CN107861499A - 一种工业机器人用控制器性能测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业机器人用控制器性能测试系统，包括承载基座、工作台、数据采集电路、检测舱、辐照加热装置、热风机、冷风机、频率响应分析仪、波形发生器、可控硅开关、操控键、显示器、伺服电动机及待检测控制器，其试验方法包括设备组装，常温检测，高温检测，低温检测及数据汇总等五个步骤。本发明设备结构简单，通用性强，可操作性强，数据检测精度高，可充对控制器在各种运行状态下的运行参数进行仿真检测，且仿真度高，检测结果与实际运行情况相似度高，从而达到在极大的降低检测作业成本和劳动强度的同时，有效的提高检测作业效率和检测精度的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业机器人用控制器性能测试系统，属伺服驱动技术领域。
背景技术
目前在基于伺服驱动系统的电气驱动设备得到了广泛的使用，在有效提高了电气拖动作业工作效率的同时，还极大的提高了电气控制系统的控制和运行精度，但在对控制器的生产、选用及质量检测时，当前主要是通过将同批次中随机选取至少一台或直接对目标控制器进行运行性能检测试验，但在检测试验中发现，当前所使用的检测设备往往均为机构复杂、操作繁琐的仿真电气拖动系统，虽然这种试验设备可以有效的对控制器运行状态进行检测，但在检测时，控制器的安装及拆卸工作繁琐，劳动强度大，且检测过程中，检测设备运行能耗大，检测效率相对较低，且检测时也不能有效对多种负责使用环境进行仿真，从而极大的限制了对控制器设备使用性能检测作业的精度和工作效率，因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的控制器检测设备及检测方法，以满足实际使用的需要。
发明内容
本发明目的就在于克服上述不足，提供一种工业机器人用控制器性能测试系统。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：
一种工业机器人用控制器性能测试系统，包括承载基座、工作台、数据采集电路、检测舱、辐照加热装置、热风机、冷风机、频率响应分析仪、波形发生器、可控硅开关、操控键、显示器、伺服电动机及待检测控制器，承载基座为横截面为矩形的密闭腔体结构，承载基座内设至少一条隔板，并通过隔板将承载基座内部分割为至少两个承载腔，工作台通过升降驱动机构与承载基座上端面连接，且工作台、升降驱动机构及承载基座间相互同轴分布，工作台上表面均布若干导向轨，且各导向轨均嵌于工作台上表面，检测舱、热风机、冷风机、频率响应分析仪、波形发生器、操控键、显示器、伺服电动机及待检测控制器均通过导向轨安装在工作台上表面，检测舱为密闭腔体结构，辐照加热装置至少两个，并环绕检测舱轴线均布在检测舱内表面，热风机、冷风机、伺服电动机及待检测控制器均嵌于检测舱内，且热风机、冷风机均至少两个，并环绕伺服电动机及待检测控制器分布，数据采集电路和可控硅开关分别嵌于承载基座的各承载腔内，数据采集电路通过可控硅开关分别与辐照加热装置、热风机、冷风机、频率响应分析仪、波形发生器、操控键、显示器及待检测控制器电气连接，且待检测控制器与伺服电动机电气连接。
进一步的，所述的辐照加热装置为微波加热装置、远红外加热装置中的任意一种或两种共用。
进一步的，所述的数据采集电路为基于FPGA芯片组的自动数据采集电路，且数据采集电路中另设无线数据通讯模块。
进一步的，所述的辐照加热装置、热风机、冷风机轴线与伺服电动机及待检测控制器轴线呈0°—90°夹角。
进一步的，所述的检测舱和承载腔内表面均设电磁屏蔽层。
一种工业机器人用控制器性能测试系统的试验方法，包括如下步骤：
第一步，设备组装，首先将待检测控制器安装到检测舱内定位并与伺服电动机，然后将各设备间进行电气连接；
第二步，常温检测，完成第一步作业后，通过辐照加热装置、热风机、冷风机共同运行，将检测舱内温度调整到20℃—30℃，然后通过操控键对待检测控制器进行操控，使待检测控制器对伺服电动机在空载、满载及堵转状态下进行起停操作、最大动力输出、最小动力输出及至少三个定位控制，其中起停操作连续反复进行至少3次，最大动力输出、最小动力输出及至少三个定位控制时，驱动工业机器人伺服驱动系统最大动力输出连续运行1—3小时，最小动力输出连续运行1—3小时，定位控制时相邻两个定位点间距离为1—10厘米，且定位精度误差为1—10丝，堵转状态下起停操作连续反复进行至少3次，起停时间间隔为3—10秒，且堵转状态下测试时，由待检测控制器和伺服电动机中其中任意一个停止工作即可完成检测，在进行检测过程中，对待检测控制器运行的电流参数、电压参数和电流、电压波形图进行采集，然后在完成检测后，待控制器静置1—10分钟后，对控制器电路进行绝缘检测和控制器电路运行参数及运行波形检测；
第三步，高温检测，完成第二步作业后，使待检测控制器和均静置10—60分钟，并使其温度与环境温度保持一直，然后通过辐照加热装置、热风机、冷风机共同运行，将检测舱内温度调整到40℃—80℃，然后通过操控键对待检测控制器进行操控，使待检测控制器对伺服电动机在空载、满载及堵转状态下进行起停操作、最大动力输出、最小动力输出及至少三个定位控制，其中起停操作连续反复进行至少3次，最大动力输出、最小动力输出及至少三个定位控制时，驱动工业机器人伺服驱动系统最大动力输出连续运行1—3小时，最小动力输出连续运行1—3小时，定位控制时相邻两个定位点间距离为1—10厘米，且定位精度误差为1—10丝，堵转状态下起停操作连续反复进行至少3次，起停时间间隔为3—10秒，且堵转状态下测试时，由待检测控制器和伺服电动机中其中任意一个停止工作即可完成检测，在进行检测过程中，对待检测控制器运行的电流参数、电压参数和电流、电压波形图进行采集，然后在完成检测后，待控制器静置1—10分钟后，对控制器电路进行绝缘检测和控制器电路运行参数及运行波形检测；
第四步，低温检测，完成第三步作业后，使待检测控制器和均静置10—60分钟，并使其温度与环境温度保持一直，然后通过辐照加热装置、热风机、冷风机共同运行，将检测舱内温度调整到-40℃—0℃，然后通过操控键对待检测控制器进行操控，使待检测控制器对伺服电动机在空载、满载及堵转状态下进行起停操作、最大动力输出、最小动力输出及至少三个定位控制，其中起停操作连续反复进行至少3次，最大动力输出、最小动力输出及至少三个定位控制时，驱动工业机器人伺服驱动系统最大动力输出连续运行1—3小时，最小动力输出连续运行1—3小时，定位控制时相邻两个定位点间距离为1—10厘米，且定位精度误差为1—10丝，堵转状态下起停操作连续反复进行至少3次，起停时间间隔为3—10秒，且堵转状态下测试时，由待检测控制器和伺服电动机中其中任意一个停止工作即可完成检测，在进行检测过程中，对待检测控制器运行的电流参数、电压参数和电流、电压波形图进行采集，然后在完成检测后，待控制器静置1—10分钟后，对控制器电路进行绝缘检测和控制器电路运行参数及运行波形检测；
第五步，数据汇总，将第二步、第三步和第四步检测的数据分别进行采集，并同一登记同一数据采集表中，从而获得控制器在常态、高温、低温、空载、满载、堵转及精确定位状态下的运行的各组试验参数，并以此获得待检测控制器运行性能检测结果，同时由控制电路对检测结果进行保存并远程传输至上位工作平台。
进一步的，所述的第二步、第三步和第四步中，均在检测舱内温度稳定后，方可进行检测试验。
进一步的，所述的第二步、第三步和第四步中，当伺服电动机处于堵转状态时，在进行连续驱动作业过程中，若存在伺服电动机堵转而检测的控制器未报警，伺服电动机堵转后检测的控制器未停止对伺服电动机驱动并造成伺服电动机故障，以上情况中任意一种时，则该检测的控制器为不合格品，需更换全新检测的控制器进行检测。
进一步的，所述的第二步、第三步和第四步中分别通过电磁辐射设备对伺服电动机及待检测控制器施加电磁辐射干扰，且电磁辐射设备的电磁辐射强度为待检测控制器自身电磁辐射强度的0.1—5倍，电磁辐射设备仿真范围包括高压交流电网产生的电磁场、无线通讯基站运行产生的高频电磁信号、高压交流电动机等电气设备运行产生的感性震荡电磁场中的任意一种或任意几种共同使用。
本发明设备结构简单，通用性强，可操作性强，数据检测精度高，可充对控制器在各种运行状态下的运行参数进行仿真检测，且仿真度高，检测结果与实际运行情况相似度高，从而达到在极大的降低检测作业成本和劳动强度的同时，有效的提高检测作业效率和检测精度的目的。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明方法流程图。
具体实施方式
如图1所示一种工业机器人用控制器性能测试系统，包括承载基座1、工作台2、数据采集电路3、检测舱4、辐照加热装置5、热风机6、冷风机7、频率响应分析仪8、波形发生器9、可控硅开关10、操控键11、显示器12、伺服电动机13及待检测控制器14，承载基座1为横截面为矩形的密闭腔体结构，承载基座1内设至少一条隔板15，并通过隔板15将承载基座1内部分割为至少两个承载腔16，工作台2通过升降驱动机构17与承载基座1上端面连接，且工作台2、升降驱动机构17及承载基座1间相互同轴分布，工作台2上表面均布若干导向轨18，且各导向轨18均嵌于工作台2上表面，检测舱4、热风机6、冷风机7、频率响应分析仪8、波形发生器9、操控键11、显示器12、伺服电动机13及待检测控制器14均通过导向轨18安装在工作台2上表面，检测舱4为密闭腔体结构，辐照加热装置5至少两个，并环绕检测舱4轴线均布在检测舱4内表面，热风机6、冷风机7、伺服电动机13及待检测控制器14均嵌于检测舱4内，且热风机6、冷风机7均至少两个，并环绕伺服电动机13及待检测控制器14分布，数据采集电路3和可控硅开关10分别嵌于承载基座1的各承载腔16内，数据采集电路3通过可控硅开关10分别与辐照加热装置5、热风机6、冷风机7、频率响应分析仪8、波形发生器9、操控键11、显示器12及待检测控制器14电气连接，且待检测控制器14与伺服电动机13电气连接。
本实施例中，所述的辐照加热装置5为微波加热装置、远红外加热装置中的任意一种或两种共用，所述的数据采集电路3为基于FPGA芯片组的自动数据采集电路，且数据采集电路中另设无线数据通讯模块，所述的辐照加热装置5、热风机6、冷风机7轴线与伺服电动机13及待检测控制器14轴线呈0°—90°夹角。
此外，所述的检测舱4和承载腔16内表面均设电磁屏蔽层。
一种工业机器人用控制器性能测试系统的试验方法，包括如下步骤：
第一步，设备组装，首先将待检测控制器安装到检测舱内定位并与伺服电动机，然后将各设备间进行电气连接；
第二步，常温检测，完成第一步作业后，通过辐照加热装置、热风机、冷风机共同运行，将检测舱内温度调整到20℃—30℃，然后通过操控键对待检测控制器进行操控，使待检测控制器对伺服电动机在空载、满载及堵转状态下进行起停操作、最大动力输出、最小动力输出及至少三个定位控制，其中起停操作连续反复进行至少3次，最大动力输出、最小动力输出及至少三个定位控制时，驱动工业机器人伺服驱动系统最大动力输出连续运行1—3小时，最小动力输出连续运行1—3小时，定位控制时相邻两个定位点间距离为1—10厘米，且定位精度误差为1—10丝，堵转状态下起停操作连续反复进行至少3次，起停时间间隔为3—10秒，且堵转状态下测试时，由待检测控制器和伺服电动机中其中任意一个停止工作即可完成检测，在进行检测过程中，对待检测控制器运行的电流参数、电压参数和电流、电压波形图进行采集，然后在完成检测后，待控制器静置1—10分钟后，对控制器电路进行绝缘检测和控制器电路运行参数及运行波形检测；
第三步，高温检测，完成第二步作业后，使待检测控制器和均静置10—60分钟，并使其温度与环境温度保持一直，然后通过辐照加热装置、热风机、冷风机共同运行，将检测舱内温度调整到40℃—80℃，然后通过操控键对待检测控制器进行操控，使待检测控制器对伺服电动机在空载、满载及堵转状态下进行起停操作、最大动力输出、最小动力输出及至少三个定位控制，其中起停操作连续反复进行至少3次，最大动力输出、最小动力输出及至少三个定位控制时，驱动工业机器人伺服驱动系统最大动力输出连续运行1—3小时，最小动力输出连续运行1—3小时，定位控制时相邻两个定位点间距离为1—10厘米，且定位精度误差为1—10丝，堵转状态下起停操作连续反复进行至少3次，起停时间间隔为3—10秒，且堵转状态下测试时，由待检测控制器和伺服电动机中其中任意一个停止工作即可完成检测，在进行检测过程中，对待检测控制器运行的电流参数、电压参数和电流、电压波形图进行采集，然后在完成检测后，待控制器静置1—10分钟后，对控制器电路进行绝缘检测和控制器电路运行参数及运行波形检测；
第四步，低温检测，完成第三步作业后，使待检测控制器和均静置10—60分钟，并使其温度与环境温度保持一直，然后通过辐照加热装置、热风机、冷风机共同运行，将检测舱内温度调整到-40℃—0℃，然后通过操控键对待检测控制器进行操控，使待检测控制器对伺服电动机在空载、满载及堵转状态下进行起停操作、最大动力输出、最小动力输出及至少三个定位控制，其中起停操作连续反复进行至少3次，最大动力输出、最小动力输出及至少三个定位控制时，驱动工业机器人伺服驱动系统最大动力输出连续运行1—3小时，最小动力输出连续运行1—3小时，定位控制时相邻两个定位点间距离为1—10厘米，且定位精度误差为1—10丝，堵转状态下起停操作连续反复进行至少3次，起停时间间隔为3—10秒，且堵转状态下测试时，由待检测控制器和伺服电动机中其中任意一个停止工作即可完成检测，在进行检测过程中，对待检测控制器运行的电流参数、电压参数和电流、电压波形图进行采集，然后在完成检测后，待控制器静置1—10分钟后，对控制器电路进行绝缘检测和控制器电路运行参数及运行波形检测；
第五步，数据汇总，将第二步、第三步和第四步检测的数据分别进行采集，并同一登记同一数据采集表中，从而获得控制器在常态、高温、低温、空载、满载、堵转及精确定位状态下的运行的各组试验参数，并以此获得待检测控制器运行性能检测结果，同时由控制电路对检测结果进行保存并远程传输至上位工作平台。
本实施例中，所述的第二步、第三步和第四步中，均在检测舱内温度稳定后，方可进行检测试验。
本实施例中，所述的第二步、第三步和第四步中，当伺服电动机处于堵转状态时，在进行连续驱动作业过程中，若存在伺服电动机堵转而检测的控制器未报警，伺服电动机堵转后检测的控制器未停止对伺服电动机驱动并造成伺服电动机故障，以上情况中任意一种时，则该检测的控制器为不合格品，需更换全新检测的控制器进行检测。
本实施例中，所述的第二步、第三步和第四步中分别通过电磁辐射设备对伺服电动机及待检测控制器施加电磁辐射干扰，且电磁辐射设备的电磁辐射强度为待检测控制器自身电磁辐射强度的0.1—5倍，电磁辐射设备仿真范围包括高压交流电网产生的电磁场、无线通讯基站运行产生的高频电磁信号、高压交流电动机等电气设备运行产生的感性震荡电磁场中的任意一种或任意几种共同使用。
本发明设备结构简单，通用性强，可操作性强，数据检测精度高，可充对控制器在各种运行状态下的运行参数进行仿真检测，且仿真度高，检测结果与实际运行情况相似度高，从而达到在极大的降低检测作业成本和劳动强度的同时，有效的提高检测作业效率和检测精度的目的。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种工业机器人用控制器性能测试系统，其特征在于：所述新型工业机器人用控制器性能测试系统包括承载基座、工作台、数据采集电路、检测舱、辐照加热装置、热风机、冷风机、频率响应分析仪、波形发生器、可控硅开关、操控键、显示器、伺服电动机及待检测控制器，所述的承载基座为横截面为矩形的密闭腔体结构，承载基座内设至少一条隔板，并通过隔板将承载基座内部分割为至少两个承载腔，所述的工作台通过升降驱动机构与承载基座上端面连接，且所述的工作台、升降驱动机构及承载基座间相互同轴分布，所述的工作台上表面均布若干导向轨，且各导向轨均嵌于工作台上表面，所述的检测舱、热风机、冷风机、频率响应分析仪、波形发生器、操控键、显示器、伺服电动机及待检测控制器均通过导向轨安装在工作台上表面，所述的检测舱为密闭腔体结构，所述的辐照加热装置至少两个，并环绕检测舱轴线均布在检测舱内表面，所述的热风机、冷风机、伺服电动机及待检测控制器均嵌于检测舱内，且所述的热风机、冷风机均至少两个，并环绕伺服电动机及待检测控制器分布，所述的数据采集电路和可控硅开关分别嵌于承载基座的各承载腔内，所述的数据采集电路通过可控硅开关分别与辐照加热装置、热风机、冷风机、频率响应分析仪、波形发生器、操控键、显示器及待检测控制器电气连接，且所述的待检测控制器与伺服电动机电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种工业机器人用控制器性能测试系统，其特征在于：所述的辐照加热装置为微波加热装置、远红外加热装置中的任意一种或两种共用。
3.根据权利要求1所述的一种工业机器人用控制器性能测试系统，其特征在于：所述的数据采集电路为基于FPGA芯片组的自动数据采集电路，且数据采集电路中另设无线数据通讯模块。
4.根据权利要求1所述的一种工业机器人用控制器性能测试系统，其特征在于：所述的辐照加热装置、热风机、冷风机轴线与伺服电动机及待检测控制器轴线呈0°—90°夹角。
5.根据权利要求1所述的一种工业机器人用控制器性能测试系统，其特征在于：所述的检测舱和承载腔内表面均设电磁屏蔽层。
6.一种工业机器人用控制器性能测试系统的试验方法，其特征在于：所述新型工业机器人用控制器性能测试系统的试验方法包括如下步骤：
第一步，设备组装，首先将待检测控制器安装到检测舱内定位并与伺服电动机，然后将各设备间进行电气连接；
第二步，常温检测，完成第一步作业后，通过辐照加热装置、热风机、冷风机共同运行，将检测舱内温度调整到20℃—30℃，然后通过操控键对待检测控制器进行操控，使待检测控制器对伺服电动机在空载、满载及堵转状态下进行起停操作、最大动力输出、最小动力输出及至少三个定位控制，其中起停操作连续反复进行至少3次，最大动力输出、最小动力输出及至少三个定位控制时，驱动工业机器人伺服驱动系统最大动力输出连续运行1—3小时，最小动力输出连续运行1—3小时，定位控制时相邻两个定位点间距离为1—10厘米，且定位精度误差为1—10丝，堵转状态下起停操作连续反复进行至少3次，起停时间间隔为3—10秒，且堵转状态下测试时，由待检测控制器和伺服电动机中其中任意一个停止工作即可完成检测，在进行检测过程中，对待检测控制器运行的电流参数、电压参数和电流、电压波形图进行采集，然后在完成检测后，待控制器静置1—10分钟后，对控制器电路进行绝缘检测和控制器电路运行参数及运行波形检测；
第三步，高温检测，完成第二步作业后，使待检测控制器和均静置10—60分钟，并使其温度与环境温度保持一直，然后通过辐照加热装置、热风机、冷风机共同运行，将检测舱内温度调整到40℃—80℃，然后通过操控键对待检测控制器进行操控，使待检测控制器对伺服电动机在空载、满载及堵转状态下进行起停操作、最大动力输出、最小动力输出及至少三个定位控制，其中起停操作连续反复进行至少3次，最大动力输出、最小动力输出及至少三个定位控制时，驱动工业机器人伺服驱动系统最大动力输出连续运行1—3小时，最小动力输出连续运行1—3小时，定位控制时相邻两个定位点间距离为1—10厘米，且定位精度误差为1—10丝，堵转状态下起停操作连续反复进行至少3次，起停时间间隔为3—10秒，且堵转状态下测试时，由待检测控制器和伺服电动机中其中任意一个停止工作即可完成检测，在进行检测过程中，对待检测控制器运行的电流参数、电压参数和电流、电压波形图进行采集，然后在完成检测后，待控制器静置1—10分钟后，对控制器电路进行绝缘检测和控制器电路运行参数及运行波形检测；
第四步，低温检测，完成第三步作业后，使待检测控制器和均静置10—60分钟，并使其温度与环境温度保持一直，然后通过辐照加热装置、热风机、冷风机共同运行，将检测舱内温度调整到-40℃—0℃，然后通过操控键对待检测控制器进行操控，使待检测控制器对伺服电动机在空载、满载及堵转状态下进行起停操作、最大动力输出、最小动力输出及至少三个定位控制，其中起停操作连续反复进行至少3次，最大动力输出、最小动力输出及至少三个定位控制时，驱动工业机器人伺服驱动系统最大动力输出连续运行1—3小时，最小动力输出连续运行1—3小时，定位控制时相邻两个定位点间距离为1—10厘米，且定位精度误差为1—10丝，堵转状态下起停操作连续反复进行至少3次，起停时间间隔为3—10秒，且堵转状态下测试时，由待检测控制器和伺服电动机中其中任意一个停止工作即可完成检测，在进行检测过程中，对待检测控制器运行的电流参数、电压参数和电流、电压波形图进行采集，然后在完成检测后，待控制器静置1—10分钟后，对控制器电路进行绝缘检测和控制器电路运行参数及运行波形检测；
第五步，数据汇总，将第二步、第三步和第四步检测的数据分别进行采集，并同一登记同一数据采集表中，从而获得控制器在常态、高温、低温、空载、满载、堵转及精确定位状态下的运行的各组试验参数，并以此获得待检测控制器运行性能检测结果，同时由控制电路对检测结果进行保存并远程传输至上位工作平台。
7.根据权利要求6所述的一种工业机器人用控制器性能测试系统的试验方法，其特征在于：所述的第二步、第三步和第四步中，均在检测舱内温度稳定后，方可进行检测试验。
8.根据权利要求6所述的一种工业机器人用控制器性能测试系统的试验方法，其特征在于：所述的第二步、第三步和第四步中，当伺服电动机处于堵转状态时，在进行连续驱动作业过程中，若存在伺服电动机堵转而检测的控制器未报警，伺服电动机堵转后检测的控制器未停止对伺服电动机驱动并造成伺服电动机故障，以上情况中任意一种时，则该检测的控制器为不合格品，需更换全新检测的控制器进行检测。
9.根据权利要求6所述的一种工业机器人用控制器性能测试系统的试验方法，其特征在于：所述的第二步、第三步和第四步中分别通过电磁辐射设备对伺服电动机及待检测控制器施加电磁辐射干扰，且电磁辐射设备的电磁辐射强度为待检测控制器自身电磁辐射强度的0.1—5倍，电磁辐射设备仿真范围包括高压交流电网产生的电磁场、无线通讯基站运行产生的高频电磁信号、高压交流电动机等电气设备运行产生的感性震荡电磁场中的任意一种或任意几种共同使用。
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