一种传动机构负载力矩的自动测量系统与测量方法与流程

本发明涉及电机传动机构负载力矩测量，具体涉及一种传动机构负载力矩的自动测量系统与测量方法。

背景技术：

1、随着科学技术的发展，在科研与生产实践中，直流电机普遍应用在各种传动机构上，为设备提供俯仰或方位方向的运动能力。直流电机的转矩作为电机承载能力的一项重要参数，是传动机构设计与工程化的主要考核指标之一，直流电机的应用为传动机构的运动提供动力，设计或选型合适转矩的直流电机，是保障传动机构方位或俯仰方向安全运动的前提，保证直流电机既能满足承载要求，又能做到电机的功率及体积尽量减小，保证在减小传动机构体积与重量的同时，也能保证方位或俯仰方向运动的安全性、可靠性、稳定性。传动机构设计时，根据方位或俯仰的负载情况会选择满足使用要求的方位或俯仰的电机，传动机构调试及验收时，会从电机的输出轴端，也就是减速机构的输入端进行负载力矩测量，检验传动机构的负载力矩是否满足指标要求，也保证电机在额定扭矩下能驱动传动机构进行方位或俯仰运转。在现有技术中，对于设备传动机构的负载力矩测量往往依赖于人工操作和传统测量方法，存在测量精度低、效率不高、误差较大等问题，无法满足现代工业对高精度、自动化测量的需求。 原有传动机构方位或俯仰负载力矩测量时，均为手动测试，测试方法为：在方位或俯仰减速机构的输入口处借助工装，用弹簧秤沿转动圆的切线方向拉动负载，记录弹簧秤的最大读数 f（单位换算成牛顿），再测量工装的转动半径r（单位换算成米）即为力臂，则负载力矩 t=f×r，测量三次，取最大值。这种测量方法需要制作工装，测量效率低，且测量时弹簧秤要读出瞬时最大值，读数误差较大，因此测量误差较 大。由于传动机构的负载力矩为其主要技术指标，每套传动机构都必须进行测量，尤其是在高低温环境下的测量更是困难。为了提高测量效率，减小测量误差这就迫切需要一种传动机构负载力矩的自动测量系统，用来自动检测传动机构负载力矩。该测量系统结构简单、操作性强、重量轻、占用空间小，为传动机构方位或俯仰安全可靠工作提供了有力的保障。

技术实现思路

1、为解决传动机构负载力矩测量效率低、测量误差大的问题，本发明提供一种简单、精确、快速的传动机构负载力矩自动测量系统，尤其适用于设备装配前、调试及交验过程中对传动机构方位或俯仰负载力矩的自动测量。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种传动机构负载力矩的自动测量系统，包括安装平台、检测装置、测试电缆和检测控制箱，检测装置固定在安装平台上，检测控制箱通过测试电缆与检测装置连接，进行负载力矩测量。

3、所述检测装置包括模拟负载、减速机、联轴器和电机，所述减速机一端与模拟负载相连并固定在安装平台上；减速机另一端通过联轴器与电机相连，且电机与减速机的轴同心；电机固定在安装平台上。

4、所述检测控制箱箱体内部集成有供电单元、数据采集单元、数据处理单元和人机交互单元；所述供电单元为数据采集单元供电；数据采集单元通过测试电缆与检测装置相连，且数据采集单元还连接有数据处理单元，所述数据处理单元与人机交互单元连接；数据采集单元采集数据并传输给数据处理单元，数据处理单元将数据处理结果传输给人机交互单元。

5、所述数据采集单元包括电流传感器、电压传感器和转速传感器；所述电流传感器、电压传感器和转速传感器分别通过测试电缆与检测装置连接；检测装置上电后，电流传感器、电压传感器和转速传感器分别将检测装置的电流、电压、转速值通过rs422串口发送至数据处理单元。

6、所述供电单元包括 ac/dc电源管理单元、dc/dc 转换单元和电源保护单元；所述电路保护单元用于输出过压及短路保护、输入欠压及过压保护、过温保护，外接ac220v电压经电路保护单元通过ac/dc电源管理单元转换为dc12v电源，再经dc/dc转换后为后续控制设备供电。

7、所述数据处理单元对数据采集单元的数据进行读取和处理，对人机交互单元进行显示控制；所述数据处理单元的微处理器采用 stm32f103c8t6芯片，数据采集单元通过接口芯片与stm32f103c8t6的串口连接，对数据采集单元的数据读取和处理；人机交互单元连接到stm32f103c8t6的串口上。

8、所述人机交互单元安装在检测控制箱的前面板上，采用tft-lcd液晶屏实现人机交互，人机交互单元液晶屏的核心处理单元是显控模块，显控模块与数据处理单元之间以uart串行接口连接，数据采集单元将采集电流、电压、转速的电量信号并传输给数据处理单元进行分析处理；数据处理单元根据公式计算传动机构负载力矩并控制显示屏的显示，其微处理器采用 stm32f103c8t6，传感器数据通过接口芯片与该微处理器串口连接，显示屏与微处理器的uart1口连接。

9、所述检测装置包括模拟负载、减速机、联轴器和电机，所述减速机一端与模拟负载相连并固定在安装平台上；减速机另一端通过联轴器与电机相连，且电机与减速机的轴同心；电机固定在安装平台上；所述检测控制箱箱体内部集成有供电单元、数据采集单元、数据处理单元和人机交互单元；所述供电单元为数据采集单元供电；数据采集单元通过测试电缆与检测装置相连，且数据采集单元还连接有数据处理单元，所述数据处理单元与人机交互单元连接；数据采集单元采集数据并传输给数据处理单元，数据处理单元将数据处理结果传输给人机交互单元；所述数据采集单元包括电流传感器、电压传感器和转速传感器；所述电流传感器、电压传感器和转速传感器分别通过测试电缆与检测装置连接；检测装置上电后，电流传感器、电压传感器和转速传感器分别将检测装置的电流、电压、转速值通过rs422串口发送至数据处理单元；所述供电单元包括 ac/dc电源管理单元、dc/dc 转换单元和电源保护单元；所述电路保护单元用于输出过压及短路保护、输入欠压及过压保护、过温保护，外接ac220v电压经电路保护单元通过ac/dc电源管理单元转换为dc12v电源，再经dc/dc转换后为后续控制设备供电；所述数据处理单元对数据采集单元的数据进行读取和处理，对人机交互单元进行显示控制；所述数据处理单元的微处理器采用 stm32f103c8t6芯片，数据采集单元通过接口芯片与stm32f103c8t6的串口连接，对数据采集单元的数据读取和处理；人机交互单元连接到stm32f103c8t6的串口上；所述人机交互单元安装在检测控制箱的前面板上，采用tft-lcd液晶屏实现人机交互，人机交互单元液晶屏的核心处理单元是显控模块，显控模块与数据处理单元之间以uart串行接口连接，数据采集单元将采集电流、电压、转速的电量信号并传输给数据处理单元进行分析处理；数据处理单元根据公式计算传动机构负载力矩并控制显示屏的显示，其微处理器采用 stm32f103c8t6，传感器数据通过接口芯片与该微处理器串口连接，显示屏与微处理器的uart1口连接。

10、一种传动机构负载力矩的自动测量系统的测量方法，包括以下步骤：

11、步骤一，根据传动机构方位或俯仰的负载要求，确定方位或俯仰的模拟负载2；

12、步骤二，根据减速机、电机、模拟负载的安装形式，设计安装平台；

13、步骤三，将检测装置连接在安装平台上；检测控制箱通过测试电缆与检测装置连接；

14、步骤四，给自动测量系统上电，数据采集单元采集电流传感器、电压传感器、转速传感器传输的电流、电压、转速值，并发送给数据处理单元，数据处理单元记录电流值、电压值、转速值；数据处理单元按照以下公式进行传动机构负载力矩的计算：

15、t=9549p/n ；

16、p=ui ；

17、式中：

18、t为扭矩,单位：n.m；

19、p为电机的功率，单位：kw；

20、n为电机转速，单位：r/min；

21、u为电机输入电压，单位：v；

22、i为电机输入电流，单位：a；

23、并将计算结果通过串口发送给人机交互单元的显示单元，在显示单元触摸显示屏上显示。

24、所述步骤三中，所述检测装置的连接包括以下步骤，首先将减速机的输出轴与输出齿轮相连，减速机通过输出齿轮与模拟负载相连，然后将减速机连接在安装平台上并检查螺钉紧固情况；接下来，将联轴器安装在减速机的输入轴上，先不紧固，再将联轴器的另一端与电机连接，并紧固联轴器两端的螺钉；并将电机连接在安装平台上并检查螺钉是否完全紧固；所述检测控制箱的集成包括将供电单元、人机交互单元、电流传感器、电压传感器、转速传感器、数据采集单元和数据处理单元安装在检测控制箱箱体内。

25、有益效果：

26、1、本发明可在装配前、调试、交验时对设备传动机构方位或俯仰负载力矩进行自动测量，提高了检测效率。

27、2、本发明数据采集单元、数据处理单元和人机交互单元的配套使用，智能判断出传动机构方位或俯仰负载力矩是否满足技术指标要求，降低了测量误差。

28、3、本发明专利所用到的测量方法可推广到有类似机构的产品中，具有一定的推广价值。

29、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。