一種直線步進(jìn)電機(jī)力頻特性測試裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機(jī)測試裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]直線步進(jìn)電機(jī)首先出現(xiàn)在1968年的第3402308號專利上，是頒發(fā)給WilliamHenschke的。直線步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成微步直線運(yùn)動的驅(qū)動裝置。在需要精密直線運(yùn)動的地方，直線步進(jìn)電機(jī)是一種高速、高定位精度、高可靠性的數(shù)字直線運(yùn)動隨動系統(tǒng)的驅(qū)動元件，它可以代替間接地由旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)過一套中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)而得到直線運(yùn)動的裝置。直線步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，不需要中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，可動部分質(zhì)量輕、慣性小、無漂移、無累積定位誤差，是一種理想的且易推廣和開發(fā)應(yīng)用的高定位精度直線運(yùn)動驅(qū)動裝置。在數(shù)控機(jī)床、自動繪圖儀、計算機(jī)設(shè)備、機(jī)器人、精密儀表、傳輸設(shè)備、自動開門以及航空航天等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
[0003]直線步進(jìn)電機(jī)的力頻特性是其重要的負(fù)載能力指標(biāo)之一，在電機(jī)的生產(chǎn)運(yùn)行和科研過程中，需要對其進(jìn)行必要的測試。發(fā)表于2010年全國直線電機(jī)、現(xiàn)代驅(qū)動及系統(tǒng)學(xué)術(shù)年會論文集中的文章《機(jī)床用直線電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)與測試平臺研究》可以對永磁直線電動機(jī)的繞組電感、電氣時間常數(shù)、最大靜摩擦力、反電動勢波形等進(jìn)行測試，但是不能對直線步進(jìn)電機(jī)特殊的力頻特性進(jìn)行測試。北京信息科技大學(xué)的碩士論文《直線電機(jī)綜合性能測試系統(tǒng)的研究與開發(fā)》也設(shè)計了一種直線電機(jī)綜合性能測試系統(tǒng)，但同樣不能針對直線步進(jìn)電機(jī)的力頻特性這一關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行測試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種直線步進(jìn)電機(jī)力頻特性測試裝置和方法，可有效測試直線步進(jìn)電機(jī)的力頻特性。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種直線步進(jìn)電機(jī)力頻特性測試裝置，包括工控機(jī)、通信板卡、通信接口、數(shù)字信號處理器、電機(jī)驅(qū)動單元、信號調(diào)理單元、測試臺、直線步進(jìn)電機(jī)和壓力傳感器。
[0006]所述的工控機(jī)上安裝有通信板卡，通過通信接口與數(shù)字信號處理器實現(xiàn)實時雙向通信，工控機(jī)用于發(fā)送測試指令、顯示測試信息和處理存儲測試數(shù)據(jù)，數(shù)字信號處理器完成測試過程的實時控制，通過電機(jī)驅(qū)動單元驅(qū)動測試臺上的直線步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時壓力傳感器反饋直線步進(jìn)電機(jī)輸出的實時壓力值，通過信號調(diào)理單元傳輸至數(shù)字信號處理器進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，數(shù)字信號處理器判斷電機(jī)是否失步，并記錄失步時刻的壓力值作為電機(jī)在當(dāng)前速度下的最大出力。
[0007]所述的測試臺包括臺體基座、電機(jī)固定基座、直線步進(jìn)電機(jī)、壓力傳感器、支撐彈簧和導(dǎo)向螺栓；直線步進(jìn)電機(jī)通過電機(jī)固定基座安裝于臺體基座上，壓力傳感器通過嵌套有導(dǎo)向螺栓的支撐彈簧安裝于臺體基座上，直線步進(jìn)電機(jī)輸出軸與壓力傳感器通過止口相連。
[0008]本發(fā)明還提供一種直線步進(jìn)電機(jī)力頻特性測試方法，包括以下步驟:
[0009]第一步:根據(jù)直線步進(jìn)電機(jī)的本身設(shè)計性能指標(biāo)，由工控機(jī)輸入需要測試的力頻特性頻點(diǎn)；
[0010]第二步:工控機(jī)將頻點(diǎn)信息發(fā)送給數(shù)字信號處理器；
[0011]第三步:數(shù)字信號處理器對各個頻點(diǎn)的電機(jī)出力進(jìn)行測試，得到壓力信息；
[0012]第四步:數(shù)字信號處理器將各個頻點(diǎn)的頻率和對應(yīng)的壓力信息返還給工控機(jī)；
[0013]第五步:工控機(jī)繪制力頻特性曲線。
[0014]所述的測試包括以下步驟:
[0015]第一步:數(shù)字信號處理器按照最低頻點(diǎn)驅(qū)動直線步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0016]第二步:數(shù)字信號處理器根據(jù)壓力傳感器的反饋數(shù)據(jù)，判斷電機(jī)是否失步，一旦失步，記錄該時刻的壓力傳感器數(shù)值作為該頻點(diǎn)下的最大電機(jī)出力；
[0017]第三步:數(shù)字信號處理器控制電機(jī)退回初始狀態(tài)；
[0018]第四步:若所有頻點(diǎn)均已進(jìn)行測試，則測試完成，否則數(shù)字信號處理器按照下一個頻點(diǎn)控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，返回第二步。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:
[0020]I)采用支撐彈簧作為緩沖，采用導(dǎo)向螺栓進(jìn)行阻轉(zhuǎn)和導(dǎo)向，可精確獲得直線步進(jìn)電機(jī)失步時的最大出力；
[0021]2)借助工控機(jī)和數(shù)字信號處理器(DSP)，可自動完成直線步進(jìn)電機(jī)的力頻特性測試，測試效率高，精度高；
[0022]3)通過選取不同彈性系數(shù)的彈簧，可在一定功率范圍內(nèi)對多型直線步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行測試。
【附圖說明】
[0023]圖1為直線步進(jìn)電機(jī)力頻特性測試裝置原理框圖。
[0024]圖中，I一工控機(jī)，2—通信板卡，3—通信接口，4一數(shù)字信號處理器(DSP)，5—電機(jī)驅(qū)動單兀，6一彳目號調(diào)理單兀，7一測試臺，8一直線步進(jìn)電機(jī)，9一壓力傳感器。
[0025]圖2為測試臺結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖中，10—臺體基座，11 一電機(jī)固定基座，12—緊固螺栓，13—支撐彈簧，14 一導(dǎo)向螺栓。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實施例。
[0028]如圖1所示，直線步進(jìn)電機(jī)力頻特性測試裝置包括工控機(jī)1、通信板卡2、通信接口
3、數(shù)字信號處理器(DSP)4、電機(jī)驅(qū)動單元5、信號調(diào)理單元6、測試臺7、直線步進(jìn)電機(jī)8和壓力傳感器9。工控機(jī)I上安裝有通信板卡2，通過通信接口 3與數(shù)字信號處理器(DSP)4實現(xiàn)實時雙向通信。工控機(jī)I用于發(fā)送測試指令、顯示測試信息、處理存儲測試數(shù)據(jù)等。數(shù)字信號處理器(DSP) 4實現(xiàn)測試過程的實時控制，通過電機(jī)驅(qū)動單元5，驅(qū)動直線步進(jìn)電機(jī)8運(yùn)轉(zhuǎn)，同時壓力傳感器9反饋實時壓力值，通過信號調(diào)理單元6后由數(shù)字信號處理器(DSP) 4進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，數(shù)字信號處理器(DSP)4根據(jù)該數(shù)據(jù)的變化形式判斷電機(jī)此刻是否失步。一旦失步，數(shù)字信號處理器(DSP)4便記錄此刻的壓力值作為電機(jī)該速度(頻率)下的最大出力。
[0029]上述的工控機(jī)I可選用研華公司的IPC-610H工控機(jī)，也可選用其他公司的工控機(jī)。
[0030]上述的工控機(jī)I與數(shù)字信號處理器(DSP) 4的通信方式采用RS422串行通信方式，具有較強(qiáng)的抗干擾特性和較高的通信波特率。