溫韻光， 陳筱鐵，雷奶華，湯紹釗，葉德住

(1.寧德出入境檢驗(yàn)檢疫局， 福建 福安 355017； 2.福建出入境檢驗(yàn)檢疫局， 福建 福州 350003)

電機(jī)檢測(cè)快速安裝試驗(yàn)臺(tái)軌跡研究*

溫韻光1， 陳筱鐵2，雷奶華1，湯紹釗1，葉德住1

(1.寧德出入境檢驗(yàn)檢疫局， 福建 福安 355017； 2.福建出入境檢驗(yàn)檢疫局， 福建 福州 350003)

介紹了一種三自由度可移動(dòng)的電機(jī)檢測(cè)快速安裝試驗(yàn)臺(tái)的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)安裝臺(tái)的中心軌跡移動(dòng)進(jìn)行了研究。經(jīng)過(guò)不確定度分析證明，這種基于數(shù)控式的安裝平臺(tái)，移動(dòng)速度快，軌跡的移動(dòng)較短，平臺(tái)定位較為準(zhǔn)確。針對(duì)于小功率電動(dòng)機(jī)的檢測(cè)可以快速提高安裝速度和安裝精度，具有一定的推廣價(jià)值。

電機(jī)檢測(cè)；安裝；軌跡

0 引 言

電機(jī)安裝過(guò)程是電機(jī)檢測(cè)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的電機(jī)安裝過(guò)程受電機(jī)工藝和結(jié)構(gòu)影響較大，不同底座需不同的工裝，裝機(jī)時(shí)間在30～120 min不等，且對(duì)人員有較高的安裝經(jīng)驗(yàn)要求，如何快速有效的提高電機(jī)裝機(jī)效率，縮短裝機(jī)時(shí)間是急需解決的問(wèn)題[1]。

1 快速安裝試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)

快速安裝試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，該安裝試驗(yàn)臺(tái)，利用數(shù)控系統(tǒng)中插補(bǔ)原理實(shí)現(xiàn)電機(jī)同軸度快速定位模式，并采用導(dǎo)軌安裝結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)整3個(gè)方向自由度，實(shí)現(xiàn)被試電機(jī)的快速安裝檢測(cè)。傳統(tǒng)的電機(jī)檢測(cè)工裝，安裝平臺(tái)只在前后和上下移動(dòng)，而不能進(jìn)行左右移動(dòng)，且在安裝電機(jī)時(shí)，要先對(duì)準(zhǔn)聯(lián)軸器，而后進(jìn)行前后和左右移動(dòng)。與傳統(tǒng)的試驗(yàn)臺(tái)相比，快速安裝試驗(yàn)臺(tái)，具有較大的優(yōu)點(diǎn)：一是考慮到平臺(tái)加上電機(jī)的重量，將平臺(tái)的上下移動(dòng)采用電動(dòng)的形式，大大降低了操作人員的工作強(qiáng)度；二是選擇合理的工裝材料并設(shè)計(jì)出具有足夠剛性的工裝結(jié)構(gòu)，采用伸縮桿加強(qiáng)平臺(tái)的支撐強(qiáng)度；三是在聯(lián)軸器內(nèi)加入嵌入式的對(duì)射式光電傳感器，當(dāng)中心對(duì)準(zhǔn)時(shí)即會(huì)有蜂鳴聲，使被試電機(jī)和負(fù)載機(jī)的同軸度大大提高；四是增加了平臺(tái)左右移動(dòng)的功能，使平臺(tái)在X、Y、Z三個(gè)自由度方向都能自由移動(dòng)。

圖1 快速安裝試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖1.負(fù)載電機(jī) 2.X向進(jìn)給電機(jī) 3.Y向進(jìn)給電機(jī) 4.Z向進(jìn)給電機(jī)

2 軌跡研究

2.1 軌跡插補(bǔ)流程

在數(shù)控系統(tǒng)中，刀具不是嚴(yán)格地按照要求加工的曲線運(yùn)動(dòng)，只能用折線軌跡逼近所要加工的曲線。數(shù)控系統(tǒng)依照一定方法確定運(yùn)動(dòng)軌跡的過(guò)程，也是已知曲線上的某些數(shù)據(jù)，按照某種算法計(jì)算已知點(diǎn)之間的中間點(diǎn)的方法，稱為“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”。采用直線插補(bǔ)完成，兩點(diǎn)間的插補(bǔ)沿著直線的點(diǎn)群來(lái)逼近，沿此直線控制導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)[2]。數(shù)控裝置根據(jù)輸入的零件程序的信息，將程序段所描述的曲線的起點(diǎn)、終點(diǎn)之間的空間進(jìn)行數(shù)據(jù)密化，從而形成要求的輪廓軌跡，這種“數(shù)據(jù)密化”機(jī)能就稱為“插補(bǔ)”[3]。圖2為軌跡插補(bǔ)流程。

圖2 軌跡插補(bǔ)流程

2.2 插補(bǔ)算法

圖3 軌跡插補(bǔ)算法流程示意圖

2.3 不確定度分析

對(duì)于不確定度，若函數(shù)表達(dá)為N=f(x,y,z…)，則間接測(cè)量的不確定度傳遞公式為：

根據(jù)不確定度分析方法，軌跡任意點(diǎn)的函數(shù)為：

(1)

對(duì)于三個(gè)自由度的軌跡不確定度，主要的參數(shù)為x、y、z，可得到各分量的計(jì)算公式為：

(2)

(3)

(4)

不確定度的傳遞公式有：

σ=

(5)

將式(1)～(4)代入式(5),可得：

σ=

(6)

以起始點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，插補(bǔ)的步長(zhǎng)相等，則有(x0,y0,z0)為(0,0,0)，Δx=Δy=Δz=r，則傳遞的相對(duì)不確定度為σ=r[5]。取置信區(qū)間為99.73%，則可以得到，插補(bǔ)的不確度度為：Uσ=3r,k=3。

3 算 例

針對(duì)于快速安裝試驗(yàn)臺(tái)，模擬一次安裝的過(guò)程。在安裝過(guò)程中，對(duì)平臺(tái)的中心軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，軌跡時(shí)實(shí)的不確定度可以用以曲面來(lái)表示。在實(shí)際的操作中，由于平臺(tái)與安裝的電機(jī)基本處于同一高度，所以Z軸的進(jìn)給相對(duì)次數(shù)較少，其不確定度可忽略不計(jì)。得到移動(dòng)跡軌的不確定定分布圖如圖4～6所示，分別為插補(bǔ)不確定度X軸、Y軸、Z軸的分布圖。從圖上可看出Z軸的插補(bǔ)不確定度基本上保持不變，處于一個(gè)恒定值。而X軸、Y軸的插補(bǔ)不確定度均隨著插補(bǔ)次數(shù)的增加而增大，基本上呈線性狀態(tài)。

圖4 插補(bǔ)不確定度X軸分布圖

圖5 插補(bǔ)不確定度Y軸分布圖 圖6 插補(bǔ)不確定度Z軸分布圖

4 結(jié) 語(yǔ)

介紹了一種三自由度可移動(dòng)的電機(jī)檢測(cè)快速安裝試驗(yàn)臺(tái)的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)安裝臺(tái)的中心軌跡移動(dòng)進(jìn)行了研究。軌跡的移動(dòng)過(guò)程中采用直線插補(bǔ)，通過(guò)插補(bǔ)的不確定度分析，這種基于數(shù)控式的安裝臺(tái)定位較為準(zhǔn)確，軌跡的移動(dòng)較短。針對(duì)于小功率電動(dòng)機(jī)的檢測(cè)，可以快速提高安裝速度，具有一定的推廣價(jià)值。

[1] 葉水音.電機(jī)學(xué)[M].北京:中國(guó)電力出版社，2009.

[2] 任喜巖.PLC直線插補(bǔ)方法的研究[J].機(jī)床與液壓，2009,37(9):56-58.

[3] 雷奶華，趙新華，楊玉維.3-RRRT并聯(lián)機(jī)器人插補(bǔ)算法及其誤差分析[J].天津理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，21(1)1:50-53.

[4] 但 丁，梅順齊，騰 爽，等.基于西門子S7-200的直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)研究[J].機(jī)械工程師，2013(10)：70-71.

[5] 楊 洋.采用S7-200系列PLC進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)控制[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011,30(3)：55-56.

Track Research of a Motor Celerity Installation Testbed

WEN Yun-guang1, CHEN Xiao-tie2, LEI Nai-hua1, TANG Shao-zhao1, YE De-zhu1

(1.NingdeEntry-exitInspectionandQuarantineBureau,FuanFujian355017，China;2.FujianprovinceEntry-exitInspectionandQuarantineBureau,FuzhouFujian355000，China)

A three free degree motor celerity installation testbed is introduced in the paper. According to the specialty of the testbed, the track of testbed center is researched. The numerical control testbed move with a higer speed，and the move space is shorter than traditional test system. The test of small-power motor can improve install speed and efficiency，which has a certain value to spreed.

motor testing; installation; track

2014-04-10

福建檢驗(yàn)檢疫局科技計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：FK2012-36)

溫韻光(1965- )，男，福建福安人，工程師，主要從事電機(jī)的檢測(cè)與控制方面工作。

TM306

A

1007-4414(2014)03-0090-02