一种谐波减速机检测装置及其控制方法与流程

本发明涉及机械性能检测设备技术领域，尤其涉及一种谐波减速机检测装置的控制方法，以及使用该控制方法进行检测谐波减速机性能的检测装置。

背景技术：

随着高精度运动控制技术的不断发展与推广应用，能源、通讯、机床、仪器仪表、机器人、汽车、造船、纺织、冶金、常规武器、精密光学设备、印刷机构、医疗器械、作为空间传动装置和用于操纵高温高压管路以及在有原子辐射或其它有害介质条件下工作的机构等领域都需要高精度的谐波减速机。

谐波减速机主要的性能参数包括传动效率、无负载启动转矩、刚度、背隙、空程、角度传达精度以及过渡过程等，现有的谐波减速机测试系统已有能力对各项性能进行检测，但是实际装配时误差较大，在调整测试项目和测试目标时也比较费力，难以保证测试精度，而且现有检测设备在测量角位移时引入了传动轴的形变误差，导致系统误差远大于真实测量值，精确度上无法满足测试需求；关于伺服电机的性能测试，传统的检测装置同样受人为因素影响很大，尤其是在安装时同轴度方面难以进行调整，导致测试精度无法保证。另外，现有的谐波减速机测试系统的组成零件较多，造成了测试结果的偏差较大，导致整个测试系统的精度也比较低。

技术实现要素：

本发明的第一目的是提供一种操作简单、检测精度高的谐波减速机检测装置的控制方法。

本发明的第二目的是提供一种结构简单合理、检测精度高的谐波减速机检测装置。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种谐波减速机检测装置的控制方法，其中，检测装置包括机架、工作台、计算机控制台、滑轨、第一支撑座、第二支撑座、第三支撑座、第四支撑座、第一伺服电机、谐波减速机、第一联轴器、轴承、编码器、第二联轴器、负载减速机以及第二伺服电机，工作台安装在机架上，工作台为大理石平台，计算机控制台安装工作台上,滑轨安装在工作台上，滑轨上开设有多个限位孔，限位孔上配合安装有限位圆柱，限位圆柱为弹性塑胶材料制成,第一支撑座、第二支撑座、第三支撑座以及第四支撑座依次地通过底部的滑块与滑轨可移动地配合，第一伺服电机安装在第一支撑座的左侧面，谐波减速机安装在第二支撑座的圆孔中，轴承安装在第三支撑座的圆孔中，第一联轴器的输出轴与谐波减速机的一端轴孔配合，第一联轴器的输入轴贯穿轴承并与第二联轴器的输出套配合，负载减速机安装在第四支撑座的右侧面，并且负载减速机的输出轴贯穿第四支撑座的圆孔,第一伺服电机的输出轴与谐波减速机的另一端轴孔配合，编码器套在第一联轴器的输入轴上并安装在第三支撑座的右侧面上，负载减速机的输出轴与第二联轴器的输入套配合，负载减速机的输入端与第二伺服电机的输出轴连接，第二伺服电机安装在负载减速机的输入端的侧面,控制方法包括检测步骤，检测步骤包括背隙测试步骤，背隙测试步骤包括：

获取背隙测试目标理论参数的步骤；

获取谐波减速机预热信号的步骤；

谐波减速机旋转，谐波减速机旋转的圈数为背隙测试目标理论参数的预热次数；

获取谐波减速机反向旋转信号的步骤；

谐波减速机反向旋转至背隙测试目标理论参数的设定角度，谐波减速机的位置定义为a1位置；

获取谐波减速机正向旋转信号的步骤；

谐波减速机正向旋转至背隙测试目标理论参数的目标角度；

获取谐波减速机反向旋转信号的步骤；

谐波减速机反向旋转至设定角度，谐波减速机的位置定义为a2位置；

获取a2位置与a1位置的差值x1的步骤；

显示并储存差值x1的步骤。

由上述方案可见，通过获取多组角度编码器的输出值与背隙测试目标理论参数的设定角度进行对比得出的差值，根据多组差值生成的曲线可获取谐波减速机的背隙测试的结果，谐波减速机的控制速度和位置精度的准确性高，大大提高了谐波减速机检测装置的检测精度，并且谐波减速机检测装置的控制方法操作简单。

更进一步的方案是，检测步骤还包括重复性测试步骤,重复性测试步骤包括:

获取重复性测试目标理论参数的步骤；

获取谐波减速机预热信号的步骤；

谐波减速机旋转，谐波减速机旋转的圈数为重复性测试目标理论参数的预热次数；

获取谐波减速机反向旋转信号的步骤；

谐波减速机反向旋转；

获取谐波减速机正向旋转信号的步骤；

谐波减速机正向旋转至重复性测试目标理论参数的目标角度，谐波减速机的位置定义为b1位置；

获取b1位置与重复性测试目标理论参数的目标角度的差值y1的步骤;

显示并储存差值y1的步骤；

获取谐波减速机反向旋转信号的步骤；

谐波减速机反向旋转；

获取谐波减速机正向旋转信号的步骤；

谐波减速机正向旋转至重复性测试目标理论参数的目标角度，谐波减速机的位置定义为b2位置；

获取b2位置与重复性测试目标理论参数的目标角度的差值y2的步骤;

显示并储存差值y2的步骤；

计算差值y1和差值y2的标准差，显示并储存标准差。

由上述方案可见，通过获取多组b1位置、b2位置……与重复性测试目标理论参数的目标角度的差值y1、y2……，然后计算值y1、y2……的标准差，从而得出谐波减速机的重复性能精度，控制方法的操作简单，谐波减速机的控制速度、位置精度非常准确，大大提高了谐波减速机检测装置的检测精度。

更进一步的方案是，检测步骤还包括传动精度测试步骤，传动精度测试步骤包括：

获取传动精度测试目标理论参数的步骤；

获取谐波减速机反向旋转信号的步骤；

谐波减速机反向旋转至传动精度测试目标理论参数的设定角度，谐波减速机的位置定义为a'位置；

获取谐波减速机正向旋转信号的步骤；

谐波减速机正向旋转，在谐波减速机正向旋转360度的过程中，谐波减速机每旋转传动精度测试目标理论参数的目标角度时，谐波减速机的位置定义为c1位置;

获取c1位置与传动精度测试目标理论参数的目标角度的差值z1的步骤;

显示并储存差值z1的步骤。

由上述方案可见，在谐波减速机正向旋转360度的过程中，谐波减速机每旋转传动精度测试目标理论参数的目标角度时，谐波减速机的位置定义为c1位置、c2位置、c3位置……，将c1位置、c2位置、c3位置……分别与目标角度进行对比得出的差值z1、z2、z3……，并生成传动精度曲线图，从而可获取谐波减速机的传动精度测试的结果，谐波减速机的控制速度、位置精度非常准确，大大提高了谐波减速机检测装置的检测精度，并且控制方法的操作简单。

为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种谐波减速机检测装置包括机架、工作台、计算机控制台、滑轨、第一支撑座、第二支撑座、第三支撑座、第四支撑座、第一伺服电机、谐波减速机、第一联轴器、轴承、编码器、第二联轴器、负载减速机以及第二伺服电机，工作台安装在机架上，工作台为大理石平台，计算机控制台安装工作台上，滑轨安装在工作台上，滑轨上开设有多个限位孔，限位孔上配合安装有限位圆柱，限位圆柱为弹性塑胶材料制成，第一支撑座、第二支撑座、第三支撑座以及第四支撑座依次地通过底部的滑块与滑轨可移动地配合，第一伺服电机安装在第一支撑座的左侧面，谐波减速机安装在第二支撑座的圆孔中，轴承安装在第三支撑座的圆孔中，第一联轴器的输出轴与谐波减速机的一端轴孔配合，第一联轴器的输入轴贯穿轴承并与第二联轴器的输出套配合，负载减速机安装在第四支撑座的右侧面，并且负载减速机的输出轴贯穿第四支撑座的圆孔，第一伺服电机的输出轴与谐波减速机的另一端轴孔配合，编码器套在第一联轴器的输入轴上并安装在第三支撑座的右侧面上，负载减速机的输出轴与第二联轴器的输入套配合，负载减速机的输入端与第二伺服电机的输出轴连接，第二伺服电机安装在负载减速机的输入端的侧面。

更进一步的方案是，滑轨的数量为两个，两个滑轨并排设置在工作台，第一支撑座、第二支撑座、第三支撑座以及第四支撑座分别通过底部对称设置的滑块与滑轨可移动地配合。

由上述方案可见，谐波减速机检测装置在工作过程中，按照谐波减速机的安装要求安装谐波减速机并将其安装在在第二支撑座的圆孔中，打开计算机控制台的软件系统并使第一伺服电机和第二伺服电机通电，软件系统发出控制信号控制第一伺服电机和第二伺服电机开始转动，第一伺服电机通过输出轴驱动谐波减速机动作，第二伺服电机的输出轴连接负载减速机而驱动负载减速机动作，从而通过第二联轴器和第一联轴器为谐波减速机提供制动负载。在此过程中，编码器把采集到的数据不间断地发送到计算机控制台的软件系统，软件系统最终显示和储存测试结果。其中，如果需要取消谐波减速机的制动负载，只需要控制第二伺服电机停止工作即可。通过第一伺服电机控制谐波减速机旋转，以及利用负载减速机为谐波减速机提供制动负载，提高谐波减速机的控制速度和位置精度的准确性，从而进行谐波减速机的背隙测试、重复性测试以及传动精度测试，大大提高了谐波减速机检测装置的检测精度，并且结构简单合理。

附图说明

图1是本发明谐波减速机检测装置实施例的结构图。

图2是本发明谐波减速机检测装置实施例的俯视图。

图3是本发明谐波减速机检测装置的控制方法实施例的流程图。

图4是本发明谐波减速机检测装置的控制方法实施例中检测步骤的流程图。

图5是本发明谐波减速机检测装置的控制方法实施例中背隙测试步骤的流程图。

图6是本发明谐波减速机检测装置的控制方法实施例中重复性测试步骤的流程图。

图7是本发明谐波减速机检测装置的控制方法实施例中背隙测试步骤与重复性测试步骤结合为一个测试动作的流程图。

图8是本发明谐波减速机检测装置的控制方法实施例中传动精度测试步骤的流程图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

谐波减速机检测装置实施例：

参见图1和图2，谐波减速机检测装置1包括机架2、工作台3、计算机控制台4、滑轨5、第一支撑座7、第二支撑座8、第三支撑座11、第四支撑座14、第一伺服电机6、谐波减速机（未标示）、第一联轴器9、轴承（未标示）、编码器12、第二联轴器13、负载减速机15以及第二伺服电机16，工作台3安装在机架2上，工作台3为大理石平台，计算机控制台4安装工作台3上,计算机控制台4用于控制第一伺服电机6和第二伺服电机16的正反转，以及获取编码器12的输出数值，并且通过配套的软件计算出谐波减速机的相应参数。其中,计算机控制台4通过控制第二伺服电机16来驱动负载减速机15为谐波减速机提供制动负载。

滑轨5安装在工作台3上，滑轨5上开设有多个限位孔51，限位孔51上配合安装有限位圆柱52，限位圆柱52为弹性塑胶材料制成。第一支撑座7、第二支撑座8、第三支撑座11以及第四支撑14座依次地通过底部的滑块17与滑轨5可移动地配合，第一伺服电机6安装在第一支撑座7的左侧面，谐波减速机安装在第二支撑座8的圆孔中，轴承安装在第三支撑座11的圆孔中，第一联轴器9的输出轴与谐波减速机的一端轴孔配合，第一联轴器9的输入轴贯穿轴承并与第二联轴器13的输出套配合，负载减速机15安装在第四支撑座14的右侧面，并且负载减速机15的输出轴贯穿第四支撑座14的圆孔。

第一伺服电机6的输出轴与谐波减速机的另一端轴孔配合，编码器12套在第一联轴器9的输入轴上并安装在第三支撑座11的右侧面上，负载减速机15的输出轴与第二联轴器13的输入套配合，负载减速机15的输入端与第二伺服电机16的输出轴连接，第二伺服电机16安装在负载减速机15的输入端的侧面。

本实施例滑轨5的数量为两个，两个滑轨5并排设置在工作台3上，第一支撑座7、第二支撑座8、第三支撑座11以及第四支撑座14分别通过底部对称设置的滑块17与滑轨5可移动地配合。滑块17与滑轨5的形状可为本实施例的普通配合形状，也可选用燕尾槽的配合形状。

上述谐波减速机检测装置1在工作过程中，按照谐波减速机的安装要求安装谐波减速机并将其安装在在第二支撑座8的圆孔中，打开计算机控制台4的软件系统并使第一伺服电机6和第二伺服电机16通电，软件系统发出控制信号控制第一伺服电机6和第二伺服电机16开始转动，第一伺服电机6通过输出轴驱动谐波减速机动作，第二伺服电机16的输出轴连接负载减速机15而驱动负载减速机15动作，从而通过第二联轴器13和第一联轴器9为谐波减速机提供制动负载。在此过程中，编码器12把采集到的数据不间断地发送到计算机控制台4的软件系统，软件系统最终显示和储存测试结果。其中，如果需要取消谐波减速机的制动负载，只需要控制第二伺服电机16停止工作即可。通过第一伺服电机6控制谐波减速机旋转，以及利用负载减速机15为谐波减速机提供制动负载，提高谐波减速机的控制速度和位置精度的准确性，从而进行谐波减速机的背隙测试、重复性测试以及传动精度测试，大大提高了谐波减速机检测装置1的检测精度，并且结构简单合理。

谐波减速机检测装置的控制方法实施例：

参照图3，图3是谐波减速机检测装置1的控制方法的流程图，首先执行步骤s10，对谐波减速机检测装置1的第一伺服电机6、编码器12、负载减速机15和第二伺服电机16进行原点复位动作，如各控制机构完成了原点复位后，则根据谐波减速机各项性能检测的需求，执行步骤s20，进行各项性能检测的相关参数，包括第一伺服电机6和第二伺服电机16的速度、加速度、减速度、加加速度、点动速度以及精度角度参数，以及产品名、速比、检测次数、停顿时间、设定角度参数等，接着执行步骤s30，对第一伺服电机6和第二伺服电机16进行调试运行，根据步骤s20储存的参数控制第一伺服电机6和第二伺服电机16进行调试运行，如各机构调试运行正常，则表明谐波减速机检测装置1的工作状态完全准备就绪，便能对谐波减速机进行性能检测，随后执行步骤s40，检测步骤。

参照图4，图4是检测步骤s40的流程图，检测步骤s40包括背隙测试步骤s50、重复性测试步骤s60和传动精度测试步骤s70。根据实际谐波减速机性能检测的需求，可对背隙测试步骤s50、重复性测试步骤s60和传动精度测试步骤s70的控制顺序进行调整，以及对背隙测试步骤s50和重复性测试步骤s60进行结合成为一个测试动作，从而通过一个测试动作可同时能获取背隙测试和传动精度测试的测试结果。

参照图5，图5是背隙测试步骤s50的流程图，首先执行步骤s51，获取背隙测试目标理论参数，背隙测试目标理论参数包括检测次数、预热次数、测试目标角度、负载开或关以及负载值的设定，其可通过计算机控制台4的显示屏41调取各项已经储存的参数，随后执行步骤s52，谐波减速机预热信号，其可通过显示屏41输入预热指令，接着执行步骤s53，谐波减速机旋转，谐波减速机旋转的圈数为设定的预热次数，随后执行步骤s54，获取谐波减速机反向旋转信号，其可通过显示屏41输入反转指令，接着执行步骤s55，谐波减速机反向旋转一定角度（或是系统默认的角度）时，将谐波减速机在该角度的位置定义为a1位置，a1位置可认为是谐波减速机的零点或是起始点，随后执行步骤s56，获取谐波减速机正向旋转信号，其可通过显示屏41输入正转指令，接着执行步骤s57，谐波减速机正向旋转，当谐波减速机正向旋转至测试目标角度后，随后执行步骤s58，获取谐波减速机反向旋转信号，其可通过显示屏41输入反转指令，接着执行步骤s59，谐波减速机反向旋转与上述一定角度相同的角度时，编码器12输出此时谐波减速机的a2位置的角度值并将其在显示屏41上显示，随后执行步骤s510，计算机控制台4将a2位置与a1位置进行对比得出的差值x1，然后执行步骤s511，计算机控制台4的显示屏41显示并储存差值x1。上述步骤多次循环，其中循环的次数为上述设定的检测次数，从而获取多组编码器12的输出值，即谐波减速机的a3位置、a4位置、a5位置……，并将a3位置、a4位置、a5位置……分别与a1位置进行对比得出的差值x2、x3、x4……，根据多组差值x2、x3、x4……生成的曲线可获取谐波减速机的背隙测试的结果。

参照图6，图6是重复性测试步骤s60的流程图，首先执行步骤s61，获取重复性测试目标理论参数，重复性测试目标理论参数包括检测次数、预热次数、测试目标角度、负载开或关以及负载值的设定，其可通过计算机控制台4的显示屏41调取各项已经储存的参数，随后执行步骤s62，谐波减速机预热信号，其可通过显示屏41输入预热指令，接着执行步骤s63，谐波减速机旋转，谐波减速机旋转的圈数为设定的预热次数，随后执行步骤s64，获取谐波减速机反向旋转信号，其可通过显示屏41输入反转指令，接着执行步骤s65，谐波减速机反向旋转，随后执行步骤s66，获取谐波减速机正向旋转信号，其可在计算机控制台4的显示屏41上输入谐波减速机正转指令，接着执行步骤s67，谐波减速机正向旋转，当谐波减速机正向旋转至测试目标角度时，将此时谐波减速机的位置定义为b1位置，多次循环步骤s64至s67，其中循环的次数为上述设定的检测次数，从而获取多组编码器12的输出值，即谐波减速机的b2位置、b3位置、b4位置……，当满足检测次数后，随后执行步骤s68，将b1位置、b2位置、b3位置、b4位置……分别与测试目标角度进行对比得出的差值y1、y2、y3、y4……，接着执行步骤s69，计算机控制台4的显示屏41显示并储存差值y1、y2、y3、y4……，随后执行步骤s610，计算机控制台4计算差值y1、y2、y3、y4……的标准差，然后执行步骤s611，计算机控制台4的显示屏41显示并储存该标准差，从而得出谐波减速机的重复性能精度。

参照图7，图7是背隙测试步骤与重复性测试步骤结合为一个测试动作的流程图，首先执行步骤s81，获取测试目标理论参数，测试目标理论参数包括检测次数、预热次数、测试目标角度、负载开或关以及负载值的设定，其可通过计算机控制台4的显示屏41调取各项已经储存的参数，随后执行步骤s82，谐波减速机预热信号，其可通过显示屏41输入预热指令，接着执行步骤s83，谐波减速机旋转，谐波减速机旋转的圈数为设定的预热次数，随后执行步骤s84，获取谐波减速机反向旋转信号，其可通过显示屏41输入反转指令，接着执行步骤s85，谐波减速机反向旋转一定角度（或是系统默认的角度）时，将谐波减速机在该角度的位置定义为a1位置，a1位置可认为是谐波减速机的零点或是起始点，随后执行步骤s86，获取谐波减速机正向旋转信号，其可通过显示屏41输入正转指令，接着执行步骤s57，谐波减速机正向旋转，当谐波减速机正向旋转至测试目标角度时，将此时谐波减速机的位置定义为b1位置。多次循环步骤s84至s87，其中循环的次数为上述设定的检测次数。在多次步骤循环的过程中，同时执行步骤s88，计算机控制台4将谐波减速机旋转一定角度的位置a2位置、a3位置、a4位置……与a1位置进行对比得出的差值x1、x2、x3……，然后执行步骤s89，计算机控制台4的显示屏41显示并储存差值x1、x2、x3……。同时，在多次步骤循环的过程中，执行步骤s810，获取多组编码器12的输出值，即谐波减速机的b2位置、b3位置、b4位置……，并将b1位置、b2位置、b3位置、b4位置……分别与测试目标角度进行对比得出的差值y1、y2、y3、y4……，接着执行步骤s811，计算机控制台4的显示屏41显示并储存差值y1、y2、y3、y4……，随后执行步骤s812，计算机控制台4计算差值y1、y2、y3、y4……的标准差，然后执行步骤s813，计算机控制台4的显示屏41显示并储存该标准差。控制方法简单，且能同时获取谐波减速机的背隙精度和重复性能精度。

参照图8，图8是传动精度测试步骤s70的流程图，首先执行步骤s71，传动精度测试目标理论参数，其可通过计算机控制台4的显示屏41调取各项已经储存的参数，接着执行步骤s72，获取谐波减速机反向旋转信号，其可通过显示屏41输入反转指令，接着执行步骤s73，谐波减速机反向旋转，当谐波减速机反向旋转至一定角度（或是系统默认的角度）时，将谐波减速机在该角度的位置定义为a'位置，a'位置可认为是谐波减速机的零点或是起始点，随后执行步骤s74，获取谐波减速机正向旋转信号，其可通过显示屏41输入正转指令，接着执行步骤s75，谐波减速机正向旋转，在谐波减速机正向旋转360度的过程中，谐波减速机每旋转传动精度测试目标理论参数的目标角度时，即设定的某个角度为采集周期，随后执行步骤s76，获取谐波减速机每旋转至目标角度时的位置，定义为c1位置、c2位置、c3位置……，接着执行步骤s77，将c1位置、c2位置、c3位置……分别与目标角度进行对比得出的差值z1、z2、z3……,然后执行步骤s78，计算机控制台4的显示屏41显示并储存该差值z1、z2、z3……，并生成传动精度曲线图，从而可获取谐波减速机的传动精度测试的结果。

以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。