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一种基于EtherCAT总线的超声检查编码器 信号传输系统

阅读：522发布：2020-05-29

专利汇可以提供一种基于EtherCAT总线的超声检查编码器信号传输系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种基于EtherCAT总线的超声检查编码器信号传输系统，包括一个控制器和n个运动轴；每个运动轴，包括一个驱动器、一个电机和一个编码器；其中，控制器与驱动器、驱动器与驱动器之间采用EtherCAT工业总线进行连接，n个驱动器分别采集n个编码器信号。本实用新型的显著效果在于：(1)采用EtherCAT总线传输编码器信号，无需增加专用的编码器信号传输设备，可优化系统结构，降低成本；(2)在超声检查系统比较复杂时，总线式编码器信号传输方式可大量减少编码器至专用编码器信号传输设备的电缆数量，可简化设备线路布局，提高系统可靠性。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种基于EtherCAT总线的超声检查编码器信号传输系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于EtherCAT总线的超声检查编码器信号传输系统，其特征在于：包括一个控制器和n个运动轴；每个运动轴，包括一个驱动器、一个电机和一个编码器；其中，控制器与驱动器、驱动器与驱动器之间采用EtherCAT工业总线进行连接，n个驱动器分别采集n个编码器信号。
2.如权利要求1所述的一种基于EtherCAT总线的超声检查编码器信号传输系统，其特征在于：所述的驱动器将采集的编码器信号经过EtherCAT总线传输至控制器，控制器根据被检对象的结构参数和各编码器值经过运动学解算为扫查位置和步进位置。
3.如权利要求2所述的一种基于EtherCAT总线的超声检查编码器信号传输系统，其特征在于：所述的控制器将解算后的扫查位置和步进位置通过EtherCAT总线再传输至任意的两个驱动器，驱动器接收到的位置编码值经过仿真编码输出接口转换为物理电平形式的编码器信号输出，此物理信号即超声仪器所需的位置编码器信号。
4.如权利要求1所述的一种基于EtherCAT总线的超声检查编码器信号传输系统，其特征在于：所述的n≤32。
5.如权利要求1所述的一种基于EtherCAT总线的超声检查编码器信号传输系统，其特征在于：所述的控制器与驱动器、驱动器与驱动器之间采用“串联”网络结构的连接方式进行连接。
6.如权利要求1所述的一种基于EtherCAT总线的超声检查编码器信号传输系统，其特征在于：所述的控制器与驱动器、驱动器与驱动器之间采用“星型”网络结构的连接方式进行连接。
7.如权利要求1所述的一种基于EtherCAT总线的超声检查编码器信号传输系统，其特征在于：所述的n个驱动器通过I/O口分别采集n个编码器信号。

说明书全文

一种基于EtherCAT总线的超声检查编码器 信号传输系统

技术领域

[0001] 本实用新型属于无损检测领域，尤其涉及自动化超声波无损检测，具体涉及一种基于EtherCAT总线的超声检查编码器信号传输系统。

背景技术

[0002] 在超声无损检测方法中，通常都是根据探头扫查装置的运动轴编码器信号来定位缺陷位置。获取编码器信号的最直接方法就是直接将各个运动轴电机配套的编码器信号线延长引出，以物理电平信号的方式连接至超声波仪器。

[0003] 在使用超声波实施无损检测过程中采用两个方向的位置参数来定位检测出的缺陷，通常定义为扫查位置(ScanIndex)和步进位置(StepIndex)；超声波无损检测系统中获取扫查位置和步进位置的常规方式如图1所示。n个编码器的信号除对应接入n个驱动器以外，还需额外各自引出一路至编码器信号传输设备。

[0004] 此种方式在核反应堆压力容器超声检查设备这种大型复杂系统上使用时面临很多问题。例如，核反应堆压力容器超声检查设备运动轴数量较多，运动轴电机距离超声仪器距离较远(一般超过50米)，增加的编码器至超声仪的线缆会导致设备上线路布置很复杂，线路增多导致设备容易发生故障。

[0005] 另外，远距离传输编码器信号还容易受到外界电磁环境的干扰，从而影响超声检查的定位精度。发明内容

[0006] 本实用新型的目的在于：基于EtherCAT总线的编码器信号传输方法，直接将驱动器采集的编码器信号通过已有EtherCAT总线传输至控制器，控制器根据实际结构的扫查过程，将对应轴编码器信号通过固定的驱动器接口输出。该方法无需专用的编码器信号传输设备，在大量减少编码器信号线缆数量的同时还可以在控制器中增加编码器信号合成算法，以输出复杂空间轨迹的扫查编码信号。

[0007] 本实用新型的技术方案如下：一种基于EtherCAT总线的超声检查编码器信号传输系统，包括一个控制器和n个运动轴；每个运动轴，包括一个驱动器、一个电机和一个编码器；其中，控制器与驱动器、驱动器与驱动器之间采用EtherCAT工业总线进行连接，n个驱动器分别采集n个编码器信号。

[0008] 进一步的，所述的驱动器将采集的编码器信号经过EtherCAT总线传输至控制器，控制器根据被检对象的结构参数和各编码器值经过运动学解算为扫查位置和步进位置。

[0009] 进一步的，所述的控制器将解算后的扫查位置和步进位置通过EtherCAT总线再传输至任意的两个驱动器，驱动器接收到的位置编码值经过仿真编码输出接口转换为物理电平形式的编码器信号输出，此物理信号即超声仪器所需的位置编码器信号。

[0010] 进一步的，所述的n≤32。

[0011] 进一步的，所述的控制器与驱动器、驱动器与驱动器之间采用“串联”网络结构的连接方式进行连接。

[0012] 进一步的，所述的控制器与驱动器、驱动器与驱动器之间采用“星型”网络结构的连接方式进行连接。

[0013] 进一步的，所述的n个驱动器通过I/O口分别采集n个编码器信号。

[0014] 本实用新型的显著效果在于：

[0015] (1)采用EtherCAT总线传输编码器信号，无需增加专用的编码器信号传输设备，可优化系统结构，降低成本；

[0016] (2)在超声检查系统比较复杂时，总线式编码器信号传输方式可大量减少编码器至专用编码器信号传输设备的电缆数量，可简化设备线路布局，提高系统可靠性。附图说明

[0017] 图1为常规编码器信号传输的原理示意图；

[0018] 图2为本实用新型所述的EtherCAT总线式编码器信号传输的原理示意图；

[0019] 图3为EtherCAT总线编码信号传输流程图；

[0020] 图中：1.控制器、2.驱动器1、3.驱动器2、4.驱动器n、5.电机1、6.编码器1、7.电机2、8.编码器2、9.电机n、10.编码器n、11.编码器信号传输设备。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图及具体实施例对本实用新型所述的一种基于EtherCAT总线的超声检查编码器信号传输系统作进一步详细说明。

[0022] 采用EtherCAT总线传输编码器信号方式如图2所示，其和常规方式最大不同在于不需要编码器信号传输设备11和n个编码器至编码器传输设备11的n根编码器电缆。基于EtherCAT总线的编码器信号传输方法前提是超声波无损检测系统的伺服运动控制部分采用的是EtherCAT工业总线；EtherCAT总线在运动轴数量不超过32轴时，其控制循环周期可以达到1ms以内，核工业超声检查速度要求不超过150mm/s，因此经过控制器运算的编码器位置反馈信号误差不超过0.15mm，完全满足超声检查相关规范要求。

[0023] 一种基于EtherCAT总线的超声检查编码器信号传输系统，包括一个控制器和n个运动轴；每个运动轴，包括一个驱动器、一个电机和一个编码器；其中，控制器与驱动器、驱动器与驱动器之间采用EtherCAT工业总线进行连接，n个驱动器分别采集n个编码器信号。

[0024] 进一步的，所述的驱动器将采集的编码器信号经过EtherCAT总线传输至控制器，控制器根据被检对象的结构参数和各编码器值经过运动学解算为扫查位置和步进位置。

[0025] 进一步的，所述的控制器将解算后的扫查位置和步进位置通过EtherCAT总线再传输至任意的两个驱动器，驱动器接收到的位置编码值经过仿真编码输出接口转换为物理电平形式的编码器信号输出，此物理信号即超声仪器所需的位置编码器信号。

[0026] 进一步的，所述的n≤32。

[0027] 进一步的，所述的控制器与驱动器、驱动器与驱动器之间采用“串联”网络结构的连接方式进行连接。

[0028] 进一步的，所述的控制器与驱动器、驱动器与驱动器之间采用“星型”网络结构的连接方式进行连接。

[0029] 进一步的，所述的n个驱动器通过I/O口分别采集n个编码器信号。

[0030] 如图3所示，herCAT总线的超声检查编码器信号传输方法，其特征在于，使用本实用新型所述的传输系统，包括以下步骤：

[0031] 步骤1、连接设备，设置扫查轨迹开始超声扫查；

[0032] 步骤2、驱动器将实时采集各轴编码器信号，并将编码器信号经过EtherCAT总线传输至控制器；

[0033] 步骤3、控制器根据被检对象的结构参数和各轴的编码器值通过运动学解算为扫查位置和步进位置；

[0034] 步骤4、控制器将解算后的扫查位置和步进位置通过EtherCAT总线再传输至任意两个驱动器；

[0035] 步骤5、两驱动器将接收到的扫查位置和步进位置通过各自驱动器的仿真编码器输出口输出为物理电平信号；

[0036] 步骤6、控制器判断扫查是否结束，没有结束则继续循环执行步骤2～步骤5。

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