CN105389416A - 一种精确求取减速器减速比的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精确求取减速器减速比的方法，首先利用设备的伺服控制器确定减速器输入轴的伺服电机走一圈所需的脉冲数，接着利用设备使所述伺服电机转动一圈，并获取减速器输出轴的数据，然后根据所获取的数据，利用循环推导的方法计算满足条件时的循环次数，最后利用循环次数获得值计算减速器的减速比。本发明在无需拆卸设备的前提下，即可通过检测设备几个参数、借助数学工具来快捷、精确获知减速器的减速比。

Description

一种精确求取减速器减速比的方法

技术领域

本发明涉及工业控制领域，具体涉及求解减速器减速比的方法。

背景技术

在工业领域中，减速器大量存在于各种数控设备和工业机器人中。在工业机器人中，减速器的输入轴由伺服电机驱动，以提供精确的位置输入，减速器的输出轴则连接夹头或者机器人关节部件。

对于生产厂商，他们一般只提供工业机器人末端的输出值，没有给出电机脉冲与末端输出值的比例关系，这个比例关系也就是减速器减速比。当需要用到这个参数的时候，会遇到以下问题：①不方便让生产厂商提供其设备中减速器的型号或者减速比数值；②不方便通过拆卸数控设备或工业机器人来获得减速器的型号；③如果直接使用数控设备或者工业机器人末端位置变化值除以电机走过的脉冲数来求解减速比，则由于数控设备或工业机器人只显示有限位数的输出值而不能获得精确的减速比。

也就是说，在实际的工程应用中，工程师利用数控设备或工业机器人作运动学仿真等目的时，经常无法快捷、精确知道数控设备或工业机器人中减速器的减速比。

发明内容

本发明为了解决现有技术所存在的技术问题，提供精确求解减速器减速比的方法，在无需拆卸设备的前提下，即可通过检测几个参数、借助数学工具来快捷、精确获知减速器的减速比。

本发明通过下述技术方案实现：精确求解减速器减速比的方法，包括下述步骤：

S1、通过减速器的伺服控制器，获得减速器输入轴的伺服电机走一圈所需的脉冲数N；

S2、让减速器输入轴的伺服电机走N个脉冲，获得减速器输出轴走过的角度α；记录角度α的小数点位数为h，则角度α精度为0.1^h；

S3、利用所获得的α值，找出与其相乘结果最接近整数的乘数M，并使相乘结果与该相乘结果最接近整数之差小于角度α精度与乘数M的乘积，其中乘数M为自然数，所述最接近整数记为round(M×α)；

S4、利用步骤S3所找出的乘数M，通过下面公式求得减速器的减速比K：

$K=\frac{round(M\×\mathrm{\α})}{M\×A}$

式中，A为一圈的角度值，其单位与角度α相同。

优选地，步骤S3中乘数M通过以下方法找出：取循环次数计数m的初始值为1，进行以下循环求解过程：求解m×α，并对其四舍五入至整数，记为round(m×α)，取该整数的绝对值；若满足以下循环求解过程结束的条件：

Abs(m×α-round(m×α))<0.1^h×m

则输出循环次数计数m的当前值作为乘数M，若不满足该公式，则m自身加1，并重复上述循环求解过程。

本发明所提供的方法，在不需要拆解数控设备或工业机器人的前提下，即能通过检测几个参数，利用数学工具来获得精确的减速器减速比，很好地解决了现有技术无法快捷、精确获得减速器减速比的技术问题。与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：

1、求取减速比的整个过程中，无需知晓减速器的型号，求解过程方便易行；不需要拆解机械设备即能获得精确的减速器减速比。

2、本方法只需要获得伺服电机在减速器输入轴走一圈时减速器输出轴的输出值，巧妙地利用数学工具计算出减速比。在整个求取过程中，所需测量的参数少，且容易获取到，实施起来非常方便简捷；也不需要对数控设备或工业机器人额外增加硬件设施，成本低廉。

3、本方法能广泛应用于设备仿真领域，如机器人离线编程技术，数控机床仿真技术等。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本发明精确求取减速器减速比的方法主要涉及四个重要步骤，首先利用设备的伺服控制器确定减速器输入轴的伺服电机走一圈所需的脉冲数，接着利用设备使所述伺服电机转动一圈，并从设备显示器上获取末端(即减速器输出轴)的数据，然后根据设备显示器上获取的数据，利用循环推导的方法计算满足条件时的循环次数，最后利用循环次数获得值计算减速器的减速比。

本实施例以工业机器人关节中的减速器为例(工业机器人各关节由减速器输出端连接，输入轴通过伺服电机控制)说明本发明的详细步骤：

步骤(1)：通过工业机器人减速器的伺服控制器，获得减速器输入轴的伺服电机走一圈所需的脉冲数N＝4096。

步骤(2)：让工业机器人减速器输入轴的伺服电机走N(即4096)个脉冲，从工业机器人显示器获得机器人末端B轴(即减速器输出轴)走过的角度α＝4.9714°，显示器显示值的角度α的小数点位数为4，则角度α的精度为0.1⁴。

步骤(3)：找出乘数M。取循环次数计数m的初始值为1，进行以下循环求解过程：求解m×α＝4.9714，并对其四舍五入至整数，这时，有round(m×α)＝5。其中，M及m均为自然数。由于Abs(m×α-round(m×α))＝0.0286，而0.1^h×m＝0.0001。因为0.0248>0.0001，所以不满足循环求解过程结束的条件，即：

Abs(m×α-round(m×α)(<0.1^h×m

公式，则m自身加1，即m＝1+1＝2，并重复上面循环求解过程；

当进行到m＝35时，求解m×α＝173.999，并对其四舍五入至整数，这时，有round(m×α)＝174。由于Abs(m×α-round(m×α))＝0.001，而0.1^h×m＝0.0035。因为0.001<0.0035，满足循环求解过程结束的条件，即：

Abs(m×α-round(m×α))<0.1^h×m

公式；这时，输出循环次数计数m的当前值35作为乘数M，即M＝35。

步骤(4)：循环求解过程结束后，通过下面公式求得减速器减速比K：

$K=\frac{round(M\&times;\mathrm{\&alpha;})}{M\&times;A}=\frac{174}{35\&times;360}=\frac{29}{2100}$

式中，A为一圈的角度值，其单位与α相同，如果α单位为°，则A＝360；如果α单位为rad，则A＝2π。在本实施例中，由于α单位为°，所以A＝360。

如上所述，便可较好地实现本发明。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种精确求取减速器减速比的方法，其特征在于，包括步骤：

S1、通过减速器的伺服控制器，获得减速器输入轴的伺服电机走一圈所需的脉冲数N；

S2、让减速器输入轴的伺服电机走N个脉冲，获得减速器输出轴走过的角度α；记录角度α的小数点位数为h，则角度α精度为0.1^h；

S3、利用所获得的α值，找出与其相乘结果最接近整数的乘数M，并使相乘结果与该相乘结果最接近整数之差小于角度α精度与乘数M的乘积，其中乘数M为自然数，所述最接近整数记为round(M×α)；

S4、利用步骤S3所找出的乘数M，通过下面公式求得减速器的减速比K：

$K=\frac{round(M\&times;\mathrm{\&alpha;})}{M\&times;A}$

式中，A为一圈的角度值，其单位与角度α相同。

2.根据权利要求1所述精确求取减速器减速比的方法，其特征在于，步骤S3中乘数M通过以下方法找出：

取循环次数计数m的初始值为1，进行以下循环求解过程：求解m×α，并对其四舍五入至整数，记为round(m×α)，取该整数的绝对值Abs(round(m×α))；若满足以下循环求解过程结束的条件：

Abs(m×α-round(m×α))<0.1^h×m

则输出循环次数计数m的当前值作为乘数M，若不满足该公式，则m自身加1，并重复上述循环求解过程。

3.根据权利要求1所述精确求取减速器减速比的方法，其特征在于，所述步骤S4公式中，如果α单位为°，则A＝360；如果α单位为rad，则A＝2π。

4.根据权利要求1所述精确求取减速器减速比的方法，其特征在于，所述减速器为安装在数控设备或工业机器人上的减速器。