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运动控制装置的测试系统

2021-03-18 03:15:24

运动控制装置的测试系统

  技术领域

  本实用新型涉及运动控制装置领域,尤其涉及一种运动控制装置的测试系统。

  背景技术

  运动控制装置,可理解为是能够直接或间接控制运动对象(例如切割头)运动的装置,例如可以为运动控制板卡,以切割头为例,运动控制装置可通过对切割头的电机或其驱动器的控制实现切割头的运动控制。

  现有相关技术中,在运动控制装置投入使用之前,需对运动控制装置的功能进行测试,现有相关技术中,通常采用人工测试的方式实现的,然而,人工测试会导致测试耗时长,测试效率低等问题。

  实用新型内容

  本实用新型提供一种运动控制装置的测试系统,以解决导致测试耗时长,测试效率低等问题。

  根据本实用新型的第一方面,提供了一种运动控制装置的测试系统,包括:EMC测试仪器、功能测试设备、上位机与测试仪器平台;

  所述EMC测试仪器用于形成EMC测试环境,以对处于所述EMC测试环境中的待测运动控制装置产生电磁干扰;

  所述功能测试设备连接所述待测运动控制装置的交互接口,以监测所述交互接口的交互信号,所述交互信号与所述待测运动控制装置在所述电磁干扰下所执行的功能相匹配;

  所述功能测试设备还连接所述上位机,以将所述交互信号和/或其状态信息发送至所述上位机;

  所述测试仪器平台包括至少两个测试仪器,不同测试仪器连接至所述待测运动控制装置的不同电路模块,以采集对应电路模块的运行信息;所述至少两个测试仪器连接所述上位机,以将所采集到的运行信息发送至所述上位机。

  可选的,所述待测运动控制装置的电路模块包括处理器,以及连接于所述处理器外围的用于在所述处理器上电时向所述处理器提供复位的时序控制信号的复位模块;

  所述至少两个测试仪器包括:

  复位模块测试仪器,用于采集所述处理器上电时复位模块提供的复位的时序控制信号的波形,并以所采集到的波形作为所述复位模块的运行信息。

  可选的,所述待测运动控制装置的电路模块包括处理器、连接于所述处理器外围的用于将程序烧录至所述处理器的烧录模块,以及连接于所述处理器外围的用于配置所述处理器的配置模块;

  所述至少两个测试仪器包括:

  烧录模块测试仪器,用于采集为所述处理器烧录程序时所述烧录模块发出的烧录信号的波形,并以所采集到的波形作为所述烧录模块的运行信息;

  配置模块测试仪器,用于采集配置所述处理器时所述配置模块发出的配置信号的波形,并以所采集到的波形作为所述配置模块的运行信息。

  可选的,所述待测运动控制装置包括处理器,以及连接于所述处理器外围的用于向所述处理器提供时钟信号的晶振模块;

  所述至少两个测试仪器包括:

  晶振模块测试仪器,用于采集所述晶振模块的频率信息,并以所采集到的频率信息作为所述晶振模块的运行信息。

  可选的,所述待测运动控制装置包括电源模块,以及用于将所述电源模块的供电转换为所需电压的电压转换模块;

  所述至少两个测试仪器包括以下至少之一:

  电源模块测试仪器,用于采集所述待测运动控制装置中电源模块的输出参数作为所述电源模块的运行信息;所述电源模块的输出参数包括所述电源模块的输出电压、输出电流、输出功率中至少之一;

  电压转换模块第一测试仪器,用于采集所述待测运动控制装置中电压转换模块的输入侧参数和/或输出侧参数作为所述电压转换模块的运行信息,所述输入侧参数包括所述电压转换模块输入侧的输入电压、输入电流与输入功率中至少之一;所述输出侧参数包括所述电压转换模块输出侧的输出电压、输出电流与输出功率中至少之一;

  电压转换模块第二测试仪器,用于采集所述电压转换模块的输出开关的输出控制信号的波形,并以所采集到的波形作为所述电压转换模块的运行信息。

  可选的,所述待测运动控制装置包括通信模块;

  所述至少两个测试仪器包括:

  通信模块测试仪器,用于采集所述待测运动控制装置中通信模块输入输出信号的眼图,并以所采集到的眼图作为所述通信模块的运行信息。

  可选的,所述功能测试设备包括MCU、输入模块与输出模块;所述MCU 分别通过输入模块的接口与输出模块的接口连接至所述待测运动控制装置的交互接口。

  可选的,所述功能测试设备还包括电机模块与编码器模块;

  所述电机模块连接所述编码器模块,以将差分的编码器信号发送至所述编码器模块;

  所述编码器模块连接所述MCU,以将所述差分的编码器信号转换为单端的编码器信号,并将所述单端的编码器信号发送至所述MCU。

  可选的,所述功能测试设备还包括485&CAN通信模块,所述 485&CAN通信模块连接所述MCU,所述485&CAN通信模块还连接至所述上位机与所述功能测试设备。

  可选的,所述待测运动控制装置为用于通过激光切割的执行机构控制切割头运动的运动控制装置。

  本实用新型提供的运动控制装置的测试系统中,当待测运动控制装置处于EMC测试环境中时,可以通过功能测试设备与待测运动控制装置的交互监控其交互信号,从而为功能测试结果的产生提供依据,还可基于测试仪器平台对不同电路模块的监控,为电路测试结果的产生提供依据,可见,本实用新型的系统构造下,能够自动实现电磁干扰下的测试,得到能够指向测试结果的依据,避免了人工测试,进而有效节约了测试时间,提高了测试效率。

  此外,本实用新型测试系统所监控测试的对象中,除了运动控制装置的功能,还包括了不同电路模块的运行信息,进而,可便于准确定位出运动控制装置中发生异常的电路模块,进而准确定位到发生异常的电路位置。

  附图说明

  为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

  图1是本实用新型一实施例中运动控制装置的测试系统的构造示意图一;

  图2是本实用新型一实施例中测试仪器平台与待测运动控制装置的构造示意图一;

  图3是本实用新型一实施例中测试仪器平台与待测运动控制装置的构造示意图二;

  图4是本实用新型一实施例中上位机、测试仪器平台与待测运动控制装置的构造示意图;

  图5是本实用新型一实施例中功能测试设备的构造示意图。

  附图标记说明:

  1-功能测试设备;

  101-MCU;

  102-ESC控制器;

  103-RJ45模块;

  104-INPUT模块;

  105-OUTPUT模块;

  106-AD模块;

  107-PWM模块;

  108-DA模块;

  109-485&CAN模块;

  110-编码器模块;

  111-轴口模块;

  112-报警模块;

  2-测试仪器平台;

  21-复位模块测试仪器;

  22-烧录模块测试仪器;

  23-配置模块测试仪器;

  24-晶振模块测试仪器;

  25-电源模块测试仪器;

  26-电压转换模块第二测试仪器;

  27-电压转换模块第一测试仪器;

  28-通信模块测试仪器;

  3-EMC测试仪器;

  31-EMC测试环境;

  4-待测运动控制装置;

  401-处理器;

  402-复位模块;

  403-烧录模块;

  404-配置模块;

  405-晶振模块;

  406-电源模块;

  407-电压转换模块;

  408-通讯模块。

  5-上位机。

  具体实施方式

  下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

  本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

  下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

  图1是本实用新型一实施例中运动控制装置的测试系统的构造示意图一。

  本实施例所涉及的运动控制装置,可理解为能够对运动对象的运动过程进行控制的任意装置,例如可以是运动控制板卡、PLC装置或其他阈值类似的构造等,其可以装配于任意电子设备而形成运动控制设备,也可独立于其他设备被使用。运动控制板卡可例如包括板卡载体与设于板卡载体的电路,其中板卡载体的数量可以为一个,也可以是多个,均不脱离本实施例的描述。

  此外,待测的运动控制装置,在测试过程中也可被描述为受测电子产品 EUT。

  运动控制装置多用于工业控制领域,具体举例中,可应用于存在大功率伺服、电磁阀、水冷机等至少之一大功率或工作状态高频率变动的设备,其面临的电磁干扰环境严苛,为确保产品的正常工作,必须符合相关的电磁兼容性要求,故而,需对此进行EMC测试,产品EMC问题具有隐蔽性、复杂性、多样性等特点,传统的EMC测试方案以及相应国标中,EMC测试通过只是模糊定义为功能或性能正常,一方面部分电子产品功能较为复杂,仅从外观或是后期测试容易产生误判,同时测试现象及数据无法保留,另一方面 EMC测试不通过后,定位问题点无从下手。

  本实施例可视作是EMC测试的一种系统。

  一种举例中,运动控制装置可以是用于通过激光切割的执行机构控制切割头运动的运动控制装置。该执行机构可例如包括电机,电机可直接或间接被运动控制装置控制;同时,电机或其驱动器中可设有编码器,其可连接至运动控制装置,以反馈编码器信号。其他举例中,运动控制卡也可以是其他场景下的运动控制卡。

  请参考图1,本实施例中,运动控制装置的测试系统,包括:EMC测试仪器3、功能测试设备1、上位机5与测试仪器平台2。

  其中的EMC测试仪器,可理解为用于形成EMC测试环境的仪器,进而,针对于处于所述EMC测试环境中的待测运动控制装置,可根据需求产生用于测试的电磁干扰。

  其中的EMC,具体指Electromagnetic Compatibility,可理解为是电磁兼容性,其表征的是待测的运动控制装置在电磁场方面干扰大小(EMI)和抗干扰能力(EMS)的综合评定,对应的,本实施例所涉及的测试系统,也可理解为是EMC测试系统,即电磁兼容性测试系统。

  其中的测试环境可以为EMC测试国标GB/T17626要求的测试环境,包含符合该国标的测试仪器及相应的测试环境。

  所述功能测试设备1连接所述待测运动控制装置4的交互接口。该交互接口可以包括以下至少之一:可输入信号的接口、可输出信号的接口,以及既可输入信号又可输出信号的接口,对应的,经其中交互接口所传输的信号可以是以下任意之一:自运动控制装置输出的信号、输入至运动控制装置的信号。

  可见,交互信号可理解为是经交互接口传输的与所述待测运动控制装置在所述电磁干扰下所执行的功能相匹配的信号,进一步的,其可具体指能够被用于判断功能是否异常的任意信号。

  此外,一种实施方式中,功能测试设备1与运动控制装置之间还可利用交互接口或其他通讯接口传输控制信号,进而,所述功能测试设备1还用于向所述待测运动控制装置4的其中至少之一交互接口或其他通信接口输入控制信息,以使得所述待测运动控制装置4在所述电磁干扰下执行所述控制信息所指向的功能。以上过程可以是功能测试设备1在上位机5的控制或触发下实施的。

  一种举例中,功能测试设备1所发出的控制信息可例如是测试用的编码器信号、测试用的运动控制指令等等;

  其中的编码器信号可视作受控于运动控制装置的电机中编码器所反馈的编码器信号,若其是差分信号,也可进一步将其转为单端信号再发送至运动控制装置,具体举例中,其可以是功能测试设备1自主模拟产生的,也可以是真实电机反馈的,还可以是上位机产生并反馈的;

  其中的运动控制指令可理解为指示运动控制装置实施相应运动控制的指令。

  针对于编码器信号和/或运动控制指令,运动控制装置可反馈对应的控制运动控制信号,此即为此时至少部分交互接口的交互信号。

  具体的,运动控制装置所控制的电机的数量是多样的,每个电机对应的编码器信号可以是多路的,反馈的运动控制信号也可以是多路的,进而,所执行的功能可理解为一路或多路输出匹配的运动控制信号的功能。在功能本身完全正常的情况下,运动控制信号应是与对应的编码器信号、运动控制指令相匹配的。

  其他举例中功能测试设备1所发出的控制信息也可能进一步包括其他信息,例如若应用于激光切割领域,控制信息还可例如表征切割头高度的高度信息、出光指令等等,根据运动控制装置所配置的功能不同,功能测试设备 1所发出的控制信息可以匹配变化。

  其中的通信接口可例如是运动控制装置的Ethernet接口、Ethercat接口、 PCI接口、PCIE接口、485接口、CAN接口等中任意之一。

  可见,在该实施方式中,功能的执行是功能测试设备1触发的。其他实施方式中,待测运动控制装置4中功能的执行也可以是上位机、控制设备或其他设备触发的,还可以是待测运动控制装置4基于其外围的线路自动触发的,可见,控制信息也可以并非由功能测试设备发出至运动控制装置的。

  本实施例中,所述功能测试设备1,用于:

  监测所述交互接口的交互信号,所述交互信号是所述待测运动控制装置在所述电磁干扰下执行相应功能产生或请求到的;

  将所述交互信号和/或其状态信息发送至所述上位机。

  以上过程可以是功能测试设备1在上位机的控制或触发下实施的。

  对应的,所述上位机5用于:

  根据所述交互信号或其状态信息,确定所述交互信号对应的所述待测运动控制装置的功能是否发生异常,得到针对于所述待测运动控制装置的功能测试结果,并将所述功能测试结果发送至所述上位机。

  其中的状态信息,可以指对部分或全部交互接口的交互信号进行描述的任意信息。其中针对于功能的异常,可理解为:任意被预先定义为异常的情形,或者区别于预先定义的正常情形的情形,具体实施过程中,可以将其与待测运动控制装置未处于EMC测试环境时同样功能的交互信号进行比对,也可以将其与预先定义的同样功能的标准交互信号进行比对,从而确定是否发生异常,还可比对其所给出的运动控制指令、运动控制装置产生的运动给控制信号,以及经功能测试设备获取到的编码器信息,判断三者是否匹配,并结合未处于EMC测试环境时的三者的判断结果,判断是否发生异常。任意已有或改进的判断异常的方式,均可应用于本方案。

  其中的功能测试结果,可理解为用于表征所测试的各个功能是否发生异常的信息,进一步还可包括交互信号本身或据此得到的其他信息,也可包括对所发生的异常进行进一步描述的信息。

  通过以上方案,可以通过功能测试设备与待测运动控制装置的交互监控其功能执行是否发生异常,从而在上位机得到功能测试结果,进而,针对于功能的测试,该方案能够自动实现电磁干扰下的测试,避免了人工测试,进而有效节约了测试时间,提高了测试效率。

  本实施例中,所述测试仪器平台2包括至少两个测试仪器,不同测试仪器连接至所述待测运动控制装置4的不同电路模块,以采集对应电路模块的运行信息;所述至少两个测试仪器连接所述上位机,以将所采集到的运行信息发送至所述上位机。

  其中,采集、发送的过程可以是上位机5的控制或触发下实施的,进一步的,上位机5可优先触发其中部分测试仪器进行测试,例如可主要对电源模块、电压转换模块、复位模块、烧录模块、配置模块、晶振模块、通信模块中至少之一进行测试,进而,根据需求,或者根据功能测试结果选择剩余的电路模块进行测试。其可有利于充分利用仪器资源,若功能未发生异常,优先测试的电路模块也未发生异常,也可选择不再测试其他电路模块。

  本实施例中,所述上位机5用于:

  根据所接收到的运行信息,确定对应的电路模块是否发生异常,得到针对于所述待测运动控制装置的电路测试结果。

  其中针对于电路模块的异常,可理解为:任意被预先定义为异常的情形,或者区别于预先定义的正常情形的情形,具体实施过程中,可以将其与待测运动控制装置未处于EMC测试环境时同样电路模块的运行信息进行比对,也可以将其与预先定义的同样电路模块的标准的运行信息进行比对,从而确定是否发生异常。任意已有或改进的判断电路模块异常的方式,均可应用于本方案。

  其中的运行信息,可理解为与对应电路模块的运行相关联的任意信息,例如,可以是输入至该电路模块的电信号的信息,也可以是自该电路模块输出的电信号的信息,还可以是基于电路模块的工作机理而采集到的其他与工作机理相关的信息,其中的电信号可以是用于传输信息的数字信号,也可以是用于传输信息的模拟信号,还可以是用于传输电能的信号。在后续图2至图4的相关实施方式中,可对运行信息的具体内容进行举例,不过,本实施例所涉及的运行信息包含该些举例,但也可不限于该些举例。

  其中的电路测试结果,可理解为用于表征所测试的各个电路模块是否发生异常的信息,进一步还可包括运行信息本身或据此得到的其他信息,也可包括对所发生的异常进行进一步描述的信息。

  可见,以上方案中,可基于测试仪器平台对不同电路模块的监控,在上位机得到电路测试结果,可见,以上方案针对于电路测试,能够自动实现电磁干扰下的测试,避免了人工测试,进而有效节约了测试时间,提高了测试效率。

  同时,测试系统所监控测试的对象中,除了运动控制装置的功能,还包括了不同电路模块的运行信息,进而,可准确定位出运动控制装置中发生异常的电路模块,判断运动控制装置的局部电路是否发生异常。

  此外,通过电路测试结果与功能测试结果的汇总,可有利于甄别发生异常的深层原因,可见,本实施例的方案可有利于准确指导运动控制装置的改进。

  图2是本实用新型一实施例中测试仪器平台与待测运动控制装置的构造示意图一;图3是本实用新型一实施例中测试仪器平台与待测运动控制装置的构造示意图二;图4是本实用新型一实施例中上位机、测试仪器平台与待测运动控制装置的构造示意图。

  请参考图2,所述待测运动控制装置的电路模块包括处理器401及其外围模块。

  请参考图2至图4,依据实践中得来的经验,各可选方案还创造性地选择了处理器外围的各电路模块(例如晶振模块、配置模块、烧录模块与复位模块等等)、电源模块、电压转换模块等的运行信息作为监控测试的对象,该些电路模块与部分或大多数功能的实现相关,其也是经实践证明比较可能发生异常的电路模块,相较于仅监测交互信号的方案,本方案可准确、精细地定位出异常位置,从而有利于准确、精细地指导运动控制装置的改进,同时,也可基于对各功能的实现具有影响力的电路模块,为分析功能异常的内在原因提供更精细的依据。

  其中的处理器可以是任意具备数据处理能力的集成电路,例如可以是 MCU、CPU等等。

  其中的MCU,具体指Microcontroller Unit,其可表征为微处理器、微控制器、单片机、微处理单元等等。具体举例中,该MCU具体可采用ARM、 DSP、FPGA中至少之一。

  其中的CPU,具体指central processing unit,其可表征为中央处理器、中央处理单元等等。

  还需指出,电路模块的异常与功能的异常可能是相关联的,也可能是不相关联的,本实施例的改进之一在于提供了能够判断其是否关联,以及关联性如何的依据,故而,不论是否关联,均不脱离本实施例的描述。

  一种举例中,所述上位机5还用于:

  若根据所述功能测试结果,确定发生异常的功能的数量超出预设的数量阈值,且根据所述电路测试结果,确定预先指定的N个电路模块中任意之一目标电路模块发生异常,则:

  确定所述目标电路模块所发生的异常是所述目标电路模块的异常导致的。

  其中的N个电路模块可例如是处理器的外围的N个被测试的电路模块,但也不限于是处理器外围的电路模块,还可以是通讯模块、电源模块、电源转换模块等等。

  请参考图2,所述待测运动控制装置的电路模块还可包括连接于所述处理器401外围的用于在所述处理器401上电时向所述处理器401提供复位的时序控制信号的复位模块402。

  其中的复位模块,其也可表征为RST模块,其中的RST也可表征为Reset,对应的,复位的时序控制信号也可表征为RST信号。处理器401(例如MCU) 上电时,复位模块402可向其提供时序控制信号,经实践发现,以MCU为例,MCU的RST模块极易收到干扰,导致MCU重启,而MCU的重启还有可能导致待测运动控制装置4的多个功能实现发生异常。

  可见,复位模块402对多个功能的实现具有影响力,进而,功能的异常很有可能是因为复位模块402的异常导致的,可见,通过准确定位到复位模块402的异常,可实现异常位置的准确定位,还可以为分析功能异常的深层原因提供更精细的依据,进而为基于分析的改进提供可靠的参照。

  一种具体的举例中,可采用高精度示波器监控RST信号的波形,进而将其反馈至上位机,即:复位模块测试仪器可以为高精度示波器。

  请参考图2,所述待测运动控制装置4的电路模块还包括连接于所述处理器401外围的用于将程序烧录至所述处理器401的烧录模块403,以及连接于所述处理器401外围的用于配置所述处理器401的配置模块404。

  对应的,所述至少两个测试仪器包括:

  烧录模块测试仪器22,用于采集为所述处理器烧录程序时所述烧录模块发出的烧录信号的波形,并以所采集到的波形作为所述烧录模块的运行信息;

  配置模块测试仪器23,用于采集配置所述处理器时所述配置模块发出的配置信号的波形,并以所采集到的波形作为所述配置模块的运行信息。

  其中的烧录模块,也可表征为download模块,其在EMC测试过程中容易被干扰,导致控制卡错误烧录(即烧录模块发生异常),当错误烧录发生时,很可能影响运动控制装置多个功能的实现。

  其中的配置模块,也可表征为configuration模块,其可用于为电路板的关键信息进行配置,具体可涉及软件系统的启动、关闭、工作状态等,当配置模块被干扰发生异常,会导致运动控制装置工作异常,也很可能影响运动控制装置多个功能的实现。

  可见,烧录模块403与配置模块404可对多个功能的实现具有影响力,进而,功能的异常很有可能是因为烧录模块403与配置模块404的异常导致的,通过准确定位到烧录模块403与配置模块404的异常,可实现异常位置的准确定位,还可以为分析功能异常的深层原因提供更精细的依据,进而为基于分析的改进提供可靠的参照。

  一种举例中,也可利用高精度示波器监控烧录模块403与配置模块404 的信号的波形,即烧录模块测试仪器22与配置模块测试仪器23均可采用高精度示波器。

  请参考图2,所述待测运动控制装置4的电路模块还可包括连接于所述处理器401外围的用于向所述处理器401提供时钟信号的晶振模块405。

  所述至少两个测试仪器包括:

  晶振模块测试仪器24,用于采集所述晶振模块的频率信息,并以所采集到的频率信息作为所述晶振模块的运行信息。

  晶振模块405能够产生处理器(例如MCU)所必须的时钟频率,而EMC 测试过程中,晶振模块405易受到干扰,导致处理器(例如MCU)时序错误,而时序错误可能会进一步导致多个功能的异常。

  可见,晶振模块405可对多个功能的实现具有影响力,进而,功能的异常很有可能是因为晶振模块405的异常导致的,通过准确定位到晶振模块405 的异常,可实现异常位置的准确定位,还可以为分析功能异常的深层原因提供更精细的依据,进而为基于分析的改进提供可靠的参照。

  一种举例中,可以晶振模块测试仪器可以采用频谱仪及其近场探头,进而,利用近场探头可监控晶振工作状态,进而从中获取到其频率信息。

  请参考图3,所述待测运动控制装置4还可包括电源模块406,以及用于将所述电源模块406的供电转换为所需电压的电压转换模块407;其中电源模块406与电压转换模块407的数量可以是一个,也可以是多个,不论何种变化,都不脱离本实施例所测试的运动控制装置。

  具体的,为了系统的简洁性,运动控制装置中的输入电源可能为 12V/24V/48V等一种,但内部的MCU、通信模块、控制模块等需要的电压可能包括24V/5V/3.3V/2.5V/1.2V等,故而,需采用以上所涉及的电压转换模块 407进行电压转换,电压转换模块407还可进一步配置有滤波、稳压等作用的电路。

  所述至少两个测试仪器包括以下至少之一:

  电源模块测试仪器25,用于采集所述待测运动控制装置中电源模块的输出参数作为所述电源模块的运行信息;所述电源模块的输出参数包括所述电源模块的输出电压、输出电流、输出功率中至少之一;

  电压转换模块第一测试仪器27,用于采集所述待测运动控制装置中电压转换模块407的输入侧参数和/或输出侧参数作为所述电压转换模块407的运行信息,所述输入侧参数包括所述电压转换模块输入侧的输入电压、输入电流与输入功率中至少之一;所述输出侧参数包括所述电压转换模块输出侧的输出电压、输出电流与输出功率中至少之一;

  电压转换模块第二测试仪器26,用于采集所述电压转换模块407的输出开关的输出控制信号的波形,并以所采集到的波形作为所述电压转换模块的运行信息。

  其中,电源模块406与电压转换模块407可对单个或多个功能的实现具有影响力,进而,功能的异常很有可能是因为电源模块406与电压转换模块 407的异常导致的,可见,通过准确定位到电源模块406与电压转换模块407 的异常,可实现异常位置的准确定位,还可以为分析功能异常的深层原因提供更精细的依据,进而为基于分析的改进提供可靠的参照。

  一种举例中,电源模块测试仪器25可例如采用万用表,电压转换模块第一测试仪器可例如采用万用表、电压探头、电流探头等等;电压转换模块第二测试仪器可例如采用示波器。

  请参考图4,所述待测运动控制装置4还可包括所述待测运动控制装置包括通信模块408。

  通过通信模块408,待测运动控制装置4可以与外部设备通信,其中的外部设备例如可以是上位机、功能测试设备,也可以是其他用于控制运动控制装置或被运动控制装置控制的设备,还可以是与控制与受控无关的其他设备。

  前文所涉及的通信接口可理解为是配置于对应通信模块的,故而,通信模块也可理解为是包含对应通信接口的电路部分,例如可以具体为包含 Ethernet接口的Ethernet模块、包含Ethercat接口的Ethercat模块、包含PCI 接口的PCI模块、包含PCIE接口的PCIE模块、包含485接口的485模块、包含CAN接口的CAN模块中任意之一。可见,通信模块也可理解为其所配置的通信接口并非前文所涉及的交互接口。

  所述至少两个测试仪器包括:

  通信模块测试仪器28,用于采集所述待测运动控制装置中通信模块408 输入输出信号的眼图,并以所采集到的眼图作为所述通信模块408的运行信息。

  以Ethernet,Ethercat,CAN等通信为例,通信电路对时序有较高的要求,同时协议中有校验机制,当通信模块中耦合了EMC干扰,会导致运动控制装置功能与上位机或者被控制设备的通信异常。

  其中,若运动控制装置中功能的实现是基于与功能测试设备、上位机、控制设备的通信的,那么,通信模块408可对单个或多个功能的实现具有影响力,进而,功能的异常也可能是因为通信模块408的异常导致的,可见,通过准确定位到通信模块408的异常,可实现异常位置的准确定位,还可以为分析功能异常的深层原因提供更精细的依据,进而为基于分析的改进提供可靠的参照。

  一种举例中,通信模块测试仪器28可例如采用网络分析仪或示波器,其可有效监控通信模块的工作。

  此外,通讯模块、电源模块、电压转换模块、复位模块、烧录模块、配置模块、晶振模块等电路模块的异常本身也会导致相应的问题,即便其不对功能的实现产生影响,其也可被纳入监控,保障运动控制装置测试的全面性,从而有利于改进得到高质量的运动控制装置。

  以上所涉及的测试仪器平台,其也可表征为多从机串口通信的workbench 硬件平台,具体的,workbench硬件平台可以通过工业级串口服务器连接上位机,从而实现串口通信。工业级串口服务器可用于将多个仪器的通信转接到上位机,扩展上位机的串口,实现基于多从机串口通信。

  针对于所选取的测试仪器,还需指出,需尽量选用本身抗干扰性较高的仪器,同时在EMS测试中,会有高压干扰,所以可配备高压探头,测试电流信号时可采用差分高压探头,而EMI测试以及晶振测试中需要频谱仪的近场探头;这些仪器需要具备串口通信功能,可通过串口将测试数据及波形上传至上位机。

  以下可对其中的测试仪器进行具体的举例。

  若所述运行信息包括信号的波形,则对应的测试仪器包括示波器;若所述运行信息包括信号的眼图,则对应的测试仪器包括矢量网络分析仪和/或示波器。

  其中的示波器可例如:

  RIGOL示波器MSO8204,其为4通道,2GHz带宽,10GSa/s采样速率,高精度的示波器,可测试通信信号的眼图,用于监控485/232/CAN通信等速率的板级或板间通信等;

  RIGOL示波器DS2102E,其为2通道,100Mhz带宽,1GSa/s采样速率,高性价比的示波器,可测试各个相对较低速率信号及关键管脚的波形;

  此外,还可采用RIGOL RP1018H高压探头读取各处信号波形。

  其中的矢量网络分析仪可例如:

  KEYSIGHT E5071C ENA矢量网络分析仪:可对信号进行时域频域分析,从而对各类通信信号进行监控,例如FSMC/ETHERENT/ETHERCAT等。

  若所述运行信息包括电流,则对应的测试仪器包括万用表和/或电流检测仪器;若所述运行信息包括电压,则对应的测试仪器包括万用表和/或电压检测仪器;

  其中的万用表可例如:

  FLUKE 8846A数字高精度多功能表,其为6位半高精度万用表,可测试电源的电压电流等信号;

  其中的电压检测仪器与电流检测仪器可例如:

  RIGOL RP1018H高压探头,针对于此,还需指出,在EMS测试过程中,其产生的干扰为高压,故而此处需要利用高压探头读取各处信号波形;

  RIGOL RP1002C电流探头,针对于此,还需指出电源测试过程中,可利用电流探头测试电压波动。

  若所述运行信息包括频率信息,则对应的测试仪器包括频谱仪;

  其中的频谱仪可例如:

  白鹭频谱发生仪SA2070(配备近场探头),其可用于测试EMI超标、晶振频率,以及EMS测试过程中被严重干扰的点。

  可见,在具体举例中,测试仪器平台可以集合频谱仪、高精度万用表、 2GHz示波器(可进行眼图测试)、350MHz示波器、网络分析仪、高压探头、工业级串口服务器、差分电流探头等仪器设备,可对运动控制装置内部的关键信号及通信进行监控,确定问题点,结果由基于delphi软件开发的上位机储存及对比,可自动得出EMC测试结果及定位出问题点。

  针对于上位机5,其中可配置有基于delphi语言开发的可视化测试软件,其功能可例如:接收并控制功能测试设备(例如专用测试板卡),从而监控运动控制卡的工作状态;控制workbench硬件平台的仪器工作并接收波形,监控控制卡的关键波形;自动比对控制卡的波形及工作状态,准确判断是否通过EMC测试;自动比对数据,准确定为问题点;自动记录数据。

  从中也可看出,由于测试可在上位机的控制下实施,其可有利于避免遗漏测试的现象。

  图5是本实用新型一实施例中功能测试设备的构造示意图。

  功能测试设备1具体可以为专用测试板卡,其可以是针对运动控制装置的功能开发的,可控制其部分或全部功能的实现,同时测试其工作状态是否正常;测试对象不同,专用测试板卡功能会做相应调整。

  一种举例中,请参考图5,例如专用测试板卡的功能测试设备1可以包括:MCU101、输入模块(即INPUT模块104)与输出模块(即OUT模块 105);

  其中,MCU101分别通过输入模块的接口与输出模块的接口连接至待测运动控制装置的交互接口。一种举例中,INPUT模块104可对应具有18个 Input接口,用于测试运动控制装置(例如运动控制卡)的OUTPUT模块的 18个交互接口是否正常工作;OUT模块105具有16个OUTPUT接口,用于测试运动控制装置(例如运动控制卡)的INPUT模块的16个交互接口是否正常工作。

  进一步举例中,例如专用测试板卡的功能测试设备1还可以包括模数转换模块(即AD模块106),数模转换模块(即DA模块108),PWM模块107,电机模块111、编码器模块110等等中至少之一。

  其中,以运动控制装置为运动控制卡为例,则:

  若编码器信号是真实电机反馈的,则电机模块111可例如为与电机连接的轴口模块,其可向电机发送运动控制卡的交互信号中的运动控制信号,并接收编码器信号;

  若编码器信号是电机模块111模拟产生的,则电机模块111可例如是能够模拟产生编码器信号的电路模块,例如可以是根据运动控制卡的交互信号中的运动控制信号计算产生相应编码器信号,也可以是主动模拟产生的编码器信号的。

  此外,电机模块传输至编码器模块的编码器信号可以是未差分的。

  编码器模块110可产生测试用的编码器信号,例如可将电机模块111接收到的未差分的编码器信号转换为单端的编码器信号,再将其发送至 MCU101,该测试用的编码器信号可作为控制信息经OUTPUT模块105、 485&CAN模块109、RJ45模块中任意之一被传输至运动控制卡;

  PWM模块107可用于传输PWM信号,该PWM信号可经OUTPUT模块105、485&CAN模块109、RJ45模块中任意之一被传输至运动控制卡或其他设备;

  AD模块106与DA模块108可对需要传输的信号进行模数转换与数模转换,其中的传输可以指功能测试设备1与运动控制卡之间传输(包括输入与输出),或者需要在功能测试设备1与其他设备之间传输(包括输入与输出),通过该模块,可以使得信号形式能够满足需求。其中,AD模块106与DA模块108的输入管脚与输出管脚均可连接MCU101。

  进一步举例中,例如专用测试板卡的功能测试设备1还可以包括连接 MCU101的485&CAN模块109。

  通过485&CAN模块109,可连接上位机,实现与上位机的通信,还可连接运动控制卡,实现与运动控制卡的通信,具体的,485&CAN通信模块109 能实时控制运动控制卡,例如将前文所涉及的控制信息传输至运动控制卡,同时监控其工作状态,并将测试结果上传上位机。交互信号或其状态信息能够经485&CAN模块109上传至上位机,运动控制指令也可经485&CAN模块109被传输至功能测试设备1,进而被传输至运动控制卡。

  再进一步举例中,例如专用测试板卡的功能测试设备1还可以包括报警模块112、ESC控制器102与RJ45模块103。其中的RJ45模块103经ESC 控制器102连接MCU101。

  以上所涉及的报警模块112、轴口模块111、编码器模块110、485&CAN 模块109、DA模块108、PWM模块107、AD模块106、OUTPUT模块105、 INPUT模块104等均可连接MCU101。

  此外,OUTPUT模块105、INPUT模块104、RJ45模块103、485&CAN 模块109等需对外连接的模块,均可配置有相应的接口,与之对应的,在其所连接的运动控制卡或上位机中,也配置有相应的通讯模块及其中的接口。

  在实际应用以上所涉及的系统进行测试时,一种举例的测试过程可例如 (其中以运动控制卡作为运动控制装置4,专用测试板卡作为功能测试设备1 为例进行阐述):

  S1:针对于运动控制卡搭建本实施例可选方案所涉及的测试系统;

  S2:在不进行EMC测试条件下,利用专用测试板卡完成对运动控制卡功能的测试,确定正常,通过ethernet上传上位机的PC软件。

  S3.在不进行EMC测试条件下,利用workbench完成关键波形的测试,通过串口服务器上传测试软件

  S4:进行EMC测试,测试过程中进行步骤S2及步骤S3,同时记录干扰波形;

  S5:上位机的测试软件自动产生测试结果,若测试不通过,定位问题点及功能异常点;

  S6:针对问题点及功能异常点进行EMC改善,包含但不仅限于,EMC 保护器件例如TVS管,压敏电阻,共模电感等增加,接地改善等措施;

  S7:重复以上步骤S2/S3/S4/S5,直到EUT通过测试。

  综上所述,本实施例提供的运动控制装置的测试系统中,当待测运动控制装置处于EMC测试环境中时,可以通过功能测试设备与待测运动控制装置的交互监控其功能执行是否发生异常,从而得到功能测试结果,还可基于测试仪器平台对不同电路模块的监控,在上位机得到电路测试结果,可见,本实施例能够自动实现电磁干扰下的测试,避免了人工测试,进而有效节约了测试时间,提高了测试效率。

  此外,本实施例测试系统所监控测试的对象中,除了运动控制装置的功能,还包括了不同电路模块的运行信息,进而,可准确定位出运动控制装置中发生异常的电路模块,判断运动控制装置的局部电路是否发生异常,进而准确定位到发生异常的电路位置,同时,通过电路测试结果与功能测试结果的汇总,可有利于甄别发生异常的深层原因,可见,本实施例可有利于准确指导运动控制装置的改进。

  最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

《运动控制装置的测试系统.doc》
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