[發明專利]轉臺轉軸摩擦力矩的測量裝置及測量方法

無效

• 申請號: 201410022827.2
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103759869A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 井峰;李大偉;楊曉許;楊大偉;韓俊鋒;魏宇;張欣
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01L3/00
• 分類號: G01L3/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

技術領域

本發明涉及一種轉臺轉軸摩擦力矩的測量裝置及測量方法。

背景技術

現有摩擦力矩測量大多采用人工手動方法測量，這種測量方法受到很多人為因素影響，測量結果不準確；同時也有一些采用電動測量方法，然而這些測量方法一般采用力傳感器來配合測量，結構復雜，給測試帶來不便。因此需要一種結構簡單，操作方便的摩擦力矩電子測量裝置。

發明內容

本發明提供了一種結構簡單、操作方便的轉臺轉軸摩擦力矩的測量裝置及測量方法。

本發明的第一種技術解決方案如下：

轉臺轉軸摩擦力矩的測量裝置，其特殊之處在于：

包括角度檢測單元、速度檢測單元、數據采集單元、中央處理單元和至少一個電流傳感器；

所述電流傳感器接入轉臺被測轉軸的電機驅動線，用于采集電機驅動線的電流信息、將電流信息轉換為模擬電壓信息并輸出至所述數據采集單元；數據采集單元輸出數字電壓信息送入中央處理單元；

所述角度檢測單元和速度檢測單元均設置在轉臺被測轉軸上，角度檢測單元和速度檢測單元分別輸出角度信息和速度信息送入中央處理單元；

所述中央處理單元的控制輸出端接至轉臺，用以控制轉臺被測轉軸的轉動角度和轉速；中央處理單元將接收到的數字電壓信息轉換為電流信息，再與轉臺的電機轉矩系數相乘得到力矩信息并存儲。

基于上述技術方案，本發明還做出以下優化和限定：

上述數據采集單元包括微處理器和多通道模數轉換器，微處理器控制模數轉換器將電流傳感器輸出的模擬電壓信息轉換為數字電壓信息、并將數字電壓信息送入中央處理單元，所述電流傳感器與多通道模數轉換器相匹配；轉臺被測轉軸有多個，電流傳感器的數量與轉臺被測轉軸的數量一致，電流傳感器分別接入各自的轉臺被測轉軸的電機驅動線。

上述電流傳感器是高精度霍爾電流傳感器，角度檢測單元是光電編碼器、速度檢測單元是測速機。

上述微處理器和多通道模數轉換器均焊接在印制電路板上，微處理器和多通道模數轉換器通過印制電路板上的電路相連。

上述電流傳感器分別焊接在獨立的印制電路板上。

上述電流傳感器與多通道模數轉換器之間以及微處理器和中央處理單元之間均通過線纜及相應的插件相連。

本發明的第二種技術解決方案如下：

轉臺轉軸摩擦力矩的測量方法，其特征在于：包括以下步驟：

1】轉臺被測轉軸從初始啟動位置開始加速并最終做勻速轉動，對特定時刻下轉臺被測轉軸的角度、速度及電機驅動電流進行采集，繪制角度-采樣點曲線，速度-采樣點曲線，電流-采樣點曲線；

2】根據輸入電機轉矩系數和電流采樣值的乘積，計算得到電機的輸出力矩，繪制力矩-采樣點曲線；

3】通過速度-采樣點曲線得到轉臺剛剛轉動的時刻，并對比角度-采樣點曲線可以得到該時刻對應的角度，同時對比力矩-采樣點曲線得到該時刻電機輸出的力矩，最終得到該轉臺被測轉軸對應角度的靜摩擦力矩；

通過速度-采樣點曲線得到轉臺做等速運動的時間段，并對比角度-采樣點曲線可以得到該時間段對應的角度，同時對比力矩-采樣點曲線相應時刻電機作用在轉軸上的力矩，最終得到該轉臺被測轉軸對應角度的動摩擦力矩；

4】改變轉臺被測轉軸的初始啟動位置，重復步驟1至3，可以得到轉臺轉軸不同角度的靜摩擦力矩和動摩擦力矩。

上述步驟1】中采集到的電機驅動電流轉換為電壓信息后送入中央處理單元，再通過中央處理單元將電壓信息轉換為電機驅動電流，然后繪制電流-采樣點曲線。

本發明具有以下有益效果：

(1)測量精度高。與人工手動測量方法相比，采用本發明使得測量精度更高。

(2)操作方便。本發明通過接插件連接，運行轉臺被測轉軸使其勻速運動，通過中央處理單元得出轉臺轉軸動靜摩擦力矩。

(3)結構簡單，節約成本。與現有電動測量裝置相比，不需要力傳感器，節約了成本，簡化了結構。

(4)采用多通道模數轉換器，可以同時對多路電流傳感器采集到的模擬電流信息進行轉換。

(5)多個電流傳感器各自焊接在獨立的印制板上，可以同時測量轉臺多個轉軸摩擦力矩。

(6)線纜的連接端均設置有插件，待測轉臺轉軸的電機驅動線、多個高精度霍爾電流傳感器、多通道模數轉換器、中央處理單元與相應的線纜之間均通過插件相連，因此可以方便更換不同長度的線纜，以適應不同距離環境的需求。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

具體實施方式