单体传感器测试硬件接线完成上电启动 STM32打开串口上位机实时显示原始采集数据。限位开关测试测试目的确认零点传感器能够稳定判断动刀片是否到达完全张开位置。1.暂时不连接电机驱动只给STM32和限位开关供电。2.用万用表测量限位开关输出端未触发时记录电压手动触发时记录电压。3.在STM32程序中每1020 ms读取一次限位开关状态。4.通过串口输出HOME0 HOME15.连续手动按压、释放限位开关50次。6.每次缓慢接近触发位置观察是否存在信号跳变重复触发不触发触发后不能恢复。7.在程序中增加2050 ms软件消抖。8.再重复触发50次。9.轻微晃动传感器线缆检查是否出现误触发。10.调整传感器安装位置使动刀片到达完全张开位置时刚好稳定触发。编码器测试测试目的确认编码器A、B相信号正常计数方向与电机运动方向一致。1.编码器电源接好但暂不使能BTS7960。2.用手缓慢转动电机轴或机构齿轮。3.STM32使用定时器编码器模式读取计数值。4.串口周期输出ENC0 ENC15 ENC32 ENC485.正向转动机构记录编码器计数是增加还是减少。6.反向转动机构确认计数方向相反。7.将机构移动到一个机械标记位置记录编码器值。8.往返转动10次每次都回到同一机械标记。9.比较每次返回时的编码器数值。FSR 压力传感器测试测试目的确定FSR的基线、噪声、接触阈值和过压阈值。1.按以下方式接入STM32 ADC3.3 V → FSR → ADC采样点 → 10 kΩ电阻 → GND2.FSR不受力时连续采样10 s。3.计算平均值最大值最小值峰峰值。4.串口输出原始ADC值FSR_RAW1265.用手指轻触FSR观察数值是否明显变化。6.分别使用以下对象压触细塑料杆2 mm模拟果梗3 mm模拟果梗真实葡萄果梗。7.每种对象重复20次记录最大值和稳定值。8.逐渐增加压力观察FSR响应是否连续。9.撤去载荷观察是否能恢复到初始基线。10.设置一个初步接触阈值T_{\mathrm{contact}} \text{空载平均值} 3\sim5\times\text{空载噪声幅度}11.设置过压阈值过压阈值应明显高于正常果梗接触值。12.连续采样时增加滑动平均滤波例如510点平均。13.判断接触时不要采用单帧结果建议连续35次超过阈值才认为有效。电流检测模块测试测试目的确认能够区分空载、正常剪切和堵转状态。1.将INA226串联在电机12 V供电回路中。2.电机不运行时读取零电流偏置。3.空载低速运行电机记录正转和反转电流。4.安装机构但不剪切记录开合过程电流。5.用手施加轻微阻力观察电流是否上升。6.短时间限制机构运动模拟堵转持续时间控制在0.20.5 s以内。7.立即停止电机记录堵转峰值电流。8.设置正常运行电流范围剪切电流范围堵转保护阈值。9.程序中加入电流超过阈值并持续100300 ms → 立即停止PWM → 进入ERROR状态电机开合测试测试目的确定PWM方向、电机转向、刀片开合方向和机构机械极限。首次测试建议拆除刀片或使用防护罩。将BTS7960的使能关闭接通12 V电源。STM32上电后确认PWM初始值为0。使能BTS7960。采用较低占空比例如10% PWM运行0.2 s。观察机构运动方向。记录RPWM工作时张开或闭合 LPWM工作时张开或闭合如果方向相反可交换电机两根动力线或在软件中交换PWM逻辑。低速测试张开方向每次运行0.10.2 s 观察是否接近机械极限 零点传感器触发后立即停止。编码器清零。低速测试闭合方向逐步闭合 记录两刀片刚好贴合时的编码器值 不要继续大力压紧。将该位置记录为初步闭合位置。分别测试20%、30%、40%、50% PWM。记录不同PWM下启动是否顺畅 是否有卡滞 开合时间 峰值电流 编码器变化速度。连续执行10次张开 → 停止 → 闭合 → 停止检查电机、BTS7960和机构是否发热。检查齿轮、螺栓和刀片支点是否松动。位置闭环测试测试目的建立张开零点、接触位置、剪切位置和停放位置并验证重复定位精度执行上电回零电机向张开方向低速运行 零点开关触发 电机停止 编码器清零。从零位缓慢闭合。用游标卡尺测量不同编码器位置下两刀片间距。建立记录表编码器值刀片间距/mm机构状态0最大张开零点50010接近9004预闭合12000刀片贴合根据果梗直径确定P1。使用模拟果梗进行低速闭合确定开始接触的位置。逐步确定能够完成剪切的位置P2。设置位置控制策略距目标较远时使用较大PWM 接近目标时降低PWM 到达允许误差范围后停止。推荐初始控制逻辑误差大于200计数PWM 40% 误差50200计数PWM 20% 误差小于50计数停止具体值根据编码器分辨率调整。从零点运行到P1重复20次。每次使用卡尺测量实际刀片间距。从零点运行到P2重复20次。每次记录最终编码器值 位置超调量 到位时间 电流峰值。重复执行20次P0 → P1 → P0执行重复20次。P0 → P2 → P0检查是否出现累计误差。若返回零点时编码器数值不是0以零点传感器重新清零不要仅依赖累积编码器值。夹持阈值测试末端执行器回到张开零点。将FSR安装在预定触压位置。准备直径不同的模拟果梗1.5 mm、2.0 mm、2.5 mm、3.0 mm、3.5 mm将模拟果梗放在动刀片与定刀片之间。以低PWM缓慢闭合。同步记录编码器位置 FSR值 电机电流 是否已经发生接触。发现果梗刚好接触触压结构时记录FSR值。继续轻微闭合记录正常稳定接触值。再继续闭合少量距离记录明显挤压值。每种直径重复20次。更换为真实葡萄果梗重复测试。根据数据确定空载区 接触区 稳定接触区 过压区 FSR T1未接触 T1 ≤ FSR T2已经接触 T2 ≤ FSR T3稳定接触 FSR ≥ T3压力过大测试叶片、果粒或其他物体碰到FSR时的数值观察是否容易与果梗混淆。在程序中增加过压保护FSR超过T3 → 立即停止闭合 → 动刀片轻微退回 → 返回PRESSURE_ERROR对FSR信号增加连续判断连续5个采样点超过T1 → 判定接触有效剪切测试测试目的验证不同果梗条件下的剪切成功率并确定合适的剪切位置、PWM、电流阈值和保持时间。末端执行器回零并进入READY状态。将果梗放入两刀片之间。人工按下剪切按钮。上位机记录按键时刻作为剪切标签。STM32检查当前状态是否为READY 零点标定是否有效 编码器是否正常 是否存在过流或过压故障。电机驱动动刀片闭合。同步记录剪切命令时间 编码器位置曲线 电机电流曲线 FSR曲线 剪切开始时间 果梗断裂时间 最终位置。到达剪切目标位置后短时保持0.10.3 s。电机反转自动张开回零。记录测试结果成功剪断 未完全剪断 空剪 果梗滑脱 机构卡死 刀片碰撞 电机过流。每组参数至少测试20次。分别改变PWM占空比 剪切位置 闭合速度 保持时间 果梗直径 果梗进入角度。推荐采用参数矩阵组别PWM保持时间剪切位置A30%0.1 sP2-小B40%0.1 sP2C40%0.2 sP2D50%0.2 sP2小选择同时满足以下要求的参数剪切成功率高 峰值电流较低 无持续堵转 刀片不明显冲击 剪切时间短。增加异常测试不放果梗测试空剪 放入过粗枝条测试过流保护 果梗只进入一半测试卡死情况 剪切过程中触发停止命令。
