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測試數(shù)據(jù)處理及性能分析發(fā)布時間：2012.09.14 新聞來源：鎮(zhèn)江天華機電產品有限公司 瀏覽次數(shù)：
天華點焊機測試數(shù)據(jù)處理及性能分析以直線電機位置控制精度測試為例對直線電機的測試數(shù)據(jù)進行分析和處理。 直線電機位置控制精度測量示意（1）直線電機的靈敏度測量。所選傳感器分辨率為1μm，工控機發(fā)送一個脈沖指令，記錄初級一側千分表的讀數(shù)變化為1μm，重復試驗，均為1μm，故直線電機系統(tǒng)的靈敏度為1μm，取決于直線電機驅動器和所選用的位置傳感器分辨率。 �。�2）重復定位精度測量。設定直線電機光柵尺Z點零標位置為初始絕對位置（原點位置），向左移動20cm，然后再向右移動20cm，回到原點，處于位置鎖定狀態(tài)。此時可在顯示器上觀察位置隨動誤差的波動不超過±3個脈沖，即重復定位精度≤3μm. 也可在直線電機動子右側將千分表表頭調好，設定該點為直線電機初始原點位置，向左移動20cm，然后再向右移動20cm，回到原點，處于位置鎖定狀態(tài)，記錄千分表讀數(shù)變化。 （3）位置控制精度測量。在直線電機初級右側將千分表表頭調好，設定該點為直線電機初始原點位置，發(fā)送指令右移50μm，處于位置鎖定狀態(tài)，記錄千分表讀數(shù)，再向右移動50μm，重復記錄千分表讀數(shù)。此時也可在上位機顯示器上觀察位置鎖定狀態(tài)下隨動誤差的波動不超過±3個脈沖，如所示，即位置控制精度≤3μm.
數(shù)據(jù)分析：對已經(jīng)獲得的測試數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析，如對反電動勢進行FFT頻譜分析。網(wǎng)絡功能：通過Internet進行遠程測試，將數(shù)據(jù)上傳。測試系統(tǒng)組成測試臺整體結構如示。直線電機測試系統(tǒng)開發(fā)及性能分析20測試系統(tǒng)共有如下五大模塊組成。 （1）加載裝置：作為直線電機的載荷，可以選擇旋轉交流伺服電機帶動絲杠螺母將轉矩轉化為推力，也可以選擇直線電機作為載荷。（2）測量元件：力傳感器、位置傳感器、溫度、壓力和流量傳感器、電流和電壓傳感器等各種測量元器件。（3）硬件：工控機，數(shù)據(jù)采集卡，各接口電路，控制電路。 測試系統(tǒng)加載裝置加載模塊一般可選渦流制動器、磁滯制動器、磁粉制動器等。本文選用可控性好的交流旋轉伺服電機作為加載裝置�？紤]加載旋轉伺服電機的安裝固定方式的同時，還要根據(jù)被測直線電機的性能參數(shù)，如直線電機的推力、速度等對所選電機的規(guī)格和參數(shù)進行計算選擇。 機械結構設計關鍵點（1）力傳感器與絲杠螺母和直線電機初級（動子）的連接結構，采用一端固定一端自由滑動結構。（2）級電源電纜和傳感器信號線以及電機冷卻水管的拖鏈結構。（3）流伺服旋轉電機的連接固定，要便于拆裝，同時保證旋轉電機軸與絲杠的同軸。 加載電機詳細計算選擇加載旋轉電機的選定主要依據(jù)其轉速和扭矩，絲杠的選擇主要考慮其導程、****速度、承載等，兩者的選擇互相約束，必須結合考慮。 絲杠螺母的直線速度為v=導程×n。對加載伺服電機：F=T公稱外徑2÷導程公稱外徑×π≈2T×π導程式中：F為絲杠螺母產生的推力。故旋轉電機扭矩：T=F×導程÷2π可見旋轉電機輸出扭矩T與螺母產生的推力之間的轉換與絲杠的公稱直徑無關，而與絲杠的導程相關。在絲杠螺母的最高工作速度已知的條件下結合以上公式可以對加載旋轉電機和絲杠進行選擇。以上計算是理想狀態(tài)，計算中假設機械效率為1，沒有考慮各種阻尼，如支撐軸承的摩擦、預壓扭矩等。 性能參數(shù)要求（1）直線位置/速度傳感器參數(shù)指標：長度，分辨率，允許最高工作速度，精度，零位信號。（2）直線導軌技術要求：長度，****載荷，最高允許工作速度。（3）絲杠的技術參數(shù)要求：允許最高螺母直線速度，剛性，額定壽命，動載荷，導程，正反轉，精度等級，預緊等。 測試系統(tǒng)軟件結構采用基于虛擬儀器技術的Labview編程，完成測量數(shù)據(jù)的采集處理以及測量過程的監(jiān)控。測試主界面如所示。其中起動試驗、額定試驗、堵動試2測試系統(tǒng)主界面驗為三個測試主頁，在其下級分別有不同的測試頁。 起動試驗下完成靜態(tài)參數(shù)試驗：電阻、電感、電氣時間常數(shù)和空載試驗；額定試驗下完成推力波動系數(shù)、額定電流、額定推力、溫升、效率以及反電動勢測試；堵動試驗下完成堵動推力波動系數(shù)、堵動峰值推力、堵動電流、堵動轉矩、堵動溫升試驗：“設置”按鍵，彈出設置參數(shù)子菜單，輸入編碼器線數(shù)、數(shù)據(jù)保存路徑、測試VI路徑參數(shù)，并完成采集卡自校正：“數(shù)據(jù)調出”按鍵，可以進入數(shù)據(jù)調出界面。 測試系統(tǒng)硬件結構測試裝配的電氣硬件結構主要包括各種檢測設備，如位置、速度編碼器、相位傳感器、力傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、電壓傳感器和電流傳感器等；將檢測設備的信號轉換成數(shù)據(jù)采集卡所能接收的信號的變送器；數(shù)據(jù)采集卡；伺服驅動系統(tǒng)；工控機；繼電器，保護器和手控盒等。 測試項目、方法和過程該測試系統(tǒng)可以測量直線電機繞組直流電阻、繞組電感、電氣時間常數(shù)、靜摩擦力、反電動勢波形及常數(shù)、額定電流、額定推力以及額定數(shù)據(jù)時冷卻系統(tǒng)壓力和流量、額定負載下初級線圈溫升與冷卻流量關系曲線、連續(xù)堵動推力波動系數(shù)（自然冷卻）、峰值推力以及****持續(xù)時間（電機溫升不超過90K）。 以本文所測直線電機的額定試驗為例（其額定速度為86.4m/min，絲杠導程為32mm），對測試方法和過程進行簡述。（1）測試條件：直線電機的直線伺服驅動器工作在電流環(huán)，加載伺服電機的伺服驅動器工作于速度環(huán)。直線電機行程有限，從連續(xù)工作制考慮直線電機要做往復運動，這要求伺服旋轉電機做正反轉重復運動，必須保證加載電流的方向與旋轉伺服電機轉向的一致性，以及兩者換向的同步性。 （2）測試過程：首先起動伺服旋轉電機工作于速度環(huán)（電流很�。{整其轉速帶動絲杠螺母的直線速度為直線電機的額定速度，通過計算旋轉電機的轉速為n=v導程=2700r/min.然后起動直線電機工作于電流環(huán)（電流很�。�，并調整冷卻水進口壓力為0.3MPa，不斷增大直線電機的電流I大�。◤�0開始，以20%IN、40%IN、60%IN、80%IN、100%IN逐漸增大）以便調節(jié)輸出推力，并記錄電流I（推力）下直線電機初級線圈的溫升，微調I值直到溫升穩(wěn)定（對于連續(xù)工作制電機在連續(xù)工作1小時內溫度變化不超過1K）并達到設定溫升限值90K時，讀取此時的推力值為額定推力，此時的電流值為額定電流值。 額定電流及額定推力根據(jù)有水冷和無水冷情況有不同的數(shù)值，水冷情況下，根據(jù)進水口水壓大小和流量大小的不同分別對應不同的額定電流和額定推力。 本文共分
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