这牵扯到核心技术，就算有些人能调，但是肯定不准。而且需要专门的仪器配合调整。徒手调整是装不好一个绝对编码器的。如今通过以下内容大家理解下伺服编码器的知识增量式编码器的相位对齐方式在此讨论中，增量式编码器的输出信号为方波信号，又可以分为带换相信号的增量式编码器和普通的增量式编码器，普通的增量式编码用具备两相正交方波脉冲输出信号

2、A和B，以及零位信号Z;带换相信号的增量式编码器除具备ABZ输出信号外，还具备互差120度的电子换相信号UVW，UVW各自的每转周期数与电机转子的磁极对数一致。带换相信号的增量式编码器的UVW电子换相信号的相位与转子磁极相位，或者曰电角度相位之间的对齐方法如下:1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置;2.用示波器观察编码器的U相信号和Z信号;3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置;4.一边调整，一边观察编码器U相信号跳变沿，和Z信号，直到Z信号稳定在高电平上(在此默认Z信号的常态为低电平)，锁定编码器与电机的相对位置关系;5.往返改变电

3、机轴，撒手后，假设电机轴每次自由回复到平衡位置时，Z信号都能稳定在高电平上，那么对齐有效。撤掉直流电源后，验证如下:1.用示波器观察编码器的U相信号和电机的UV线反电势波形;2.转动电机轴，编码器的U相信号上升沿与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合，编码器的Z信号也出如今这个过零点上。上述验证方法，也可以用作对齐方法。需要留意的是，此时增量式编码器的U相信号的相位零点即与电机UV线反电势的相位零点对齐，由于电机的U相反电势，与UV线反电势之间相差30度，因此这样对齐后，增量式编码器的U相信号的相位零点与电机U相反电势的-30度相位点对齐，而电机电角度相位与U相反电势波形的相位一致，所以

4、此时增量式编码器的U相信号的相位零点与电机电角度相位的-30度点对齐。有些伺服企业习惯于将编码器的U相信号零点与电机电角度的零点直接对齐，为到达此目的，可以:1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线;2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形;3.根据操纵的方便程度，调整编码器转轴与电机轴的相对位置，或编码器外壳与电机外壳的相对位置;4.一边调整，一边观察编码器的U相信号上升沿和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使上升沿和过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。由于普通增量式编码器不具备

5、UVW相位信息，而Z信号也只能反映一圈内的一个点位，不具备直接的相位对齐潜力，因此不作为本讨论的话题。绝对式编码器的相位对齐方式绝对式编码器的相位对齐对于单圈和多圈而言，差异不大，其实都是在一圈内对齐编码器的检测相位与电机电角度的相位。早期的绝对式编码器会以单独的引脚给出单圈相位的最高位的电平，利用此电平的0和1的翻转，也可以实现编码器和电机的相位对齐，方法如下:1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置;2.用示波器观察绝对编码器的最高计数位电平信号;3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置;4.一边调整，一边观察最高计数位信号的跳变沿，直

6、到跳变沿准确出如今电机轴的定向平衡位置处，锁定编码器与电机的相对位置关系;5.往返改变电机轴，撒手后，假设电机轴每次自由回复到平衡位置时，跳变沿都能准确复现，那么对齐有效。这类绝对式编码器目前已经被采用EnDAT，BiSS，Hyperface等串行协议，以及日系专用串行协议的新型绝对式编码器广泛取代，因此最高位信号就不符存在了，此时对齐编码器和电机相位的方法也有所变化，其中一种非常实用的方法是利用编码器内部的EEPROM，存储编码器随机安装在电机轴上后实测的相位，详细方法如下:1.将编码器随机安装在电机上，即固结编码器转轴与电机轴，以及编码器外壳与电机外壳;2.用一个直流电源给电机的UV绕组通

7、以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置;3.用伺服驱动器读取绝对编码器的单圈位置值，并存入编码器内部记录电机电角度初始相位的EEPROM中;4.对齐经过完毕。由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向，因此存入的编码器内部EEPROM中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位。此后，驱动器将任意时刻的单圈位置检测数据与这个存储值做差，并根据电机极对数进展必要的换算，再加上-30度，就可以得到该时刻的电机电角度相位。这种对齐方式需要编码器和伺服驱动器的支持和配合方能实现，日系伺服的编码器相位之所以不便于最终用户直接调整的根本原因就在于不肯向用户提供这种对齐方式的功能

8、界面和操纵方法。这种对齐方法的一大好处是，只需向电机绕组提供确定相序和方向的转子定向电流，无需调整编码器和电机轴之间的角度关系，因此编码器可以以任意初始角度直接安装在电机上，且无需精细，甚至简单的调整经过，操纵简单，工艺性好。假如绝对式编码器既没有可供使用的EEPROM，又没有可供检测的最高计数位引脚，那么对齐方法会相对复杂。假如驱动器支持单圈绝对位置信息的读出和显示，那么可以考虑:1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置;2.利用伺服驱动器读取并显示绝对编码器的单圈位置值;3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置;4.经过上述调整，使显示

9、的单圈绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的单圈绝对位置点，锁定编码器与电机的相对位置关系;5.往返改变电机轴，撒手后，假设电机轴每次自由回复到平衡位置时，上述折算位置点都能准确复现，那么对齐有效。假如用户连绝对值信息都无法获得，那么就只能借助原厂的专用工装，一边检测绝对位置检测值，一边检测电机电角度相位，利用工装，调整编码器和电机的相对角位置关系，将编码器相位与电机电角度相位互相对齐，然后再锁定。这样一来，用户就更加无从自行解决编码器的相位对齐问题了。个人推荐采用在EEPROM中存储初始安装位置的方法，简单，实用，适应性好，便于向用户开放，以便用户自行安装编

10、码器，并完成电机电角度的相位整定。正余弦编码器的相位对齐方式普通的正余弦编码用具备一对正交的sin，cos1Vp-p信号，相当于方波信号的增量式编码器的AB正交信号，每圈会重复许很多多个信号周期，比方2048等;以及一个窄幅的对称三角波Index信号，相当于增量式编码器的Z信号，一圈一般出现一个;这种正余弦编码器本质上也是一种增量式编码器。另一种正余弦编码器除了具备上述正交的sin、cos信号外，还具备一对一圈只出现一个信号周期的互相正交的1Vp-p的正弦型C、D信号，假如以C信号为sin，那么D信号为cos，通过sin、cos信号的高倍率细分技术，不仅可以使正余弦编码器获得比原始信号周期更为

11、细密的名义检测分辨率，比方2048线的正余弦编码器经2048细分后，就可以到达每转400多万线的名义检测分辨率，当前很多欧美伺服厂家都提供这类高分辨率的伺服系统，而国内厂家尚不多见;此外带C、D信号的正余弦编码器的C、D信号经过细分后，还可以提供较高的每转绝对位置信息，比方每转2048个绝对位置，因此带C、D信号的正余弦编码器可以视作一种模拟式的单圈绝对编码器。采用这种编码器的伺服电机的初始电角度相位对齐方式如下:1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置;2.用示波器观察正余弦编码器的C信号波形;3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置;4

12、.一边调整，一边观察C信号波形，直到由低到高的过零点准确出如今电机轴的定向平衡位置处，锁定编码器与电机的相对位置关系;5.往返改变电机轴，撒手后，假设电机轴每次自由回复到平衡位置时，过零点都能准确复现，那么对齐有效。撤掉直流电源后，验证如下:1.用示波器观察编码器的C相信号和电机的UV线反电势波形;2.转动电机轴，编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。这种验证方法，也可以用作对齐方法。此时C信号的过零点与电机电角度相位的-30度点对齐。假如想直接和电机电角度的0度点对齐，可以考虑:1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的U

13、VW三相绕组引线;2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形;3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置;4.一边调整，一边观察编码器的C相信号由低到高的过零点和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使2个过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。由于普通正余弦编码器不具备一圈之内的相位信息，而Index信号也只能反映一圈内的一个点位，不具备直接的相位对齐潜力，因此在此也不作为讨论的话题。假如可接入正余弦编码器的伺服驱动器可以为用户提供从C、D中获取的单圈绝对位置信息，那么可以考虑:1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，

14、V出，将电机轴定向至一个平衡位置;2.利用伺服驱动器读取并显示从C、D信号中获取的单圈绝对位置信息;3.调整旋变轴与电机轴的相对位置;4.经过上述调整，使显示的绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的绝对位置点，锁定编码器与电机的相对位置关系;5.往返改变电机轴，撒手后，假设电机轴每次自由回复到平衡位置时，上述折算绝对位置点都能准确复现，那么对齐有效。此后可以在撤掉直流电源后，得到与前面根本一样的对齐验证效果:1.用示波器观察正余弦编码器的C相信号和电机的UV线反电势波形;2.转动电机轴，验证编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零

15、点重合。假如利用驱动器内部的EEPROM等非易失性存储器，也可以存储正余弦编码器随机安装在电机轴上后实测的相位，详细方法如下:1.将正余弦随机安装在电机上，即固结编码器转轴与电机轴，以及编码器外壳与电机外壳;2.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置;3.用伺服驱动器读取由C、D信号解析出来的单圈绝对位置值，并存入驱动器内部记录电机电角度初始安装相位的EEPROM等非易失性存储器中;4.对齐经过完毕。由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向，因此存入的驱动器内部EEPROM等非易失性存储器中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位

16、。此后，驱动器将任意时刻由编码器解析出来的与电角度相关的单圈绝对位置值与这个存储值做差，并根据电机极对数进展必要的换算，再加上-30度，就可以得到该时刻的电机电角度相位。这种对齐方式需要伺服驱动器的在国内和操纵上予以支持和配合方能实现，而且由于记录电机电角度初始相位的EEPROM等非易失性存储器位于伺服驱动器中，因此一旦对齐后，电机就和驱动器事实上绑定了，假如需要更换电机、正余弦编码器、或驱动器，都需要重新进展初始安装相位的对齐操纵，并重新绑定电机和驱动器的配套关系。旋转变压器的相位对齐方式旋转变压器简称旋变，是由经过特殊电磁设计的高性能硅钢叠片和漆包线构成的，相比于采用光电技术的编码器而言，

17、具有耐热，耐振。耐冲击，耐油污，甚至耐腐蚀等恶劣工作环境的适应才能，因此为武器系统等工况恶劣的应用广泛采用，一对极(单速)的旋变可以视作一种单圈绝对式反应系统，应用也最为广泛，因此在此仅以单速旋变为讨论对象，多速旋变与伺服电机配套，个人以为其极对数最好采用电机极对数的约数，一便于电机度的对应和极对数分解。旋变的信号引线一般为6根，分为3组，分别对应一个鼓励线圈，和2个正交的感应线圈，鼓励线圈承受输入的正弦型鼓励信号，感应线圈根据旋变转定子的互相角位置关系，感应出来具有SIN和COS包络的检测信号。旋变SIN和COS输出信号是根据转定子之间的角度对鼓励正弦信号的调制结果，假如鼓励信号是sint，

18、转定子之间的角度为，那么SIN信号为sintsin，那么COS信号为sintcos，根据SIN，COS信号和原始的鼓励信号，通过必要的检测电路，就可以获得较高分辨率的位置检测结果，目前商用旋变系统的检测分辨率可以到达每圈2的12次方，即4096，而科学研究和航空航天系统甚至可以到达2的20次方以上，不过体积和本钱也都非常可观。商用旋变与伺服电机电角度相位的对齐方法如下:1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出;2.然后用示波器观察旋变的SIN线圈的信号引线输出;3.根据操纵的方便程度，调整电机轴上的旋变转子与电机轴的相对位置，或旋变定子与电机外壳的相对位置;4.一

19、边调整，一边观察旋变SIN信号的包络，一直调整到信号包络的幅值完全归零，锁定旋变;5.往返改变电机轴，撒手后，假设电机轴每次自由回复到平衡位置时，信号包络的幅值过零点都能准确复现，那么对齐有效。撤掉直流电源，进展对齐验证:1.用示波器观察旋变的SIN信号和电机的UV线反电势波形;2.转动电机轴，验证旋变的SIN信号包络过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。这个验证方法，也可以用作对齐方法。此时SIN信号包络的过零点与电机电角度相位的-30度点对齐。假如想直接和电机电角度的0度点对齐，可以考虑:1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引

20、线;2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形;3.根据操纵的方便程度，调整编码器转轴与电机轴的相对位置，或编码器外壳与电机外壳的相对位置;4.一边调整，一边观察旋变的SIN信号包络的过零点和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使这2个过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。需要指出的是，在上述操纵中需有效区分旋变的SIN包络信号中的正半周和负半周。由于SIN信号是以转定子之间的角度为的sin值对鼓励信号的调制结果，因此与sin的正半周对应的SIN信号包络中，被调制的鼓励信号与原始鼓励信号同相，而与sin的负半周对应的SIN信号包络中，被

21、调制的鼓励信号与原始鼓励信号反相，据此可以区别判定旋变输出的SIN包络信号波形中的正半周和负半周，对齐时，需要取sin由负半周向正半周过渡点对应的SIN包络信号的过零点，假如取反了，或未加准确判定的话，对齐后的电角度有可能错位180度，进而有可能造成速度外环进入正反应。假如可接入旋变的伺服驱动器可以为用户提供从旋变信号中获取的与电机电角度相关的绝对位置信息，那么可以考虑:1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置;2.利用伺服驱动器读取并显示从旋变信号中获取的与电机电角度相关的绝对位置信息;3.根据操纵的方便程度，调整旋变轴与电机轴的相对

22、位置，或旋变外壳与电机外壳的相对位置;4.经过上述调整，使显示的绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的绝对位置点，锁定编码器与电机的相对位置关系;5.往返改变电机轴，撒手后，假设电机轴每次自由回复到平衡位置时，上述折算绝对位置点都能准确复现，那么对齐有效。此后可以在撤掉直流电源后，得到与前面根本一样的对齐验证效果:1.用示波器观察旋变的SIN信号和电机的UV线反电势波形;2.转动电机轴，验证旋变的SIN信号包络过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。假如利用驱动器内部的EEPROM等非易失性存储器，也可以存储旋变随机安装在电机轴上后实测的相位，详细

23、方法如下:1.将旋变随机安装在电机上，即固结旋变转轴与电机轴，以及旋变外壳与电机外壳;2.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置;3.用伺服驱动器读取由旋变解析出来的与电角度相关的绝对位置值，并存入驱动器内部记录电机电角度初始安装相位的EEPROM等非易失性存储器中;4.对齐经过完毕。由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向，因此存入的驱动器内部EEPROM等非易失性存储器中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位。此后，驱动器将任意时刻由旋变解析出来的与电角度相关的绝对位置值与这个存储值做差，并根据电机极对数进展必要的换算，再加

24、上-30度，就可以得到该时刻的电机电角度相位。这种对齐方式需要伺服驱动器的在国内和操纵上予以支持和配合方能实现，而且由于记录电机电角度初始相位的EEPROM等非易失性存储器位于伺服驱动器中，因此一旦对齐后，电机就和驱动器事实上绑定了，假如需要更换电机、旋变、或驱动器，都需要重新进展初始安装相位的对齐操纵，并重新绑定电机和驱动器的配套关系。留意1.以上讨论中，所谓对齐到电机电角度的-30度相位的提法，是以UV反电势波形滞后于U相30度的前提为条件。2.以上讨论中，都以UV相通电，并参考UV线反电势波形为例，有些伺服系统的对齐方式可能会采用UW相通电并参考UW线反电势波形。3.假如想直接对齐到电机

25、电角度0度相位点，也可以将U相接入低压直流源的正极，将V相和W相并联后接入直流源的负端，此时电机轴的定向角相对于UV相串联通电的方式会偏移30度，以文中给出的相应对齐方法对齐后，原那么上将对齐于电机电角度的0度相位，而不再有-30度的偏移量。这样做看似有好处，但是考虑电机绕组的参数不一致性，V相和W相并联后，分别流经V相和W相绕组的电流很可能并不一致，进而会影响电机轴定向角度的准确性。而在UV相通电时，U相和V相绕组为单纯的串联关系，因此流经U相和V相绕组的电流必然是一致的，电机轴定向角度的准确性不会受到绕组定向电流的影响。4.不排除伺服厂商有意将初始相位错位对齐的可能性，尤其是在可以提供绝对

26、位置数据的反应系统中，初始相位的错位对齐将很轻易被数据的偏置量补偿回来，以此种方式也答应以起到某种保护自己产品线的作用。只是这样一来，用户就更加无从知道伺服电机反应元件的初始相位到底该对齐到哪儿了。用户自然也不愿意碰到这样的供给商。补充下上面的讲法:如今高版本的系统比方发格系统版本在6.02以上的，发格同步电机安装编码器后可以通过参数自动调整。无需这么费时。伺服电机编码器调零对位方法实例一台AB伺服电机(MPL-B640F-MJ24AA)，拆开检查刹车时由于客户无经历，连装在电机尾部固定的编码器也拆了下来(没做标记)，编码器是sick的SRM50-HFA0-K01。装上后刹车没问题，但出现飞车

27、故障。伺服驱动器报错E18OVERSPEED或E24velocityerror。应急调零方法,简单而且实用.但必须把电机拆离设备并依靠设备来进展调试.试好后再装回设备再可.事实上经过大量的调零试验,每个伺服电机都有一个角度小于10度的零速静止区域,和350度的高速反转区域,假如你是偶而更换一只编码器,这样的做法确实是太费事了,这里有一个很简便的应急方法也能很快搞定.拆下损坏的编码器，装上新的编码器,并与轴固定.而使可调底座悬空并可自由旋转,把电机重新连入电路,把机器速度调为零,通电正常后按启动开关后有几种情况会发生。1、是电机高速反转,这是由于编码器与实际零位相差太大所致,不必惊慌,你可以把编

28、码器转过一个角度直到电机能静止下来为止.2、是电机在零速指令下处于静止状态,这时你可以小心地先反时针转动编码器,留意:一定要慢,直到电机开场高速反转,记下该位置同时立即往回调至静止区域.这里要求两手同时操纵,一手作旋转,另一手拿好记号笔,记住动作一定要快,也不可慌乱失措,完全没必要,这是正常现象.然后按顺时针继续缓慢转动直到又一次高速反转的出现,记下该位置并立即往回调至静止区,通过上述调整,你会发现增量式伺服电机其实有一个较宽的可调区域,而这个区域里的中间位置就是伺服电机最大力矩输出点,假如一个电机力矩缺乏或者正反方向运行时有一个方向上力矩缺乏往往是由于编码器的Z信号削弱或者该位置偏离中心所致

29、,即零位发生了偏离,一般重新调整该零位即可.对于一个新的编码器来讲这个静止区域相对较小,如大幅增加那么是编码器内部电路出了问题,表现为力矩缺乏或者发热大幅增加.用电流表测量那么空载电流明显增加.找到中心位置后并把这个位置擦干净,只要把编码器底座用502胶直接固定于电机侧面对应处即可.待502干了后再在上机涂上一层在硅橡胶即可投入正常运行.理论证实,正常情况下这样处理后的伺服电机使用一年是没有问题的,从上面的调整可以看出,由于编码器的轴与电机轴心是可以随意以任一角度连接的,所以编码器零位与电机的机械位置只是相对位置而已,只有编码器的轴与电机轴固定了,那么编码器的实际零位位置也便固定下来了,假如活动底座位置确定了,那么轴间的柱头镙钉的位置也便固定了.