手持終端紅外通信角度自動(dòng)檢測(cè)的糾偏方法

【摘要】文章描述了在對(duì)電力行業(yè)應(yīng)用的手持終端紅外通信角度自動(dòng)檢測(cè)中，使用PLC和伺服控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)糾偏的方法。實(shí)現(xiàn)了手持終端的紅外通信角度的自動(dòng)檢測(cè)，提高了檢測(cè)效率，并保證檢測(cè)結(jié)果的一致性和準(zhǔn)確性。

【關(guān)鍵詞】手持終端；紅外通信；角度檢測(cè)；糾偏

0、引言

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，使用手持終端的紅外功能進(jìn)行抄表、維護(hù)等工作越來(lái)越多，隨之而來(lái)的手持終端使用數(shù)量也越來(lái)越多。對(duì)手持終端紅外通信性能檢測(cè)和檢測(cè)的工作效率有了更高的要求。如何實(shí)現(xiàn)手持終端的自動(dòng)檢測(cè)，提高檢測(cè)效率，并保證檢測(cè)結(jié)果的一致性和準(zhǔn)確性，是手持終端進(jìn)廠檢測(cè)亟待解決的問(wèn)題。

目前手持終端的檢測(cè)方法都是人工手動(dòng)，其檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，工作量大。特別是對(duì)紅外通信角度的檢測(cè)，其通信角度都是大概估算，不能準(zhǔn)確的對(duì)角度進(jìn)行檢測(cè)，十分不規(guī)范，檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確一致性差，不利于手持終端的進(jìn)廠檢測(cè)和品質(zhì)管理。

本裝置采用上位機(jī)管理，PLC（可編程控制器）和2個(gè)伺服控制器和電機(jī)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了手持終端紅外通信角度的自動(dòng)檢測(cè)，解決了以前需要手動(dòng)才能完成的效率低、精度差和一致性差等問(wèn)題。

1、自動(dòng)檢測(cè)工作過(guò)程

如圖1所示，為紅外通信角度自動(dòng)檢測(cè)裝置構(gòu)成，裝置由控制計(jì)算機(jī)（上位機(jī)）、可編程控制器（PLC）、旋轉(zhuǎn)伺服控制器、水平移動(dòng)伺服控制器、旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)、移動(dòng)伺服電機(jī)、旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（含旋轉(zhuǎn)基座）、移動(dòng)控制機(jī)構(gòu)（含水平移動(dòng)基座）手持終端檢測(cè)臺(tái)及紅外接收裝置組成。

控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)紅外角度自動(dòng)檢測(cè)的管理和糾偏運(yùn)算，由PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服控制器的控制。如圖2所示，一個(gè)控制被檢測(cè)的手持終端（含紅外發(fā)射功能）的角度旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)控制水平移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度后引起的紅外通信中心線的糾偏。

2、糾偏原理

手持終端紅外通信角度自動(dòng)檢測(cè)中，由于檢測(cè)設(shè)備旋轉(zhuǎn)點(diǎn)在中心，手持終端的紅外發(fā)射點(diǎn)離旋轉(zhuǎn)軸中心點(diǎn)有一定的距離，當(dāng)進(jìn)行角度檢測(cè)時(shí)，被檢測(cè)的手持終端旋轉(zhuǎn)一定的角度后，因其杠桿效應(yīng)使其紅外通信的軸心線將偏離原有軸心線，造成檢測(cè)的不準(zhǔn)確。本方案通過(guò)1個(gè)伺服控制系統(tǒng)控制角度旋轉(zhuǎn)，1個(gè)伺服控制系統(tǒng)控制水平移動(dòng)，糾正紅外通信軸心的偏離，使紅外通信角度自動(dòng)檢測(cè)更加準(zhǔn)確。

如圖3所示，此狀態(tài)紅外通信角度檢測(cè)的開(kāi)始狀態(tài)。被檢測(cè)的手持終端固定在旋轉(zhuǎn)基座上，旋轉(zhuǎn)基座固定在水平移動(dòng)基座上。其中旋轉(zhuǎn)基座通過(guò)伺服機(jī)構(gòu)控制，可以以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)；水平移動(dòng)基座通過(guò)另一個(gè)伺服控制機(jī)構(gòu)，可以進(jìn)行水平移動(dòng)。

紅外接收電路可以接受手持終端發(fā)出的紅外通信信號(hào)，并對(duì)紅外通信信號(hào)進(jìn)行接收和解碼，判斷接收紅外信號(hào)是否正確。

圖4為紅外通信角度檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角度α后的狀態(tài)，如圖所示，因?yàn)槭殖纸K端的紅外發(fā)射點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)軸心的距離為H，當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度α后，因?yàn)楦軛U效應(yīng)，手持終端的紅外發(fā)射點(diǎn)偏離中心線的距離為d。

圖5為紅外通信角度檢測(cè)糾偏后狀態(tài)，如圖所示，水平移動(dòng)基座移動(dòng)偏差的距離d，使手持終端的紅外發(fā)射點(diǎn)回到紅外通信中心線上，糾正因?yàn)樾D(zhuǎn)造成的發(fā)射點(diǎn)與中心線的偏差。

3、糾偏工作流程

裝置角度自動(dòng)檢測(cè)糾偏工作流程如圖6所示。

檢測(cè)裝置首先處于圖3狀態(tài)，由上位機(jī)控制開(kāi)始，在上位機(jī)輸入紅外通信的角度α，PLC將控制旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)角度α，見(jiàn)圖4。上位機(jī)依據(jù)角度α計(jì)算偏差距離d：

d=H*Sinα

上位機(jī)控制水平移動(dòng)伺服系統(tǒng)，往中心線方向移動(dòng)距離d，執(zhí)行糾偏動(dòng)作，見(jiàn)圖5。系統(tǒng)再進(jìn)行紅外通信角度檢測(cè)。此裝置可以通過(guò)與其他功能或設(shè)備進(jìn)行組合實(shí)現(xiàn)紅外通信的全自動(dòng)檢測(cè)。

4、伺服機(jī)構(gòu)糾偏控制和過(guò)沖分析

伺服控制系統(tǒng)是精確的運(yùn)動(dòng)控制裝置，系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，保證了運(yùn)動(dòng)控制的精度。旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用齒輪傳動(dòng)，依據(jù)變速比可以精確的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)需要控制的角度。水平移動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用齒輪變速加齒條傳動(dòng)，同樣可以做到精確的控制移動(dòng)距離。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，通過(guò)PLC、控制和伺服電機(jī)控制來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因知道需要旋轉(zhuǎn)的角度α，以及水平糾偏移動(dòng)的距離d，依據(jù)伺服控制梯形圖來(lái)控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。以水平移動(dòng)糾偏為例，圖7為水平糾偏移動(dòng)控制梯形圖。

如圖7所示，為水平移動(dòng)糾偏控制梯形圖。設(shè)定伺服電機(jī)控制移動(dòng)速度為V，速度從0到速度V移動(dòng)的距離為d0，為階段加速階段，此值為固定值；速度為V勻速移動(dòng)到d1的位置，此階段為勻速移動(dòng)階段；然后開(kāi)始減速，速度從V減速到0處于停止?fàn)顟B(tài)，移動(dòng)的距離為△d，此值為固定值，此階段為減速階段；為了使執(zhí)行機(jī)構(gòu)移動(dòng)的距離剛好為d，達(dá)到精確的水平糾偏。通過(guò)以下計(jì)算，計(jì)算出執(zhí)行機(jī)構(gòu)勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間T。

T=（d-d0-△d）/V（毫秒）

其中d0，△d為測(cè)試值。V為設(shè)定值。

通過(guò)以上分析，只要控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)勻速移動(dòng)時(shí)間T毫秒，伺服裝置可以精確的控制使執(zhí)行機(jī)構(gòu)移動(dòng)到需要達(dá)到的位置d，不存在糾偏水平過(guò)沖現(xiàn)象造成系統(tǒng)檢測(cè)不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

5、結(jié)束語(yǔ)

這個(gè)手持終端紅外通信角度自動(dòng)檢測(cè)的糾偏方法的設(shè)計(jì)，結(jié)合了伺服控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和尚未控制計(jì)算機(jī)的管理和計(jì)算功能，可以精確的做到角度自動(dòng)糾偏，使手持終端的紅外通信自動(dòng)檢測(cè)成為可能。

參考文獻(xiàn)：

[1] （日）石島勝|(zhì)譯者：薛亮，祝建俊. 小型交流伺服電機(jī)控制電路設(shè)計(jì).科學(xué)出版社，2013.

[2] 國(guó)家電網(wǎng)公司. 計(jì)量現(xiàn)場(chǎng)手持設(shè)備技術(shù)規(guī)范 Q/GDW 11017-2013.

作者簡(jiǎn)介：何培東（1975-），男，四川成都人，工程師，本科，目前在四川省電力公司工作，主要研究方向?yàn)橛?jì)量設(shè)備智能化。