CN111795817A - 一种基于多传感融合的rv减速器性能测试装置 - Google Patents

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黄国辉
刘欢
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Abstract

一种基于多传感融合的RV减速器性能测试装置，包括T型槽底板，T型槽底板上通过减速器支座固定有RV减速器，RV减速器通过电机法兰和伺服电机连接，伺服电机输出轴与RV减速器输入轴同轴连接，RV减速器的输出轴与摆臂底端连接，摆臂上开设有多个圆孔，摆臂的上端连接质量块；电机法兰、RV减速器与摆臂之间存在连通的腔体，腔体内注有润滑介质；电机法兰上开设有入油孔，摆臂上开设有出油孔，入油孔、出油孔通过油管与磨粒分析仪连接；RV减速器旁边设有的声发射传感器，RV减速器上安装有三维加速度传感器、贴片式温度传感器；本发明可对全寿命周期内RV减速器状态进行全方位跟踪检测，实时、定量评估RV减速器磨损状态，全面反映RV减速器性能。

Description

一种基于多传感融合的RV减速器性能测试装置
技术领域
本发明涉及RV减速器性能测试技术领域，尤其涉及一种基于多传感融合的RV减速器性能测试装置。
背景技术
RV减速器是新兴起的、在传统针摆行星传动的基础上发展而来的一种减速器结构，克服了一般针摆行星传动的缺点，由于具有体积小、重量轻、传动比范围大、寿命长、精度保持稳定、效率高、传动平稳等一系列优点，日益受到国内外的关注，并被广泛应用于工业机器人关节，其传动性能的好坏直接影响工业机器人的整机性能。
随着工业生产自动化和精密化程度不断提高，工业机器人的需求量也迅速增加。RV减速器的运行精度和可靠性是影响工业机器人发展的主要因素，研发和制造高性能、高可靠性的RV减速器越发重要。目前大部分RV减速器性能测试装置采集信息单一，只能检测RV减速器的寿命，无法定量评估评估减速器磨损状态，且需要拆机检查减速器状态，无法实时监测、全方位的监测RV减速器在整个寿命周期内的状态数据变化，难以满足RV减速器性能试验的要求。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种基于多传感融合的RV减速器性能测试装置，可以实时、全方位、定量监测RV减速器在整个寿命周期内的状态变化。
为了达到上述目的，本发明提出下述技术方案：
一种基于多传感融合的RV减速器性能测试装置，包括T型槽底板1，T型槽底板1上连接有减速器支座2；减速器支座2上固定有RV减速器11，RV减速器11通过电机法兰12和伺服电机13连接，伺服电机13输出轴与RV减速器11输入轴同轴连接，RV减速器11的输出轴与摆臂3底端连接，摆臂3跟随RV减速器11输出轴的旋转而摆动，摆臂3上开设有多个圆孔，摆臂3的上端连接质量块4；
所述的电机法兰12、RV减速器11与摆臂3之间存在连通的腔体，腔体内注有润滑介质；电机法兰12上开设有入油孔，摆臂3上开设有出油孔，入油孔、出油孔通过油管10与磨粒分析仪9连接。
所述的RV减速器11旁边设有声发射传感器14，声发射传感器14固定在声发射传感器支座15上，声发射传感器支座15固定在T型槽底板1上；所述的RV减速器11上安装有三维加速度传感器5、贴片式温度传感器6。
所述的伺服电机13一侧安装有圆饼式温度传感器7，同时安装有电流传感器8。
所述的质量块4根据需求通过圆孔固定在摆臂3的不同位置，或根据需求在摆臂3的不同位置固定不同数量的质量块4。
所述的基于多传感融合的RV减速器性能测试装置的信号采集流程为：通过计算机对伺服电机13进行精准实时控制，还原RV减速器11在实际使用环境中的工作状态，编码器和驱动器实时反馈伺服电机13的位置、速度及转矩信息；圆饼式温度传感器7及电流传感器8实时监测伺服电机13的温度及电流；贴片式温度传感器6、三维加速度传感器5、声发射传感器14以及磨粒分析仪9实时监测RV减速器11在实际工况下的振动、温度、声发射以及磨损情况；通过采集卡采集各传感器数据，并实时反馈至计算机，计算机对各路信号进行处理，全方位分析RV减速器11的运行状态。
所述的基于多传感融合的RV减速器性能测试装置的RV减速器性能退化评价指标建立流程为：通过贴片式温度传感器6、三维加速度传感器5、声发射传感器14、磨粒分析仪9及采集卡采集RV减速器11在实际工况下的温度、振动、声发射以及磨损情况，并实时反馈至计算机，计算机对数据进行剔除冗余、补全缺失、异常值处理的数据清洗操作，得到标准、规则、连续的信号数据，之后对数据进行特征分析；通过多源信息融合技术将各路传感器信号特征进行融合，得到RV减速器11基于多传感的性能退化特征集；通过磨粒检测仪9监测RV减速器11在不同时刻的磨损状况，将磨损情况与RV减速器性能退化特征集进行映射对比分析，优选特征指标，建立RV减速器性能退化评估指标体系，对RV减速器11在实际运行过程中进行健康评估和性能预测。
本发明相对于现有技术而言，具有以下优点：
(1)本发明通过电机法兰12将伺服电机13与RV减速器11直接连接在一起，使得伺服电机13的输出轴与RV减速器11的输入轴直接刚性连接，不需要联轴器，降低了装置的加工及安装难度，同时提高了伺服电机13的输出轴与RV减速器11输入轴的同轴度。
(2)本发明在摆臂3的不同位置上设计多个通孔，可以按照需求在摆臂3的不同位置安装不同数量的质量块4，实现对减速器施加交变载荷，可进行不同工况下的减速器寿命试验。
(3)本发明在RV减速器11上安装有三维加速度传感器5、贴片式温度传感器6，在RV减速器11旁安装有声发射传感器14，通过采集卡实时采集传感器信号，实现实时监测RV减速器11在寿命周期内的振动、温度及声发射信号；利用磨粒分析仪9实现RV减速器11内润滑介质的循环流动，通过观察润滑介质内磨粒，实时监测RV减速器11的磨损情况。
(4)本发明在伺服电机13一侧安装有圆饼式温度传感器7，同时安装有电流传感器8，实时监测伺服电机13的温度及电流变化。
附图说明
图1是本发明的轴测图一。
图2是本发明的轴测图二。
图3是本发明的信号采集流程图。
图4为本发明RV减速器性能退化评价指标建立流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
如图1、图2所示，一种基于多传感融合的RV减速器性能测试装置，包括T型槽底板1，T型槽底板1架设于地面或支架上，T型槽底板1应具有一定质量且安装平稳，使RV减速器性能测试装置在运行过程中保持稳定；T型槽底板1上通过螺栓连接有减速器支座2；减速器支座2上固定有RV减速器11，RV减速器11通过电机法兰12和伺服电机13连接，伺服电机13输出轴与RV减速器11输入轴同轴连接，使得RV减速器11可以由伺服电机13驱动，伺服电机13的输出轴与RV减速器11的输入轴直接刚性连接，不需要联轴器，降低了装置加工和安装难度，同时提高同轴度精度；RV减速器11的输出轴与摆臂3底端连接，摆臂3跟随RV减速器11输出轴的旋转而摆动，摆臂3上开设有多个圆孔，摆臂3的上端通过螺栓连接质量块4，质量块4根据需求通过圆孔固定在摆臂3的不同位置，或根据需求在摆臂3的不同位置固定不同数量的质量块4。
所述的电机法兰12、RV减速器11与摆臂3之间存在连通的腔体，腔体内注有润滑介质；电机法兰12上开设有入油孔，摆臂3上开设有出油孔，入油孔、出油孔通过油管10与磨粒分析仪9连接，利用磨粒分析仪9实现RV减速器11内润滑介质的循环流动，通过观察润滑介质内磨粒，实时监测RV减速器11的磨损情况。
所述的RV减速器11旁边设有声发射传感器14，声发射传感器14固定在声发射传感器支座15上，声发射传感器支座15通过螺栓固定在T型槽底板1上，声发射传感器14实时监测RV减速器11寿命周期内的声发射信号。
所述的RV减速器11上安装有三维加速度传感器5、贴片式温度传感器6，实现实时监测RV减速器11在寿命周期内的振动、温度信号。
所述的伺服电机13一侧安装有圆饼式温度传感器7，同时安装有电流传感器8，实时监测伺服电机13的温度及电流变化。
通常RV减速器的测试装置多采用定载，而RV减速器在实际使用过程中由于机械臂位姿的不断变化，关节上的减速器多承受变化载荷，定载下的测试数据，并不能真实反应RV减速器在实际使用环境下的真实状况，本发明在测试过程中施加交变载荷，还原机械人单关节运行状态，测试结果更反应实际情况。
如图3所示，本发明的信号采集流程为：通过计算机对伺服电机13进行精准实时控制，还原RV减速器11在实际使用环境中的工作状态，高精度编码器和驱动器实时反馈伺服电机13的位置、速度及转矩信息；圆饼式温度传感器7及电流传感器8实时监测伺服电机13的温度及电流，贴片式温度传感器6、三维加速度传感器5、声发射传感器14以及磨粒分析仪9实时监测RV减速器11在实际工况下的振动、温度、声发射以及磨损情况；通过采集卡采集各传感器数据，并实时反馈至计算机，计算机对各路信号进行处理，全方位分析RV减速器11的运行状态。
如图4所示，本发明的RV减速器性能退化评价指标建立流程为：通过贴片式温度传感器6、三维加速度传感器5、声发射传感器14、磨粒分析仪9及采集卡采集RV减速器11在实际工况下的温度、振动、声发射以及磨损情况，并实时反馈至计算机，计算机对数据进行剔除冗余、补全缺失、异常值处理的数据清洗操作，得到标准、规则、连续的信号数据，之后对数据进行特征分析；通过多源信息融合技术将各路传感器信号特征进行融合，得到RV减速器11基于多传感的性能退化特征集；通过磨粒检测仪9监测RV减速器11在不同时刻的磨损状况，将磨损情况与RV减速器性能退化特征集进行映射对比分析，优选特征指标，建立RV减速器性能退化评估指标体系，对RV减速器11在实际运行过程中进行健康评估和性能预测。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种基于多传感融合的RV减速器性能测试装置，包括T型槽底板(1)，其特征在于：T型槽底板(1)上连接有减速器支座(2)；减速器支座(2)上固定有RV减速器(11)，RV减速器(11)通过电机法兰(12)和伺服电机(13)连接，伺服电机(13)输出轴与RV减速器(11)输入轴同轴连接，RV减速器(11)的输出轴与摆臂(3)底端连接，摆臂(3)跟随RV减速器(11)输出轴的旋转而摆动，摆臂(3)上开设有多个圆孔，摆臂(3)的上端连接质量块(4)；
所述的电机法兰(12)、RV减速器(11)与摆臂(3)之间存在连通的腔体，腔体内注有润滑介质；电机法兰(12)上开设有入油孔，摆臂(3)上开设有出油孔，入油孔、出油孔通过油管(10)与磨粒分析仪(9)连接；
所述的RV减速器(11)旁边设有声发射传感器(14)，声发射传感器(14)固定在声发射传感器支座(15)上，声发射传感器支座(15)固定在T型槽底板(1)上；所述的RV减速器(11)上安装有三维加速度传感器(5)、贴片式温度传感器(6)。
2.根据权利要求1所述的一种基于多传感融合的RV减速器性能测试装置，其特征在于：所述的伺服电机(13)一侧安装有圆饼式温度传感器(7)，同时安装有电流传感器(8)。
3.根据权利要求1所述的一种基于多传感融合的RV减速器性能测试装置，其特征在于：所述的质量块(4)根据需求通过圆孔固定在摆臂(3)的不同位置，或根据需求在摆臂(3)的不同位置固定不同数量的质量块(4)。
4.根据权利要求2所述的基于多传感融合的RV减速器性能测试装置的信号采集流程，其特征在于：通过计算机对伺服电机(13)进行精准实时控制，还原RV减速器(11)在实际使用环境中的工作状态，编码器和驱动器实时反馈伺服电机(13)的位置、速度及转矩信息；圆饼式温度传感器(7)及电流传感器(8)实时监测伺服电机(13)的温度及电流；贴片式温度传感器(6)、三维加速度传感器(5)、声发射传感器(14)以及磨粒分析仪(9)实时监测RV减速器(11)在实际工况下的振动、温度、声发射以及磨损情况；通过采集卡采集各传感器数据，并实时反馈至计算机，计算机对各路信号进行处理，全方位分析RV减速器(11)的运行状态。
5.根据权利要求1所述的基于多传感融合的RV减速器性能测试装置的RV减速器性能退化评价指标建立流程，其特征在于：通过贴片式温度传感器(6)、三维加速度传感器(5)、声发射传感器(14)、磨粒分析仪(9)及采集卡采集RV减速器(11)在实际工况下的温度、振动、声发射以及磨损情况，并实时反馈至计算机，计算机对数据进行剔除冗余、补全缺失、异常值处理的数据清洗操作，得到标准、规则、连续的信号数据，之后对数据进行特征分析；通过多源信息融合技术将各路传感器信号特征进行融合，得到RV减速器(11)基于多传感的性能退化特征集；通过磨粒检测仪(9)监测RV减速器(11)在不同时刻的磨损状况，将磨损情况与RV减速器性能退化特征集进行映射对比分析，优选特征指标，建立RV减速器性能退化评估指标体系，对RV减速器(11)在实际运行过程中进行健康评估和性能预测。
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