CN108414224A - 一种用于电动执行机构机械磨损的实时检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于电动执行机构机械磨损的实时检测装置及方法，通过两个编码器一定时间范围T内分别根据电机输出轴的位移获得脉冲数N1、减速器输出轴的位移获得脉冲数N2，根据电机输出轴到减速箱输出轴之间的机械传动总减速比Q，在STM32系列单片机计算机械传动在时间范围T内的固有误差ΔN，当ΔN达到一定值时即可视为机械磨损过大，系统发出报警提醒用户注意。本发明可以实时对电动执行机构减速箱内零部件的磨损情况进行检测，提醒用户对运行状态的执行机构及时进行维护维修和更换，同时可以将A/B编码器的脉冲信号作为电机和减速器输出轴的速度检测信号。

Description

一种用于电动执行机构机械磨损的实时检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于电动执行机构机械磨损的实时检测装置。

背景技术

电动执行机构主要是由电机、减速器和电控单元三部分构成。电动执行机构主要参数：力矩和速度都是通过减速器进行传动和转换的。目前电动执行机构减速器的主要减速方式有以下几种：蜗轮蜗杆减速、行星齿轮减速、平齿轮减速和谐波齿轮减速。在长时间工作状态下减速箱内部的传动部件，齿轮、涡轮、蜗杆会发生磨损，使得部件之间产生间隙，传输效率下降，严重时会造成电动执行机构输出力矩减小定位精度下降，甚至无法正常工作。因此，迫切需要一种能够对工作状态下的减速器的性能进行实时检测和分析的系统。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种用于电动执行机构机械磨损的实时检测装置，具体方案如下：

一种用于电动执行机构机械磨损的实时检测装置，包括：

编码器A，安装于电机输出轴，根据一定时间范围T内所述电机输出轴的位移获得脉冲数N1；

编码器B，安装于减速器输出轴，根据一定时间范围T内所述减速器输出轴的位移获得脉冲数N2；

电控单元，包括主控板，所述主控板通过脉冲信号调理模块接收所述编码器A、编码器B的脉冲，以计算机械传动在时间范围T内的固有误差。

优选的，所述主控板采用STM32系列单片机。

优选的，所述脉冲信号调理模块采用AM26C32四路差动线路接收器。

一种用于电动执行机构机械磨损的实时检测方法，包括以下步骤：

分别根据一定时间范围T内电机输出轴的位移获得脉冲数N1、减速器输出轴的位移获得脉冲数N2；

根据电机输出轴到减速箱输出轴之间的机械传动总减速比Q，计算机械传动在时间范围T内的固有误差ΔN，即ΔN＝N1/Q-N2；

当ΔN达到一定值时即可视为机械磨损过大，系统发出报警提醒用户注意。

本发明提供的用于电动执行机构机械磨损的实时检测装置及方法实时对电动执行机构减速箱内零部件的磨损情况进行检测，提醒用户对运行状态的执行机构及时进行维护维修和更换。同时，可以将A/B编码器的脉冲信号作为电机和减速器输出轴的速度检测信号。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例模块图；

图2为本发明实施例电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明使用两个增量式光电编码器对执行机构减速箱机械部件磨损进行检测。编码器A安装在电机轴上，编码器B安装在减速箱的蜗轮输出轴上。由于A、B编码器的线数和执行机构的减速比都是固定的，因此，在一个确定的时间范围T内，对于每一台执行机构编码器A和B的脉冲数的差值也是一个固定的参数。当电动执行机构工作时两个编码器的脉冲被同时采集到上位机主控制板的STM32的芯片进行数据分析处理。

具体的，本发明提供的一种用于电动执行机构机械磨损的实时检测方法，包括以下步骤：

分别根据一定时间范围T内电机输出轴的位移获得脉冲数N1、减速器输出轴的位移获得脉冲数N2；

根据电机输出轴到减速箱输出轴之间的机械传动总减速比Q，计算机械传动在时间范围T内的固有误差ΔN，即ΔN＝N1/Q-N2；

当ΔN达到一定值时即可视为机械磨损过大，系统发出报警提醒用户注意。

如图1、2所示，本发明提供的一种用于电动执行机构机械磨损的实时检测装置，其特征在于包括：

编码器A，安装于电机输出轴，根据一定时间范围T内所述电机输出轴的位移获得脉冲数N1；

编码器B，安装于减速器输出轴，根据一定时间范围T内所述减速器输出轴的位移获得脉冲数N2；

电控单元，包括主控板，所述主控板通过脉冲信号调理模块接收所述编码器A、编码器B的脉冲，以计算机械传动在时间范围T内的固有误差。

本实施例中，所述主控板采用STM32系列单片机。

本实施例中，所述脉冲信号调理模块采用AM26C32四路差动线路接收器。

由于编码器A的脉冲数为N1和编码器B的脉冲数为N2是STM32实时采集的数据，STM32可根据实际需要在一定的工作周期一(几)天，一(几)周或一(几)月，采集T时间范围的N1和N2，并计算出实际误差ΔN1。当ΔN1-ΔN达到一定值时即可视为机械磨损过大，STM32发出报警提醒用户注意。ΔN1-ΔN的报警范围用户可以根据实际工况自行设置。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种用于电动执行机构机械磨损的实时检测装置，其特征在于包括：

编码器A，安装于电机输出轴，根据一定时间范围T内所述电机输出轴的位移获得脉冲数N1；

编码器B，安装于减速器输出轴，根据一定时间范围T内所述减速器输出轴的位移获得脉冲数N2；

电控单元，包括主控板，所述主控板通过脉冲信号调理模块接收所述编码器A、编码器B的脉冲，以计算机械传动在时间范围T内的固有误差。

2.如权利要求1所述的一种用于电动执行机构机械磨损的实时检测装置，其特征在于：

所述主控板采用STM32系列单片机。

3.如权利要求1所述的一种用于电动执行机构机械磨损的实时检测装置，其特征在于：

所述脉冲信号调理模块采用AM26C32四路差动线路接收器。

4.一种用于电动执行机构机械磨损的实时检测方法，其特征在于包括以下步骤：

分别根据一定时间范围T内电机输出轴的位移获得脉冲数N1、减速器输出轴的位移获得脉冲数N2；

根据电机输出轴到减速箱输出轴之间的机械传动总减速比Q，计算机械传动在时间范围T内的固有误差ΔN，即ΔN＝N1/Q-N2；

当ΔN达到一定值时即可视为机械磨损过大，系统发出报警提醒用户注意。