CN209356178U - 一种舵机测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种舵机测试装置，其包括有机座，机座上固定有伺服电机，舵机安装于机座上，且舵机的输出轴与伺服电机的转轴传动连接，舵机测试装置还包括有：伺服驱动器，用于控制伺服电机按预设扭矩运转或者掉电；波形发生器，用于为舵机加载PWM信号；电流探头，用于获取舵机运转时的电流；温度采集器，用于采集舵机运转时的温度；计算机，用于向伺服驱动器设置伺服电机的运转扭矩、向波形发生器设置PWM信号参数、接收电流探头获取的电流信号、接收温度采集器采集的温度数据以及接收伺服电机的编码器反馈的角位置信号。本实用新型采用了综合测试的系统结构，使得测试结果更加准确、严谨，同时结构简单、成本较低。

Description

一种舵机测试装置

技术领域

本实用新型涉及舵机，尤其涉及一种舵机测试装置。

背景技术

舵机是一种角度伺服系统，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前在机器人领域中已经得到了普遍应用。舵机接收PWM信号，将其转换为对应的输出轴角度指令，与角度传感器的反馈相比，进行闭环控制。它包含了电机、传感器和控制器，是一个完整的伺服系统。

对于舵机这种伺服系统的测试，涵盖了动作速度、输出力矩、定位时间、电流消耗、温升等多个维度。公开号为CN104515534A的中国专利申请提出了一种多参数舵机测量仪，可以检测舵机的行程、速度、死区、扭矩等参数；公开号为CN103076195A的中国专利申请公布了一种舵机测试仪及其测试方法，其使用工控机、磁粉制动器等设备对舵机进行测试。

然而，在上述现有技术中，存在以下问题：首先，舵机的这些项目进行严谨的测试需要的专门的仪器，且多个项目的测试条件是需要复合测试的，公开号为CN104515534A的中国专利申请提出的测试方法，只能简单的对单个项目进行测试，从测试手段和测试数据的采集方法来看，不是严谨的测试方式。其次，公开号为CN103076195A的中国专利申请提出的测试方法使用工控计算机、光电编码器、扭矩传感器、磁粉制动器等专业仪器测试舵机的输出，由于光电编码器、扭矩传感器及磁粉制动器本身具有较大惯量，本身对舵机的动态响应带来额外的影响，整个测试系统不适合目前机器人使用的较小体积和扭矩的舵机的测试，且整个测试系统成本较高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种使用伺服电机作为舵机的负载加载装置，配合电流探头、波形发生器及温度采集器的共同作用，有助于实现对舵机的虚位、空载速度、带载速度、定位精度、动作电流、堵转转矩、堵转电流、温升等项目进行综合测试的装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案。

一种舵机测试装置，其包括有机座，所述机座上固定有伺服电机，所述舵机安装于所述机座上，且所述舵机的输出轴与所述伺服电机的转轴传动连接，所述舵机测试装置还包括有：一伺服驱动器，电性连接于所述伺服电机，所述伺服驱动器用于控制所述伺服电机按预设扭矩运转或者掉电；一波形发生器，电性连接于所述舵机，所述波形发生器用于为所述舵机加载PWM信号；一电流探头，电性连接于所述舵机，所述电流探头用于获取所述舵机运转时的电流；一温度采集器，用于采集所述舵机运转时的温度；一计算机，所述伺服驱动器、波形发生器、温度采集器和伺服电机的编码器分别电性连接于所述计算机，所述电流探头获取的电流信号传输至所述计算机，所述计算机用于向所述伺服驱动器设置所述伺服电机的运转扭矩、向所述波形发生器设置PWM信号参数、接收所述电流探头获取的电流信号、接收所述温度采集器采集的温度数据以及接收所述伺服电机的编码器反馈的角位置信号。

优选地，所述机座上固定有相互平行的电机支撑板和法兰板，所述伺服电机固定于所述电机支撑板上，所述舵机安装于所述法兰板上。

优选地，所述舵机的输出轴与所述伺服电机的转轴通过一联轴器连接。

优选地，所述联轴器为膜片联轴器。

优选地，还包括有一示波器，所述电流探头的输出端和所述波形发生器的输出端分别电性连接于所述示波器，所述示波器的输出端电性连接于所述计算机，所述示波器用于显示所述电流探头和所述波形发生器输出信号的波形，以及将所述电流探头获取的电流信号传输至计算机。

本实用新型公开的舵机测试装置中，将伺服电机固定于机座上，并作为所述舵机的负载使用，测试过程中，只需向所述伺服电机加载扭矩控制，即可令舵机进入带载、空载等状态，通过向所述伺服驱动器设置所述伺服电机的运转扭矩、向所述波形发生器设置PWM信号参数，同时获取所述电流探头、温度采集器和伺服电机编码器的反馈信号，即可实现对对舵机的虚位、空载速度、带载速度、定位精度、动作电流、堵转转矩、堵转电流、温升等项目的综合测试，相比现有技术而言，本实用新型采用了综合测试的系统结构，使得测试结果更加准确、严谨，同时结构简单、成本较低，适合在舵机测试领域推广应用。

附图说明

图1为舵机测试装置的组成框图；

图2为机座、伺服电机和舵机的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作更加详细的描述。

本实用新型公开了一种舵机测试装置，结合图1和图2所示，其包括有机座1，所述机座1上固定有伺服电机2，所述舵机3安装于所述机座1上，且所述舵机3的输出轴与所述伺服电机2的转轴传动连接，所述舵机测试装置还包括有：

一伺服驱动器4，电性连接于所述伺服电机2，所述伺服驱动器4用于控制所述伺服电机2按预设扭矩运转或者掉电；

一波形发生器5，电性连接于所述舵机3，所述波形发生器5用于为所述舵机3加载PWM信号；

一电流探头6，电性连接于所述舵机3，所述电流探头6用于获取所述舵机3运转时的电流；

一温度采集器7，用于采集所述舵机3运转时的温度；

一计算机8，所述伺服驱动器4、波形发生器5、温度采集器7和伺服电机2的编码器分别电性连接于所述计算机8，所述电流探头6获取的电流信号传输至所述计算机8，所述计算机8用于向所述伺服驱动器4设置所述伺服电机2的运转扭矩、向所述波形发生器5设置PWM信号参数、接收所述电流探头6获取的电流信号、接收所述温度采集器7采集的温度数据以及接收所述伺服电机2的编码器反馈的角位置信号。

上述舵机测试装置中，将伺服电机2固定于机座1上，并作为所述舵机3的负载用，测试过程中，只需向所述伺服电机2加载扭矩控制，即可令舵机3进入带载、空载等状态，通过向所述伺服驱动器4设置所述伺服电机2的运转扭矩、向所述波形发生器5设置PWM信号参数，同时获取所述电流探头6、温度采集器7和伺服电机2编码器的反馈信号，即可实现对对舵机的虚位、空载速度、带载速度、定位精度、动作电流、堵转转矩、堵转电流、温升等项目的综合测试，相比现有技术而言，本实用新型采用了综合测试的系统结构，使得测试结果更加准确、严谨，同时结构简单、成本较低，适合在舵机测试领域推广应用。

为了实现支撑固定，所述机座1上固定有相互平行的电机支撑板9和法兰板10，所述伺服电机2固定于所述电机支撑板9上，所述舵机3安装于所述法兰板10上。

本实施例中，所述舵机3的输出轴与所述伺服电机2的转轴通过一联轴器11连接。进一步地，所述联轴器11为膜片联轴器。

作为一种优选方式，本实施例还包括有一示波器12，所述电流探头6的输出端和所述波形发生器5的输出端分别电性连接于所述示波器12，所述示波器12的输出端电性连接于所述计算机8，所述示波器12用于显示所述电流探头6和所述波形发生器5输出信号的波形，以及将所述电流探头6获取的电流信号传输至计算机8。该示波器12有助于用户观察电流探头6采集的信号波形，以及显示所述波形发生器5输出的脉冲波形信号，此外，该示波器12还可以将电流探头6采集的信号进行初步处理(例如模数转换等)之后上传至计算机8。

为了更好地描述本实用新型的技术方案，本实用新型还涉及一种舵机测试方法，结合图1和图2所示，该方法基于一装置实现，所述装置包括有机座1，所述机座1上固定有伺服电机2，所述舵机3安装于所述机座1上，且所述舵机3的输出轴与所述伺服电机2的转轴传动连接，所述舵机测试装置还包括有一伺服驱动器4、一波形发生器5、一电流探头6、一温度采集器7及一计算机8，所述伺服驱动器4电性连接于所述伺服电机2，所述波形发生器5电性连接于所述舵机3，电流探头6电性连接于所述舵机3，所述伺服驱动器4、波形发生器5、温度采集器7和伺服电机2的编码器分别电性连接于所述计算机8，所述方法包括如下步骤：

步骤S1，所述计算机8向所述波形发生器5设置PWM信号参数，以及向所述伺服驱动器4设置所述伺服电机2的运转扭矩；

步骤S2，所述伺服驱动器4根据所述计算机8设置的运转扭矩控制所述伺服电机2运转或者掉电，所述波形发生器5根据所述计算机8设置的PWM信号参数向所述舵机3加载PWM信号；

步骤S3，所述电流探头6获取的电流信号、所述温度采集器7采集的温度数据以及所述伺服电机2的编码器反馈的角位置信号分别传输至所述计算机8。

上述方法中，对所述步骤S1进行参数设置后，利用所述步骤S2至步骤S3执行虚位测试过程、空载速度测试过程、空载阶跃速度测试过程、空载定位精度测试过程、带载速度测试过程、带载阶跃速度测试过程、带载阶跃电流曲线测试过程、堵转转矩测试过程、堵转电流测试过程和温升测试过程，其中：

所述虚位测试过程中，所述波形发生器5向所述舵机3输出1500us脉宽信号，此时所述舵机3的位置锁定，所述伺服电机2向所述舵机3的输出轴加载+-1Kg.cm扭矩，所述计算机8通过所述伺服电机2的编码器反馈数据采集所述舵机3正反方向的最大偏移角度曲线；

所述空载速度测试过程中，令所述伺服电机2非使能，所述波形发生器5向所述舵机3加载1100us至1900us的阶跃脉宽信号，所述计算机8通过所述伺服电机2的编码器反馈数据采集所述舵机3在达到最高速度后扫过45度角的时间；

所述空载阶跃速度测试过程中，令所述伺服电机2非使能，所述波形发生器5向所述舵机3加载1100us至1900us的阶跃脉宽信号，所述计算机8通过所述伺服电机2的编码器反馈数据采集从信号发生跳变到所述舵机3输出轴停止并稳定的时间-位置曲线；

所述空载定位精度测试过程中，令所述伺服电机2非使能，所述波形发生器5反复向所述舵机3加载1500/1100/1900us脉宽信号，所述计算机8通过所述伺服电机2的编码器反馈数据采集所述舵机3的重复定位精度；

所述带载速度测试过程中，将所述伺服电机2设定为转矩模式，所述伺服电机2向所述舵机3的输出轴加负载-5Kg.cm扭矩，所述波形发生器5向所述舵机3加载1100us至1900us的阶跃脉宽信号，所述计算机8通过所述伺服电机2的编码器反馈数据采集所述舵机3在达到最高速度后扫过45度角的时间；

所述带载阶跃速度测试过程中，将所述伺服电机2设定为转矩模式，所述伺服电机2向所述舵机3的输出轴加负载-5Kg.cm扭矩，所述波形发生器5向所述舵机3加载1100us至1900us的阶跃脉宽信号，所述计算机8通过所述伺服电机2的编码器反馈数据采集从信号发生跳变到所述舵机3输出轴停止并稳定的时间-位置曲线；

所述带载阶跃电流曲线测试过程中，将所述伺服电机2设定为转矩模式，所述伺服电机2向所述舵机3输出轴加负载-5Kg.cm扭矩，所述波形发生器5向所述舵机3加载1100us至1900us的阶跃脉宽信号，所述计算机8通过电流探头6和示波器12采集从信号发生跳变到所述舵机3输出轴停止并稳定的时间-电流曲线；

所述堵转转矩测试过程中，将所述伺服电机2位置锁定，所述波形发生器5向所述舵机3加载1100us至1900us的阶跃脉宽信号，若所述舵机3的最大扭矩小于所述伺服电机2的最大扭矩，则所述舵机3处于堵转状态，所述计算机8通过所述伺服驱动器4采集所述舵机3在堵转时的转矩；

所述堵转电流测试过程中，将所述伺服电机2位置锁定，所述波形发生器5向所述舵机3加载1100us至1900us的阶跃脉宽信号，若所述舵机3的最大扭矩小于所述伺服电机2的最大扭矩，则所述舵机3处于堵转状态，所述计算机8通过电流探头6和示波器12采集所述舵机3在堵转时的电流曲线；

所述温升测试过程中，所述伺服电机2向所述舵机3的输出轴加载单向2Kg.cm扭矩，所述波形发生器5以1Hz的频率反复向所述舵机3加载1100/1900us脉宽信号，并持续240秒，所述计算机8通过所述温度采集器7测量240秒时所述舵机3的表面温度。

本实用新型公开的舵机测试装置，其相比现有技术而言的有益效果在于，首先，本实用新型使用伺服电机模拟加载转矩、获取舵机输出轴位置，具有精度高、结构紧凑、成本低等特点。同时伺服电机涵盖了很宽的功率段和惯量范围，可以满足从微型舵机到巨型舵机的测试需求；其次，本实用新型使用电流探头和示波器采集舵机的工作电流，配合伺服电机对舵机进行灵活的加载，可以测试舵机在各种工况下的电流消耗情况，为舵机应用系统的电源选择提供参考；此外，本实用新型使用任意波形发生器模拟舵机的PWM控制信号，可以精确的给定舵机控制信号，配和伺服电机对舵机进行持续的加载，可以测试舵机在不同负载下的温升数据。

以上所述只是本实用新型较佳的实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本实用新型所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种舵机测试装置，其特征在于，包括有机座(1)，所述机座(1)上固定有伺服电机(2)，所述舵机(3)安装于所述机座(1)上，且所述舵机(3)的输出轴与所述伺服电机(2)的转轴传动连接，所述舵机测试装置还包括有：

一伺服驱动器(4)，电性连接于所述伺服电机(2)，所述伺服驱动器(4)用于控制所述伺服电机(2)按预设扭矩运转或者掉电；

一波形发生器(5)，电性连接于所述舵机(3)，所述波形发生器(5)用于为所述舵机(3)加载PWM信号；

一电流探头(6)，电性连接于所述舵机(3)，所述电流探头(6)用于获取所述舵机(3)运转时的电流；

一温度采集器(7)，用于采集所述舵机(3)运转时的温度；

一计算机(8)，所述伺服驱动器(4)、波形发生器(5)、温度采集器(7)和伺服电机(2)的编码器分别电性连接于所述计算机(8)，所述电流探头(6)获取的电流信号传输至所述计算机(8)，所述计算机(8)用于向所述伺服驱动器(4)设置所述伺服电机(2)的运转扭矩、向所述波形发生器(5)设置PWM信号参数、接收所述电流探头(6)获取的电流信号、接收所述温度采集器(7)采集的温度数据以及接收所述伺服电机(2)的编码器反馈的角位置信号。

2.如权利要求1所述的舵机测试装置，其特征在于，所述机座(1)上固定有相互平行的电机支撑板(9)和法兰板(10)，所述伺服电机(2)固定于所述电机支撑板(9)上，所述舵机(3)安装于所述法兰板(10)上。

3.如权利要求1所述的舵机测试装置，其特征在于，所述舵机(3)的输出轴与所述伺服电机(2)的转轴通过一联轴器(11)连接。

4.如权利要求3所述的舵机测试装置，其特征在于，所述联轴器(11)为膜片联轴器。

5.如权利要求1所述的舵机测试装置，其特征在于，还包括有一示波器(12)，所述电流探头(6)的输出端和所述波形发生器(5)的输出端分别电性连接于所述示波器(12)，所述示波器(12)的输出端电性连接于所述计算机(8)，所述示波器(12)用于显示所述电流探头(6)和所述波形发生器(5)输出信号的波形，以及将所述电流探头(6)获取的电流信号传输至计算机(8)。