專利名稱：一種齒輪動態傳動誤差測控系統的制作方法
一種齒輪動態傳動誤差測控系統技術領域
本發明專利涉及一種齒輪動態傳動誤差測控系統，特別是關于齒輪動態中高速傳動誤差的精密測量系統。
背景技術：
工業界的很多檢測與實驗已證實振動、噪聲和傳動誤差有著直接的聯系，如果不進行傳動誤差測試，就很難對振動和噪聲進行研究和控制。而目前的傳動誤差測試系統通常在低速、空載下進行，把傳動系統作為一個理想的，沒有振動的系統進行測試。而在高速工況下，目前的傳動誤差測試系統還不能達到準確測試要求。
目前國內關于傳動誤差測量儀器的現狀是隨著計算機技術的迅猛發展，計算機對測試數據處理的軟件功能方面大大增強，CAT技術發展迅速。TE檢測很多使用計算機作為輔助測試的手段。在計算機盛行的今天，許多直接將計算機用作測試過程的新儀器在市面上屢見不鮮，許多系統直接在Windows操作系統上運行，大大地提高了儀器的多功能性和方便性。而根據測量系統處理信號的特點，可將其分為兩大類，模擬比相法和數字法。模擬比相法將兩路正弦信號按傳動比分頻比相以確定傳動誤差值，因此難以實現對非整數傳動比系統的測量，并存在相位翻轉問題，雖然此種方法沒有最高測量轉速的限制，但在數字化的今天已不再適用，因此不作過多介紹。數字法實現方法簡單，雖然測試最高轉速受傳感器信號傳輸速率限制，但儀器可擴展性和穩定性都很好，CAT程度高，是目前測試儀器的主流。數字法也可以分為兩種，一種是具有傳統的傳感器、上位機、下位機模式，還有一種是基于傳感器一采集卡一微機模式，也就是目前常用的虛擬儀器的一種。如華中理工大學賓鴻贊教授開發的“傳動誤差測量與控制的新型硬件、軟件系統”采用Pentium工控機作為上位機，適用于工業現場，運算速度高，實現復雜的控制算法和提供Windows平臺；測量控制接口卡對位置測量與電機控制的功能，采用高速單片機和GAL技術，具有高速信號處理能力、 光柵信號的細分辯向功能和信號整形等抗干擾能力。加上光柵檢測元件、步進電機及其驅動模塊構成整個系統。
另外目前國內很少有關于高速傳動誤差測試的相關文獻和產品，國外雖然有檢測高速傳動誤差的設備，但價格太高(如T20機床為40多萬美元)，很難做到廣泛應用。發明內容
為了達到高速工況下，對齒輪傳動誤差進行準確測試的要求，本發明提供一種齒輪動態傳動誤差測控系統。
本發明的技術方案為一種齒輪動態傳動誤差測控系統，包括一測試用電腦，適于承載采集卡和信號處理功能，該測試電腦包括至少一輸出裝置，將控制信號輸出；數據采集系統包括圓光柵、光柵軸套、光柵讀數頭、接線盒和數據采集卡；運動控制系統包括變頻器、變頻電機、齒輪箱、程控電源和磁粉制動器。3
—種齒輪動態傳動誤差測控系統，動力裝置使用“變頻器+籠型感應電動機(專用變頻電動機)”的交流調速方式。它的優點是機械自動化程度、生產效率大為提高、節約能源、提高產品合格率及產品質量、減小電源系統容量、為了達到高速工況下，對齒輪傳動誤差進行準確測試的要求，本發明提供一種齒輪動態傳動誤差測控系統。
本發明的技術方案為一種齒輪動態傳動誤差測控系統，包括一測試用電腦，適于承載采集卡和信號處理功能，該測試電腦包括至少一輸出裝置，將控制信號輸出；數據采集系統包括圓光柵、光柵軸套、光柵讀數頭、接線盒和數據采集卡；運動控制系統包括變頻器、變頻電機、齒輪箱、程控電源和磁粉制動器。
一種齒輪動態傳動誤差測控系統，動力裝置使用“變頻器+籠型感應電動機(專用變頻電動機)”的交流調速方式。它的優點是機械自動化程度、生產效率大為提高、節約能源、提高產品合格率及產品質量、減小電源系統容量、設備小型化、增加舒適性。
一種齒輪動態傳動誤差測控系統，加載裝置使用的是“磁粉制動器+程控電源”的加載變載方式。磁粉制動器是一種性能優越的自動控制元件。它以磁粉為工作介質，以激磁電流為控制手段，達到控制制動或傳遞轉矩的目的。其輸出轉矩與激磁電流呈良好的線性關系而與轉速或滑差無關，并具有響應速度快結構簡單等優點。該型磁粉制動器支持聯軸節式安裝方式，并可以使用水冷的冷卻方式。而WLK-5B程控電源支持“通信” “遙控” “手動”三種控制方式。
一種齒輪動態傳動誤差測控系統，設計了方便拆卸和調換齒輪的開式齒輪箱，并設計了偏心套結構，所謂偏心套結構，是指一個外徑中心和內徑中心不重合，距離相差了 Imm (不包括工差)的套筒。在實際安裝操作中，可以通過旋轉此偏心套，來實現一對嚙合齒輪中心距離的調整。齒輪中心距可調，可以模仿多種安裝誤差。
一種齒輪動態傳動誤差測控系統，選用的光柵盤是美國GSI公司生產的Mirco System系列的圓光柵(Rotary Scale),此光柵具有16384條刻線，不加裝細分電路的話，每轉可以輸出16384個正弦波，分辨率為 2:τ/16384 = 3.8350e-004弧度。他可以輸出兩路正弦波，幅值為IV (±5%)，波長為20 m ，相位差為π 2。此光柵盤自帶編碼器(Encoder)，此讀數頭使用的是15針D-Sub接口，接口形式與RS232相同，但是使用的協議方式不同，在使用的時候重新定義接口，為編碼器進行供電和數據傳輸。
一種齒輪動態傳動誤差測控系統，設計了可以裝配到輪軸上的，方便光柵盤裝卸的光柵套筒。套筒上具有螺絲，與螺盤相配合。光柵盤套在套筒上，正反面都有軟墊保護， 可以防止磨損和擠壓。套筒與軸是間隙配合，使用玻璃膠粘結。
一種齒輪動態傳動誤差測控系統，設計了可以承載和方便調節讀數頭高度的滑軌直ο
一種齒輪動態傳動誤差測控系統，采用了聯想原裝整機和NI公司的PCI系列型號數據采集卡，采集卡高速模式采樣率可達到2. 5 M / s，可以達到高速采樣的要求。
一種齒輪動態傳動誤差測控系統，采用的是N I的接線盒對光柵讀數頭進行供電，采用差分接入(內芯接信號電平，外芯接參考電平)屏蔽信號線和SMB接頭接入數據采集卡。
一種齒輪動態傳動誤差測控系統，采用彈性柱銷聯軸器連接各個部件。
一種齒輪動態傳動誤差測控系統，采用Iabview軟件完成信號采集存儲和控制功能。
一種齒輪動態傳動誤差測控系統，采用串口控制程序對變頻器和程控電源進行控制。
齒輪動態傳動誤差測控系統的動力裝置、傳動裝置和加載裝置通過彈性柱銷聯軸器聯接，通過屏蔽信號線聯接光柵盤讀數頭和數據采集卡，通過接線盒為光柵盤讀數頭供電，通過編寫的Iabview程序將采集卡的數據存儲到電腦上。
圖1本發明整體硬件結構示意2套筒的主視3偏心套主視4偏心套俯視圖。
具體實施方式
實施例一參見圖1，把變頻電機與齒輪試驗箱的輸入軸用彈性柱銷聯軸器連接在一起，輸入軸的另一端套上裝有光柵盤的軸套，用玻璃膠固定。變頻電機與變頻器相連。再把磁粉制動器與齒輪試驗箱的輸出軸用彈性柱銷聯軸器連接起來，同理，另一端也套上裝有光柵盤的軸套。 磁粉制動器與程控電源相連。光柵盤讀數頭通過屏蔽線與采集卡連接，變頻器和程控電源通過串口線與計算機相連。打開Iabview編好的程序，并同時檢查是否存在干涉。檢查無誤后，打開電機電源和程控電源，同時打開事先編好的Iabview程序，控制電機轉速和磁粉制動器所加負載。電機帶動指定轉速齒輪箱運轉，磁粉制動器為齒輪箱加上指定負載。光柵盤也會隨著齒輪軸儀器旋轉，此時調節好對應的讀數頭位置，讀數頭每讀過一個光柵格就會發送兩個相位差是 F/2的正弦波到接線盒，接線盒經過簡單的信號整理后就將信號傳到采集卡上，然后電腦就通過Iabview程序將采集到的信號存儲到指定位置。采集到一段時間后，即可停止電機和程控電源，完成此次數據采集。
權利要求
1.一種齒輪動態傳動誤差測控系統，其特征在于包括一測試用電腦(1)，適于承載采集卡和信號處理功能，該測試電腦包括至少一輸出裝置，將控制信號輸出；一數據采集系統，包括圓光柵(2)、光柵軸套(3)、光柵讀數頭(4)、接線盒(5)、數據采集卡(6)，其中，光柵軸套(3)將圓光柵(2)接在齒輪軸上，接線盒(5)為光柵讀數頭(4)供電和接收信號到數據采集卡(6)，信號傳輸都是使用信號屏蔽線；一運動控制系統，包括變頻器(7)、變頻電機(8)、齒輪箱(9)、程控電源(10)、磁粉制動器(11)，其中，變頻器(7 )控制變頻電機(8 )為齒輪箱(9 )提供動力，程控電源(10 )控制磁粉制動器(11)為齒輪箱(9)提供負載，齒輪箱具有獨特設計的偏心套(1 2)，變頻電機(8)和磁粉制動器(10)分別通過彈性柱銷聯軸器(13)與齒輪箱聯接，變頻器與程控電源通過串口線與電腦(1)連接。
2.根據權利要求1所述的一種齒輪動態傳動誤差測控系統，其特征在于圓光柵(2)具有16384條刻線，每轉可以輸出16384個正弦波，分辨率為 2πΙ 16384 = 3 8350e-004 弧度。
3.根據權利要求1所述的一種齒輪動態傳動誤差測控系統，其特征在于光柵讀數頭 (4)使用的是15針D-Sub接口，接口形式與RS232相同。
4.根據權利要求1所述的一種齒輪動態傳動誤差測控系統，其特征在于數據采集卡 (6)具有高速采樣特性，采樣率可達到2. 5 M / s以上。
5.根據權利要求1所述的一種齒輪動態傳動誤差測控系統，其特征在于齒輪箱(9)設計為便于裝卸齒輪的開式齒輪箱。
6.根據權利要求1所述的一種齒輪動態傳動誤差測控系統，其特征在于接線盒(5)具有5V供電，信號接地和信號整理的功能。
7.根據權利要求1所述的一種齒輪動態傳動誤差測控系統，其特征在于偏心套(12)， 即指一個外徑中心和內徑中心不重合，可以模擬齒輪軸安裝誤差的套筒機構。
8.根據權利要求1所述的一種齒輪動態傳動誤差測控系統，其特征在于PC機(1)可以采用Iabview編程軟件進行系統軟件操作。
9.根據權利要求1所述的一種齒輪動態傳動誤差測控系統，其特征在于使用串口通訊模式控制變頻器和程控電源。
10.根據權利要求1所述的一種齒輪動態傳動誤差測控系統，其特征在于能夠達到對 0-5000rpm/s的齒輪傳動誤差精密測量。
全文摘要
一種齒輪動態傳動誤差測控系統包括一測試用電腦適于承載采集卡和信號處理功能；一數據采集系統，包括圓光柵、光柵軸套、光柵讀數頭、接線盒、數據采集卡；一運動控制系統，包括變頻器、變頻電機、齒輪箱、程控電源、磁粉制動器，齒輪箱具有獨特設計的偏心套；電腦采用labview程序采集存儲信號，通過串口通訊程序控制變頻器和程控電源。本發明能夠達到齒輪高速動態傳動誤差的精密測量，操作簡單，便于維護。
文檔編號G01M13/02GK102519723SQ20121000339
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者唐健杰, 唐進元, 樓江雷, 陳思雨 申請人:唐進元