手持終端紅外通信角度自動檢測的糾偏方法

【摘要】文章描述了在對電力行業應用的手持終端紅外通信角度自動檢測中，使用PLC和伺服控制系統實現自動糾偏的方法。實現了手持終端的紅外通信角度的自動檢測，提高了檢測效率，并保證檢測結果的一致性和準確性。

【關鍵詞】手持終端；紅外通信；角度檢測；糾偏

0、引言

隨著智能電網的發展，使用手持終端的紅外功能進行抄表、維護等工作越來越多，隨之而來的手持終端使用數量也越來越多。對手持終端紅外通信性能檢測和檢測的工作效率有了更高的要求。如何實現手持終端的自動檢測，提高檢測效率，并保證檢測結果的一致性和準確性，是手持終端進廠檢測亟待解決的問題。

目前手持終端的檢測方法都是人工手動，其檢測時間長，工作量大。特別是對紅外通信角度的檢測，其通信角度都是大概估算，不能準確的對角度進行檢測，十分不規范，檢測結果不準確一致性差，不利于手持終端的進廠檢測和品質管理。

本裝置采用上位機管理，PLC（可編程控制器）和2個伺服控制器和電機及執行機構，實現了手持終端紅外通信角度的自動檢測，解決了以前需要手動才能完成的效率低、精度差和一致性差等問題。

1、自動檢測工作過程

如圖1所示，為紅外通信角度自動檢測裝置構成，裝置由控制計算機（上位機）、可編程控制器（PLC）、旋轉伺服控制器、水平移動伺服控制器、旋轉伺服電機、移動伺服電機、旋轉執行機構（含旋轉基座）、移動控制機構（含水平移動基座）手持終端檢測臺及紅外接收裝置組成。

控制計算機實現紅外角度自動檢測的管理和糾偏運算，由PLC實現對伺服控制器的控制。如圖2所示，一個控制被檢測的手持終端（含紅外發射功能）的角度旋轉，另一個控制水平移動，實現旋轉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檢測中，由于檢測設備旋轉點在中心，手持終端的紅外發射點離旋轉軸中心點有一定的距離，當進行角度檢測時，被檢測的手持終端旋轉一定的角度后，因其杠桿效應使其紅外通信的軸心線將偏離原有軸心線，造成檢測的不準確。本方案通過1個伺服控制系統控制角度旋轉，1個伺服控制系統控制水平移動，糾正紅外通信軸心的偏離，使紅外通信角度自動檢測更加準確。

如圖3所示，此狀態紅外通信角度檢測的開始狀態。被檢測的手持終端固定在旋轉基座上，旋轉基座固定在水平移動基座上。其中旋轉基座通過伺服機構控制，可以以旋轉軸為中心旋轉；水平移動基座通過另一個伺服控制機構，可以進行水平移動。

紅外接收電路可以接受手持終端發出的紅外通信信號，并對紅外通信信號進行接收和解碼，判斷接收紅外信號是否正確。

圖4為紅外通信角度檢測旋轉角度α后的狀態，如圖所示，因為手持終端的紅外發射點與旋轉軸心的距離為H，當旋轉角度α后，因為杠桿效應，手持終端的紅外發射點偏離中心線的距離為d。

圖5為紅外通信角度檢測糾偏后狀態，如圖所示，水平移動基座移動偏差的距離d，使手持終端的紅外發射點回到紅外通信中心線上，糾正因為旋轉造成的發射點與中心線的偏差。

3、糾偏工作流程

裝置角度自動檢測糾偏工作流程如圖6所示。

檢測裝置首先處于圖3狀態，由上位機控制開始，在上位機輸入紅外通信的角度α，PLC將控制旋轉伺服系統旋轉角度α，見圖4。上位機依據角度α計算偏差距離d：

d=H*Sinα

上位機控制水平移動伺服系統，往中心線方向移動距離d，執行糾偏動作，見圖5。系統再進行紅外通信角度檢測。此裝置可以通過與其他功能或設備進行組合實現紅外通信的全自動檢測。

4、伺服機構糾偏控制和過沖分析

伺服控制系統是精確的運動控制裝置，系統采用閉環控制，保證了運動控制的精度。旋轉執行機構采用齒輪傳動，依據變速比可以精確的控制執行機構旋轉需要控制的角度。水平移動執行機構采用齒輪變速加齒條傳動，同樣可以做到精確的控制移動距離。

在實際設計中，通過PLC、控制和伺服電機控制來驅動執行機構，因知道需要旋轉的角度α，以及水平糾偏移動的距離d，依據伺服控制梯形圖來控制機構的運動。以水平移動糾偏為例，圖7為水平糾偏移動控制梯形圖。

如圖7所示，為水平移動糾偏控制梯形圖。設定伺服電機控制移動速度為V，速度從0到速度V移動的距離為d0，為階段加速階段，此值為固定值；速度為V勻速移動到d1的位置，此階段為勻速移動階段；然后開始減速，速度從V減速到0處于停止狀態，移動的距離為△d，此值為固定值，此階段為減速階段；為了使執行機構移動的距離剛好為d，達到精確的水平糾偏。通過以下計算，計算出執行機構勻速運動的時間T。

T=（d-d0-△d）/V（毫秒）

其中d0，△d為測試值。V為設定值。

通過以上分析，只要控制執行機構勻速移動時間T毫秒，伺服裝置可以精確的控制使執行機構移動到需要達到的位置d，不存在糾偏水平過沖現象造成系統檢測不準確的問題。

5、結束語

這個手持終端紅外通信角度自動檢測的糾偏方法的設計，結合了伺服控制系統的準確性和尚未控制計算機的管理和計算功能，可以精確的做到角度自動糾偏，使手持終端的紅外通信自動檢測成為可能。

參考文獻：

[1] （日）石島勝|譯者：薛亮，祝建俊. 小型交流伺服電機控制電路設計.科學出版社，2013.

[2] 國家電網公司. 計量現場手持設備技術規范 Q/GDW 11017-2013.

作者簡介：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，主要研究方向為計量設備智能化。