CN102331344A - 精密减速机传动精度测试系统 - Google Patents

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戚厚军
戚桂村
张大卫
蔡玉俊
刘继岩
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Tianjin University of Technology
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Abstract

本发明是一种精密减速机传动误差测试系统，由测试装置和测试软件组成，主要适用于齿轮传动链传动精度的检测与分析，属于齿轮副传动精度测量技术领域。其主要特点是利用圆光栅传感器采集该传动链输入和输出端的转角信号，对转角信号进行采样、放大、整形，并利用粗、细分别计数的方法进一步细分测试信号；基于Windows平台，开发出精密减速机传动误差测试软件，分析出传动系统的单项传动误差和各次谐波。该测试装置为该类传动系统的精度检测、质量评价、故障诊断以及动态特性分析提供了一种先进的测试手段，并具有检测精度高、结构简单、灵活、操作方便、实时测量、数据分析丰富等特点。

Description

精密减速机传动精度测试系统
技术领域
本发明的精密减速机传动误差测试方法，属于齿轮副传动精度测量技术领域。
技术背景
目前传动误差测试主要利用传动系统输入和输出端两传感器的相位信号关系来反映。具体的比相方法主要有同频比相法和非同频比相。若采用同频比相，为获得同频比相信号，先要进行传动比分频。另外，为了适应各种误差范围均不致发生2π相位翻转，需进行量程分频。而分频使分辨率降低，为保证足够的分辨率，应先进行倍频。由此，使得测量系统复杂，误差环节增多，难以保证测量精度。而采用非同频比相，由于输出端的相位不一定是输出端相位的整数倍，带来了相位误差，降低了测量精度。
为了提高测量精度，采用高精度的角位移传感器，而该测试系统的价格相对较高。
发明内容
针对目前减速机传动精度测量中测量精度较低，测试分析功能较少等问题，本发明目的在于提供一种高精度、智能化的减速机动态精度测试系统。
本发明是一种精密减速机传动精度测试系统，由测试装置和测试软件组成。
其中，测试装置部分包括输入转角信号采集和输出转角信号采集两部分，在输入转角信号采集部分，减速器固定于机架的法兰盘上，通过精密弹性联轴器将其输入轴和光栅编码器连接，并在输入轴上安装带轮；在输出转角信号采集部分，通过精密弹性联轴器将减速器的输出端与光栅编码器连接。
其中，测试软件部分主要对采集到的转角信号进行信号处理和计算分析。
上述传动精度测试系统，其特征在于：
(a)减速机固定于机架的法兰盘上，可根据不同减速机的外形尺寸更换法兰盘，实现多种减速机传动精度的安装测试；
(b)减速机输出端的法兰盘通过减速机外壳止口与其相连，同时将法兰盘与输出轴设计成一体，减小了该测试系统的安装误差；
(c)该装置的输入和输出端采用精密弹性联轴器连接编码器和输入、输出轴，保证转角的精度；
(d)该测试系统的输入输出端的转角信号经放大、整形、细分处理后，经数据采集卡输入到计算机，利用粗、细分别计数的方法进一步细分测试信号，以保证该系统的测试精度达到所要求的性能；
(e)基于Windows平台，开发出精密减速机传动误差测试软件，分析出传动系统的单项传动误差和频谱的各次谐波。
在第(d)步骤中所述粗、细分别计数的方法进一步细分测试信号是可以按如下方式实现：通过测量输入端和输出端之间的相位关系来间接测量传动误差，以输出端前一个脉冲为开门信号，后一个脉冲为关门信号，由计数器计数输入端脉冲的整数。根据传动比，获得输出端与输入端脉冲的非整数相位，利用计算机的时钟脉冲对非整数相位进行插值细分。
该测试系统具有以下特点：
1、检测精度高。角度检测精度可控制在±2 arc sec；
2、结构简单、灵活。只更换输入输出端的法兰盘，可实现多种减速机传动精度的安装测试；
3、实时测量。电机驱动测试系统的输入端，可实时地采集传动系统的转角信号；
4、测量结果丰富。对转角信号进行处理后可分析出传动系统的单项传动误差和频谱的各次谐波。
附图说明
图1精密减速机传动误差测试装置；
图2时钟脉冲细分；
图中标号名称：1.支架，2.减速机，3.输出端法兰盘，4.弹性联轴器，5.输入轴，6.光栅编码器，7.带轮，8.输入端法兰盘。
具体实施方式
精密减速机传动误差测试装置由输入光栅编码器6、输出光栅编码器、精密弹性联轴器4、输入轴5、输入端法兰盘9、输出端法兰盘3、带轮7以及机架1组成。带轮7驱动输入轴转动5，将减速机输入端的转角通过联轴器输入到输入光栅编码器6，由光栅编码器测得转角信号；输入端旋转的同时，减速机的输出端与输出端法兰盘3刚性连接，将输出端的转角经联轴器4输入到光栅编码器，由该光栅编码器获取转角信号。转角信号进一步进行放大、整形、细分，经数据采集卡输入到计算机中。
经光栅编码器获得的转角信号不能满足精密减速机传动精度测试需求，为了较高的测试精度，需将输入、输出端的转角信号利用粗、细分别计数的方法进一步细分，以保证该系统的测试精度达到所要求的性能；具体细分方式是通过测量输入端和输出端之间的相位关系来间接测量传动误差，以输出端前一个脉冲为开门信号，后一个脉冲为关门信号，由计数器计数输入端脉冲的整数。根据传动比，获得输出端与输入端脉冲的非整数相位，利用计算机的时钟脉冲对非整数相位进行插值细分。
利用微机的ISA总线，将接口卡插到ISA的总线槽内，系统根据设定的口地址随机读取数据。基于Windows平台，开发出传动精度模块化自动测试软件系统。该系统包括一个应用程序和一个动态连接库，动态连接库是对微机接口操作的函数库。应用程序将动态库载入内存，直接调用数据输入模块、控制模块、数据分析模块、窗口输出模块等。

Claims (6)

1.一种精密减速机传动精度测试系统，其特征在于：
包括测试装置和测试软件两部分；
其中，测试装置部分包括输入转角信号采集和输出转角信号采集两部分，在输入转角信号采集部分，减速器(4)固定于机架的法兰盘(8)上，通过精密弹性联轴器将其输入轴(5)和光栅编码器(6)连接，并在输入轴(5)上安装带轮(7)；在输出转角信号采集部分，通过精密弹性联轴器(4)将减速器的输出端(3)与光栅编码器连接。
其中，测试软件部分主要对采集到的转角信号进行信号处理和计算分析。
2.根据权利要求1所述的传动精度测试系统，其特征在于：减速机(4)固定于机架的法兰盘(8)上，可根据不同减速机的外形尺寸更换法兰盘，实现多种减速机传动精度的安装测试；
3.根据权利要求1所述的传动精度测试系统，其特征在于：减速机输出端的法兰盘(3)通过减速机外壳止口与其相连，同时将法兰盘与输出轴设计成一体，减小了该测试系统的安装误差；
4.根据权利要求1所述的传动精度测试系统，其特征在于：该装置的输入和输出端采用精密弹性联轴器连接编码器和输入、输出轴，保证转角的精度；
5.根据权利要求1所述的传动精度测试系统，其特征在于：该测试系统的输入输出端的转角信号经放大、整形、细分处理后，经数据采集卡输入到计算机，利用粗、细分别计数的方法进一步细分测试信号，以保证该系统的测试精度和分辨率达到所要求的性能；该步骤中所述粗、细分别计数的方法进一步细分测试信号，其特征在于：
通过测量输入端和输出端之间的相位关系来间接测量传动误差，以输出端前一个脉冲为开门信号，后一个脉冲为关门信号，由计数器计数输入端脉冲的整数。根据传动比，获得输出端与输入端脉冲的非整数相位，利用计算机的时钟脉冲对非整数相位进行插值细分。
6.根据权利要求1所述的传动精度测试系统，其特征在于：基于Windows平台，开发出精密减速机传动误差测试软件，分析出传动系统的单项传动误差和频谱的各次谐波。
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