一种适用于步进电机的测试设备及方法与流程

本发明涉及自动化测试领域，尤其涉及一种适用于步进电机的测试设备及方法。

背景技术：

目前现有技术对步进电机的检验，采用万用表测试绕组电阻的方式，同时对步进电机的电压进行测量，如减速永磁式步进电机使用步进电机测试电源每天校准仪器的输出电压，即用万用表去校对步进电机测试电源输出端的公共线与各相电压在12±0.1v内为合格，并做好相关记录。如b相校对：万用表红色表笔测量电源黑色端引线对应的插针，黑色表笔测量电源b相引线对应的插针，下图中所测得12.01v即为b相输出的电压值，按运行按钮可在a/b/c/d相间进行切换，如电压不能满足要求，可通过调节旋钮进行降压或升压。使用扭力矩测试电机力矩，正反转各测试至少3个位置，并以测试的最小值作为判定数据。

综上，目前的步进电机测试效率低，测试的数据主要依靠人工记录、计算，且检验项目依靠人的责任心，检验技能，有漏检的隐患。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种适用于步进电机的测试设备及方法，用以解决现有技术中手动测试步进电机效率低的问题。

本发明方法包括一种适用于步进电机的测试设备，所述测试设备包括：步进电机定位组件、扭矩力矩传感器和伺服电机；所述步进电机定位组件，用于固定所述步进电机；所述伺服电机，用于将电压信号转化为力矩；所述扭矩传感器一端连接所述步进电机，另一端连接所述伺服电机，所述扭矩传感器，采集步进电机上的力矩的物理变化，并将物理变化转换成电信号

基于同样的发明构思，本发明还包括一种基于权利要求1至8任一项所述步进电机的测试方法，该方法包括：接收测试人员输入的测试指令，所述测试指令包括待测试的步进电机的电气参数类型；根据所述电气参数类型，运行与所述电气参数类型对应的电气参数仪器；获取所述电气参数仪器的电气参数测试结果，并显示。

本发明实施例提供一种适用于步进电机的测试设备，该设备可以将步进电机固定在操作台上，测试人员可以在手动施加力矩在步进电机的同时，利用测试设备的力矩传感器采集伺服电机的物理变化，进而转化成电信号，最终输出为数字信号，供测试人员查看测试结果，显然这样做，测试人员手动控制电动机并由测试设备自动测得力矩，一定程度上释放了人力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种适用于步进电机的测试设备装配示意图；

图2为本发明实施例提供的一种力矩测试的仪器的装配示意图；

图3至图9为本发明实施例提供的上位机测试系统的显示界面示意图；

图10为本发明实施例提供的步进电机的测试方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例开发一种适用于步进电机的测试设备，实现步进电机绝缘电阻、四相直流电阻会自动测试，可以手动测试力矩，根据自定位力矩、摩擦力矩、牵入力矩的测试方法手动控制并测力矩。实现步进电机自动测试后,可以提高检验效率50％以上，同时可以避免人工漏检造成的质量隐患。

本发明实施例所提供的测试设备，正面结构图如图1所示，主要包括液晶屏21、柜台内部的电脑主机22、操作按钮23、柜台内部的电气测试仪器24、电机定位组件25、电源开关26，空气开关27、电源线28、散热扇29、机台挡板30等。

基于上述测试设备，测试人员通过操作电脑上的上位机测试系统，进而控制测试设备测试步进电机的相关指标，在液晶屏上可以显示测试结果，并且可以自动生成测试结果报表，因此可以提高测试人员的测试效率。

其中，为了测试步进电机的力矩，上述测试设备还包括扭矩力矩传感器和伺服电机，连接结构图如图2所示，其中，所述步进电机定位组件，用于固定所述步进电机；所述伺服电机，用于将电压信号转化为力矩；所述扭矩传感器一端连接所述步进电机，另一端连接所述伺服电机，所述扭矩传感器，采集步进电机上的力矩的物理变化，并将物理变化转换成电信号。

需要说明的是，伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为力矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着力矩的增加而匀速下降。

扭矩传感器，(又称力矩传感器、扭力传感器、转矩传感器、扭矩仪)分为动态和静态两大类，其中动态扭矩传感器又可叫做转矩传感器、转矩转速传感器、非接触扭矩传感器、旋转扭矩传感器等。扭矩传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测。扭矩传感器将扭力的物理变化转换成精确的电信号。扭矩传感器可以应用在制造粘度计，电动(气动，液力)扭力扳手，它具有精度高，频响快，可靠性好，寿命长等优点。

其中，电机定位组件可以根据步进电机的型号进行更换，也就是不同型号的步进电机有适配的电机定位组件。设备机柜内部还包括绝缘电阻测试仪、电压频率调节设备、电阻测试仪、耐压测试仪等电气参数测试仪器。

图1中测试设备实现主要功能或者用途：1、电气参数的性能测试；2、系统功能实现。

一方面，电气参数的性能测试项目依次是：冷态电阻(四相)→电气强度、绝缘电阻→旋转方向→三个力矩(自定位力矩、牵入力矩、摩擦力矩)→尺寸→噪音(预留时间人判定正反两个方向噪音或外面增加接线端听噪音)，其中冷态电、旋转方向、三个力矩标准可设置并保存，测试时可调取。

另一方面，系统功能实现如下参数的测试，具体包括如下内容。

(1)冷态电阻：连接好设备自动测试四相绕组阻值并记录数据，阻值超标、断路、短路判定单相不合格。

(2)电气强度、绝缘电阻：测试电机与外壳耐压，耐压为ac600v/50hz/1ma/2s，绝缘电阻dc500v/2s/≥50mω，自动存储数据，如超标判定单相不合格。

(3)、旋转方向：自动判定电机旋转正传、反转方向，并与标准要求判定一致后判定是否合格。

(4)三个力矩：三个力矩分别为自定位力矩、摩擦力矩、；自动测试以下三个力矩，步进电机拍数四相八拍或半步四拍可选，测试力矩所需夹具可进行快速转换，合格显示结果存储数据与标准值进行判定。

a、自定位力矩测试方法：即在电机不通电，用力矩盘将转矩加到输出轴上，增加转矩直到输出轴开始连续旋转前的最大转矩并记录相关数据。

b、电压(最好根据软件给出值自动调压，目前公司常用12v、10.5v、24v)，频率(频率软件给出值自动调频，目前公司常用100hz、200hz、250hz、300hz、333hz、400hz)。牵入力矩测试方法：从锁定状态突然启动测出转子在三个不同位置的正反两个转向的不失步的最大转矩并记录相关数据。

c、摩擦力矩测试方法：电机两相加额定电压锁定转子，用力矩盘将转矩加到输出轴上，使输出轴开始连续旋转并记录相关数据。

(5)尺寸：预留rs-232接口，与现有数显卡尺连接测试数据(可由我司内部二次开发，预留通讯口)。

(6)噪音：预留一定时间人耳听正反两个方向噪音或单独在家端子外接听噪音。

(7)测试结果如果存在单项不合格为该批次不合格，常用声控报警。

(8)所有测试数据可连接公司mes系统和图文系统，可生成数据报表(软件开发可与我公司现有连接)。

(9)预留条形码扫描枪、pda等类似功能设备扫描mes条形码端口。

进一步来说，一般地，可以利用vb可视化编程开发设计上位机测试系统，集成在电脑上的上位机测试系统包括测试界面、参数设置界面、仪器设置界面、数据查询界面等几个界面，如图3所示。测试界面分为型号、力矩图像、产品图片、测试信息、测试时间、测试统计等区域。参数设置界面分为型号信息、产品图片、通信设置、控制信息、仪器参数选择等区域。仪器设置界面分为力矩测试、通信设置、短路测试仪、直流电阻测试仪等界面。另外数据查询界面可以按时间段、按编号型号进行参数的查询，并可导出到excel文件中。

如图4所示，测试界面分为型号、力矩图像、产品图片、测试信息、测试时间、测试统计等区域。

其中，电阻和电压等电气参数的操作流程为首先点击型号选择按钮，弹出步进电机的型号信息对话框，如图5所示，然后选择型号motor1之后，点击开始按钮或同时按下设备两绿色按钮，系统便会自动开始测试，其中信息提示区会提示当前测试项目。紧接着，绝缘电阻、四相直流电阻会自动测试并输出图6所示的测试结果。

当电阻测试项目完成后，开始进行力矩测试，力矩测试为手动测试，右键点击对应行开始采集力矩或停止采集。其中，力矩传感器有2nm传感器、10nm传感器两种量程，具体可以根据实际情况进行选择。

一般，当测试值大于上限值或小于下限值都会报ng,并结束本次测试。点击复位按钮或设备红色复位按钮才可进行下次测试，复位操作过程如图7所示。

参数设置界面如图8所示，分为型号信息、产品图片、通信设置、控制信息、仪器参数选择等区域。其中，该界面可增添新的型号，左键双击空行，便可进入编辑name、no.如下例，当编辑完成上述型号后，左键单击此行，便可选中此行，选择对应图片，及测试条件设置；双击对应框，便可进入编辑修改，其中绝缘电阻、a相电阻、b相电阻、c相电阻、d相电阻上下限(仪器设置界面修改)及是否选用不可修改；选择对应组号测试条件里可显示对应电阻上下限；修改完成后点击保存进行保存。另外设置可修改对应串口，串口已经配置好，正常情况下不要修改。其中，控制信息可以单独控制高压继电器、继电器a、继电器b、继电器c、继电器d、夹紧、四项八拍电机、端口短接、复位等动作。

再一方面，仪器设置界面如图9所示，分为力矩测试、通信设置、短路测试仪、直流电阻测试仪等界面。1.力矩测试：可以手动测试力矩，根据自定位转矩、摩擦力矩、牵入力矩的测试方法手动控制并测力矩；2.通信设置：选择短路测试仪、直流电阻测试仪串口，目前已配置好，不需更改。3.短路测试仪：操作短路测试仪需要首先打开短路测试仪串口。打开串口后，可以手动测试绝缘电阻，并查询结果。上下限设置需要首先调入对应组参数，调入后便可设置对应组参数。4.直流电阻测试仪：操作直流电阻测试仪需要首先打开直流电阻测试仪串口。打开串口后，可以手动测试直流电阻，并查询结果上下限设置需要首先调入对应组参数，再进行设置，设置完成后保存即可；五、整体的组装与调试，实现步进电机相关参数自动测试。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种步进电机的测试方法，该方法由上述测试设备执行，该方法流程图如图10所示，包括如下步骤。

步骤301、接收测试人员输入的测试指令，所述测试指令包括待测试的步进电机的电气参数类型。

步骤302、根据所述电气参数类型，运行与所述电气参数类型对应的电气参数仪器。

步骤303，获取所述电气参数仪器的电气参数测试结果，并显示。

也就是说，本发明实施例中测试设备会接收测试人员通过上位机测试软件输入的测试指令，进而自动运行与该测试相关的电气测试仪器，然后获取特定状态下的力矩、或者电压、电阻等参数。

综上，本发明实施例提供一种适用于步进电机的测试设备，该设备可以将步进电机固定在操作台上，测试人员可以在手动施加力矩在步进电机的同时，利用测试设备的力矩传感器采集伺服电机的物理变化，进而转化成电信号，最终输出为数字信号，供测试人员查看测试结果，显然这样做，测试人员手动控制电动机并由测试设备自动测得力矩，一定程度上释放了人力。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。