CN111189371B - 一种直线导轨安装精度检测装置及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直线导轨安装精度检测装置及其检测方法，涉及到导轨副检测技术领域，用于检测导轨副的安装精度，导轨副的导轨安装在一底座上，还包括执行机构、涨紧带轮、同步带、伺服电机和驱动带轮，底座水平设置，底座的上表面上设有两导轨副，两导轨副平行设置，两导轨副的滑块上端固定地设有执行机构，底座的一端设有伺服电机，伺服电机上设有驱动带轮，伺服电机驱动驱动带轮，底座的另一端设有涨紧带轮，同步带连接涨紧带轮、驱动带轮和执行机构。结构简单、可操作性较高，能够真实的反应导轨的安装精度。

Description

一种直线导轨安装精度检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及到导轨副检测技术领域，尤其涉及到一种直线导轨安装精度检测装置及其检测方法。
背景技术
现有技术条件下，在直线范围内实现高精度往复运动，通常使用伺服电机与同步带轮、齿轮齿条或丝杆等机械机构连接作为驱动装置，以直线导轨、圆导轨等相关装置作为直线导向装置。导轨的加工和安装精度直接决定直线往复运动机构的定位精度。导轨的加工精度可由导轨供应厂商保证，但是导轨的安装精度则由安装工人保证。
在导轨副的实际使用中，通常是两根导轨并行使用，保证负载平台的可靠性。导轨的安装过程中，保证导轨的平行度要求非常重要，若平行度不满足要求，负载平台在往复运动过程中，阻力会呈几何倍增加，速度越高，阻力越大。轻则导致导轨副精度下降、寿命缩短和电机过载、报警，重则导致负载平台无法正常工作，使得整个设备无法正常运行，降低设备的生产效率，增加设备维护的工作量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直线导轨安装精度检测装置及其检测方法，用于解决上述技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种直线导轨安装精度检测装置的检测方法，用于检测导轨副的安装精度，所述导轨副的导轨安装在一底座上，所述直线导轨安装精度检测装置包括执行机构、涨紧带轮、同步带、伺服电机和驱动带轮，所述底座水平设置，所述底座的上表面上设有两所述导轨副，两所述导轨副平行设置，两所述导轨副的滑块上固定地设有所述执行机构，所述底座的一端设有所述伺服电机，所述伺服电机上设有所述驱动带轮，所述伺服电机驱动所述驱动带轮，所述底座的另一端设有所述涨紧带轮，所述同步带连接所述涨紧带轮、所述驱动带轮和所述执行机构；还包括伺服电机控制系统，所述伺服电机控制系统与所述伺服电机连接；所述伺服电机具有编码器和驱动器，所述驱动器与所述编码器连接；
所述检测方法包括：
S1、在两所述导轨副的导轨上确定起点位置，根据两所述导轨副的有效行程确定终点位置；
S2、伺服电机控制系统控制所述伺服电机以恒定扭矩控制所述执行机构由所述起点位置运动至所述终点位置，通过观察所述伺服电机上的编码器获取所述执行机构的速度、所述执行机构的位移和所述执行机构的运行时间；
S3、所述执行机构回到所述起点位置，所述伺服电机以恒定的转动速度控制所述执行机构由所述起点位置运动至所述终点位置，通过观察所述编码器获取所述执行机构的第一速度、所述执行机构的第一位移和所述执行机构的第一运行时间；
S4、根据所述第一速度、所述第一位移和所述第一运行时间，绘制出所述执行机构运行过程中的实时运动-负载动态曲线；
S5、过滤删除所述有效行程中的异常值并计算出所述伺服电机的基准负载，然后根据所述基准负载计算两所述导轨副的许用综合负载率的范围；
S6、根据所述实时运动-负载动态曲线判断两所述导轨副安装的异常位置。
作为优选，在绘制出所述实时运动-负载动态曲线后，对所述实时运动-负载动态曲线进行滤波平滑处理。
作为进一步的优选，所述许用综合负载率的范围在所述伺服电机的所述基准负载的±20％范围内。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明中的检测方法利用伺服电机控制伺服电机便可实现，简单易行，相对于依靠单独的检测装置或仪器，结构简单、可操作性较高，降低检测成本；与传统人工测量或依赖相关的检测设备相比，减少了检测设备的装卸过程，减少检测时间、排除了检测装置自身精度对检测结果的影响，提高检测效率，提高检测精度；由于通过伺服电机上的驱动器采集数据，采集的数据源于实际工况，检测结果的准确性较高；且伺服电机实时动态调整速度与扭矩的依据是实时运动-负载动态曲线，实时运动-负载动态曲线真实的反应导轨的安装精度。
附图说明
图1是本发明中直线导轨安装精度检测装置的结构示意图；
图2是本发明中执行机构在两导轨副的有效行程内的运动-负载动态曲线示意图。
图中：1、底座；2、导轨副；3、执行机构；4、涨紧带轮；5、同步带；6、伺服电机；7、驱动带轮。
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说明，但不作为本发明的限定。
图1是本发明中直线导轨安装精度检测装置的结构示意图，图2是本发明中执行机构在两导轨副的有效行程内的运动-负载动态曲线示意图。请参见图1至图2所示，示出了一种较佳实施例，示出的一种直线导轨安装精度检测装置，用于检测导轨副2的安装精度，导轨副2中的导轨设置在一底座1上，还包括执行机构3、涨紧带轮4、同步带5、伺服电机6和驱动带轮7，底座1水平设置，底座1的上表面上设有两导轨副2，两导轨副2平行设置，两导轨副2的滑块上固定地设有执行机构3，底座1的一端设有伺服电机6，伺服电机6上设有驱动带轮7，伺服电机6驱动驱动带轮7，底座1的另一端设有涨紧带轮4，同步带5连接涨紧带轮4、驱动带轮7和执行机构3。本实施例中，由伺服电机控制系统控制伺服电机6，伺服电机6带动驱动带轮7转动，驱动带轮7通过同步带5带动执行机构3在两导轨副2上滑动。
进一步，作为一种较佳的实施方式，直线导轨安装精度检测装置还包括伺服电机控制系统(图中未示出)，伺服电机控制系统与伺服电机6连接。本实施例中，可以通过伺服电机控制系统设置伺服电机6的不同参数，使得执行机构3在有效行程范围内作往复循环直线运动。伺服电机控制系统由伺服电机驱动器、PLC、继电器、直流电源、上位机、驱动器控制软件等一系列硬件和软件组成。
进一步，作为一种较佳的实施方式，伺服电机6具有编码器(图中未示出)和驱动器(图中未示出)，驱动器与编码器连接。本实施例中的编码器和驱动器用于采集伺服电机6的电机扭矩、速度、电流、相对位置等参数，结合相关算法，筛除过滤异常数据，最终绘制出运动-负载动态曲线。
下面说明本发明较佳的检测方法，检测方法包括：
S1、在两导轨副2的导轨上确定起点位置，根据两导轨副2的有效行程确定终点位置。
S2、伺服电机6以恒定扭矩控制执行机构3由起点位置运动至终点位置，通过观察伺服电机6上的编码器获取执行机构3的速度(速度用v1表示)、执行机构3的位移(位移用x1表示)和执行机构3的运行时间(运行时间用t1表示)。
S3、执行机构3回到起点位置，伺服电机6以恒定速度控制执行机构3由起点位置运动至终点位置，通过观察编码器获取执行机构3的第一速度(第一速度用v2表示)、执行机构3的第一位移(第一位移用x2表示)和执行机构3的第一运行时间(第一运行时间用t2表示)。
S4、根据第一速度、第一位移和第一运行时间，绘制出执行机构运行过程中的实时运动-负载动态曲线。本实施例中，伺服电机控制系统用于控制伺服电机6工作，实时运动-负载动态曲线的水平坐标代表导轨副2有效行程的距离，纵坐标代表伺服电机6的综合负载率，其纵坐标值越小，表示对应导轨副2行程位置的阻力越小。纵坐标值越大，表示对应导轨副2行程位置的阻力越大。本实施例中，根据此实时运动-负载动态曲线便可判断出两导轨副2的安装精度是否满足要求，也可准确找出不满足安装要求的位置或区域。
S5、过滤删除有效行程中的异常值并计算出伺服电机6的基准负载，然后根据基准负载计算两导轨副2的许用综合负载率的范围。本实施例中，在导轨的有效行程内，可计算出伺服电机6的综合负载，将该综合负载标定为基准负载，当在某一段有效行程内，伺服电机6的许用综合负载率超出基准负载的±20％范围时，即可判断出此范围内导轨安装精度异常，需重新调整导轨的平行度。调整安装完毕后，可重复上述过程，再次判断导轨有效行程范围内的许用综合负载率是否在基准负载的±20％范围内，若不超出±20％的范围，即可判断导轨的安装满足使用要求。
S6、根据实时运动-负载动态曲线判断两导轨副2安装的异常位置。本实施例中，通过实时运动-负载动态曲线判断导轨副安装2的异常位置的方法为：一、依据恒定扭矩方式运行的dv1/dt1-x1动态曲线判断安装异常位置x1e，异常位置x1e的dv1/dt1抖动明显。二、依据恒定速度方式运行的T-x2动态曲线判断安装异常点位置x2 e，异常点位置x2 e的T抖动明显。
进一步，作为一种较佳的实施方式，在绘制出实时运动-负载动态曲线后，并对实时运动-负载动态曲线进行滤波平滑处理，便于后续工作中对实时运动-负载动态曲线的分析与判断。
进一步，作为一种较佳的实施方式，许用综合负载率的范围在伺服电机6的基准负载的±20％范围内。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种直线导轨安装精度检测装置的检测方法，用于检测导轨副的安装精度，所述导轨副的导轨安装在一底座上，其特征在于，所述直线导轨安装精度检测装置包括执行机构、涨紧带轮、同步带、伺服电机和驱动带轮，所述底座水平设置，所述底座的上表面上设有两所述导轨副，两所述导轨副平行设置，两所述导轨副的滑块上固定地设有所述执行机构，所述底座的一端设有所述伺服电机，所述伺服电机上设有所述驱动带轮，所述伺服电机驱动所述驱动带轮，所述底座的另一端设有所述涨紧带轮，所述同步带连接所述涨紧带轮、所述驱动带轮和所述执行机构；还包括伺服电机控制系统，所述伺服电机控制系统与所述伺服电机连接；所述伺服电机具有编码器和驱动器，所述驱动器与所述编码器连接；
所述检测方法包括：
S1、在两所述导轨副的导轨上确定起点位置，根据两所述导轨副的有效行程确定终点位置；
S2、伺服电机控制系统控制所述伺服电机以恒定扭矩控制所述执行机构由所述起点位置运动至所述终点位置，通过观察所述伺服电机上的编码器获取所述执行机构的速度、所述执行机构的位移和所述执行机构的运行时间；
S3、所述执行机构回到所述起点位置，所述伺服电机以恒定的转动速度控制所述执行机构由所述起点位置运动至所述终点位置，通过观察所述编码器获取所述执行机构的第一速度、所述执行机构的第一位移和所述执行机构的第一运行时间；
S4、根据所述第一速度、所述第一位移和所述第一运行时间，绘制出所述执行机构运行过程中的实时运动-负载动态曲线；
S5、过滤删除所述有效行程中的异常值并计算出所述伺服电机的基准负载，然后根据所述基准负载计算两所述导轨副的许用综合负载率的范围；
S6、根据所述实时运动-负载动态曲线判断两所述导轨副安装的异常位置。
2.如权利要求1所述的直线导轨安装精度检测装置的检测方法，其特征在于，在绘制出所述实时运动-负载动态曲线后，对所述实时运动-负载动态曲线进行滤波平滑处理。
3.如权利要求2所述的直线导轨安装精度检测装置的检测方法，其特征在于，所述许用综合负载率的范围在所述伺服电机的所述基准负载的±20％范围内。
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