[發明專利]工業機器人臂結構的常規疲勞及加速疲勞測試方法與裝置

有效

• 申請號: 201811250288.2
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109514601B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 倪敬;呂俊杰;蒙臻
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發明公開了工業機器人臂結構的常規疲勞及加速疲勞測試方法與裝置。目前工業機器人的臂結構尚無專用常規疲勞及加速疲勞測試方法與裝置。本發明主要由支撐底架、機械臂安裝法蘭、抗振模板、磁致伸縮位移傳感器、激振器、位置調整機構、CCD視覺檢測系統、控制模塊和分析儀組成。本發明是基于仿工業應用載荷施加、變頻變幅振動加載和機器視覺空間尺寸精密檢測原理的臂結構常規疲勞及加速疲勞測試方法與裝置，通過可調控頻率和載荷反饋的電液伺服驅動來施加載荷，可選擇高頻高載或低頻低載振動，基于臂結構單端孔形狀精度機器視覺檢測和兩端孔空間位置精度機械視覺檢測，疲勞檢測時間少，檢測精確度高。

技術領域

本發明屬于工業機器人技術領域，特別涉及一種工業機器人臂結構的常規疲勞和加速疲勞測試方法與裝置。

背景技術

疲勞是機械零件失效的主要形式，同時也是一切工程機械的殺手。隨著現代工業化的迅速發展，工業機器人的應用日益廣泛，因其獨特的操作靈活性，已在工業裝配，安全防爆等領域得到廣泛應用，為了確保工業機器人的安全操作性，其疲勞檢測便顯得十分重要。

申請專利號為CN108362586A的專利公開了一種共振彎曲疲勞試驗機，該疲勞試驗機包括底座、左支架、中間支架、右支架、柔性支撐機構、夾持機構和光學振動位移監測裝置，左支架和右支架的結構相同且均設有柔性支撐機構、夾持機構和光學振動位移監測裝置，中間支架上設有光學振動位移監測裝置。該發明運用共振原理實現對待測試件的彎曲和扭轉疲勞試驗施加載荷，待測試件、連接件、激振器和配重塊構成近似理想的梁構件，在共振的一階陣型下，利用柔性支撐機構對等效梁構件進行支撐，由激振器施加激振力，簡化了試驗機的結構，而且利用共振原理以較小的輸入力獲得較大的輸出力，降低了疲勞試驗時試驗機所需的輸入功率。但是此疲勞檢測方法適用面較為局限，無法適用于工業機器人臂結構件的疲勞檢測。

發明內容

本發明針對目前工業機器人的臂結構尚無專用常規疲勞及加速疲勞測試方法與裝置的問題，提供一種基于仿工業應用載荷施加、變頻變幅振動加載和機器視覺空間尺寸精密檢測原理的臂結構常規疲勞及加速疲勞測試方法與裝置。本發明是一種仿工業應用高頻高載和低頻低載振動的臂結構加速疲勞測試方法與裝置；是一種基于臂結構單端孔形狀精度機器視覺檢測的常規疲勞及加速疲勞測試方法；是一種基于臂結構兩端孔空間位置精度機械視覺檢測的常規疲勞及加速疲勞測試方法；是一種對臂結構施加模擬應用載荷的常規疲勞及加速疲勞測試方法；是一種基于可調控頻率和載荷反饋的電液伺服驅動載荷施加裝置；是一種可以進行固定和加載機構訂制、變頻變幅加速測試參數設置和機器視覺自動檢測于一體的智能型測試裝置。

本發明工業機器人臂結構的常規疲勞及加速疲勞測試方法，具體步驟如下：

步驟一、采用工業攝像機對待測臂結構進行多次圖像采集，并將采集的待測臂結構初始圖像傳入分析儀中；

步驟二、分析儀對所有待測臂結構初始圖像進行濾波處理，然后進行圖像融合，對融合后的圖像進行二值化處理，得到待測臂結構的輪廓邊緣；利用三點成圓得到待測臂結構兩端孔圓弧初始半徑分別為R₁和R₂以及兩端孔圓心位置的初始距離L₁，三點成圓法具體為：1)在待測臂結構的輪廓邊緣兩端孔所在邊緣上各隨機取三個點，并計算端孔上所取三點形成的圓的半徑及圓心位置；2)重復步驟1)多次，并取各端孔各次半徑計算值的均值作為端孔圓弧半徑，取各端孔各次圓心位置計算值的均值作為端孔圓弧圓心位置，然后計算兩端孔圓弧圓心位置的距離；

步驟三、首先，將待測臂結構一端通過螺栓固定在機械臂安裝法蘭上，另一端通過螺栓固定抗振模板，并調整機械臂安裝法蘭的位置，使抗振模板置于激振器上方后用螺栓將機械臂安裝法蘭固定在支撐底架的臺面上；然后，通過位置調整機構調整激振器沿平行待測臂結構端孔軸線方向移動，使得激振器中振動探頭的中心軸線位于抗振模板與振動探頭接觸面的對稱中心面上，該對稱中心面垂直于待測臂結構端孔軸線；最后，測得振動探頭的中心軸線與待測臂結構固定有抗振模板那端端孔的中心軸線之間的距離M；