[發明專利]一種基于激光三角法的靜態扭矩測量裝置及使用方法

在審

• 申請號: 202010721617.8
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111721454A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 于振;于萬成;王桂蓮
• 申請（專利權）人: 于振
• 主分類號: G01L3/00
• 分類號: G01L3/00;G01L5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于激光三角法的靜態扭矩測量裝置包括外桶、輸入軸，所述外桶的前后兩端分別固定連接頂蓋和法蘭盤，所述外桶上側固定有圖像處理模塊，所述外桶內設有CCD相機和半導體激光器，所述外桶內緊鄰頂蓋固定有軸承座a，所述軸承座a上安裝有軸承a，所述外桶右部內桶壁固定有軸承座b，所述軸承座b上安裝有軸承b，所述輸入軸穿過軸承a、軸承b貫穿于外桶，所述輸入軸上固定有卡環，外桶內設有位移測量臂通過卡環與被測軸固定連接，隨被測軸一同旋轉，所述位移測量臂端部安裝有反射鏡，具有很高的分辨率和精度，可以隨時進行零位標定，并可進行正反向在線測試，特別適合軸徑大、剛度強、扭轉角特別小的情況使用。

技術領域

本發明屬于測量裝置技術領域，具體涉及一種基于激光三角法的靜態扭矩測量裝置。

背景技術

扭矩測量裝置在機械和自動化領域有著廣泛的應用，特別是在機器人減速器輸入輸出轉矩測量領域，扭矩測量裝置作為轉矩測量的關鍵部件，其所測量得到的扭矩值也是機器人減速器性能的重要物理量，因此對扭矩測量至關重要。現有的扭矩測量裝置及方法，主要有應變式、轉角式和磁彈式三類。這三種方法都有其缺陷，第一種方法其精度、壽命和工作可靠性會受到濕度、溫度、振動等因素的影響；第二種方法中由于一般轉軸的剛度都很大，實際產生的扭轉變形角非常小，對轉軸微小變形角的測量準確度會極大的限制扭矩測量的精度；第三種方法容易受到現場電磁干擾的影響，可靠性差，抗干擾能力差，測量精度有限。

發明內容

為了克服現有技術領域存在的上述技術問題，本發明的目的在于，提供一種基于激光三角法的靜態扭矩測量裝置,具有很高的分辨率和精度，可以隨時進行零位標定，并可進行正反向在線測試，特別適合軸徑大、剛度強、扭轉角特別小的情況使用。

本發明提供的一種基于激光三角法的靜態扭矩測量裝置，包括外桶、輸入軸，所述外桶的前后兩端分別固定連接頂蓋和法蘭盤，所述外桶上側固定有圖像處理模塊，所述外桶內設有CCD相機和半導體激光器，所述外桶內緊鄰頂蓋固定有軸承座a，所述軸承座a上安裝有軸承a，所述外桶右部內桶壁固定有軸承座b，所述軸承座b上安裝有軸承b，所述輸入軸穿過軸承a、軸承b貫穿于外桶，所述輸入軸上固定有卡環，外桶內設有位移測量臂通過卡環與被測軸固定連接，隨被測軸一同旋轉，所述位移測量臂端部安裝有反射鏡。

所述頂蓋通過止口定位并通過螺釘固定在外桶上，所述外桶通過止口定位并通過螺釘固定在法蘭盤上。

所述輸入軸左端設有平鍵，用于對外連接，從而加載待測扭矩。

所述CCD相機和半導體激光器通過數據線與圖像處理模塊連接。

所述反射鏡在重力作用下自由下垂面向CCD相機和半導體激光器。

所述CCD相機和半導體激光器通過螺釘固定在外桶內桶壁上。

所述CCD相機和半導體激光器兩者沿垂直于輸入軸軸線方向呈30°夾角安裝。

所述輸入軸右端固定在法蘭盤中心。

所述輸入軸用于加載待測扭矩，法蘭盤用于固定測量裝置，進行扭矩測量，通過卡環、位移測量臂及反射鏡、CCD相機、半導體激光器等機構，巧妙地將對輸入軸扭矩的測量轉換為對軸上兩點相對位移的測量。相對位移測量采用激光三角法，通過對相機相平面上光斑中心位置變化的測量，計算后得到卡環所在位置和法蘭盤之間的相對位移。在兩點間軸向距離已知的情況下，最后根據相對位移和輸入軸所加載扭矩之間的關系，計算得到所加載的扭矩。這種方法具有很高的位移測量分辨率和精度，可以隨時進行零位標定，并可進行正反向在線測試，特別適合軸徑大、剛度強、扭轉角特別小的情況使用。本發明同時通過軸承a、b和軸承座a、b，最大限度限制徑向力帶來的位移對測試結果的影響，提高測試精度。