一种谐波减速器的动静态回转精度检测系统的制作方法

本发明属于谐波减速器技术领域，尤其涉及一种谐波减速器的动静态回转精度检测系统。

背景技术：

谐波传动减速器主要由波发生器、柔性齿轮、柔性轴承、刚性齿轮四个基本构件组成，谐波传动减速器，是一种靠波发生器装配上柔性轴承使柔性齿轮产生可控弹性变形，并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力的齿轮传动。谐波齿轮减速机在航空、航天、能源、航海、造船、仿生机械、常用军械、机床、仪表、电子设备、矿山冶金、交通运输、起重机械、石油化工机械、纺织机械、农业机械以及医疗器械等方面得到日益广泛的应用，特别是在高动态性能的伺服系统中，采用谐波齿轮传动更显示出其优越性。然而，现有谐波传动减速器对回转精度监测复杂、误差大；同时，谐波传动减速器传动性能差。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有谐波传动减速器对回转精度监测复杂、误差大；同时，谐波传动减速器传动性能差。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种谐波减速器的动静态回转精度检测系统。

本发明是这样实现的，一种谐波减速器的动静态回转精度检测系统，包括：

扭转力采集模块，与中央控制模块连接，用于通过扭矩传感器实时采集谐波减速器动静态扭转力数据；

转速采集模块，与中央控制模块连接，用于通过速度传感器实时采集谐波减速器转动速度数据；

回转精度监测模块，与中央控制模块连接，用于通过监测设备实时监测谐波传动减速器动静态回转精度数据；

中央控制模块，与扭转力采集模块、转速采集模块、回转精度监测模块、去噪模块、校正模块、性能测试模块、显示模块连接，用于通过单片机控制各个模块正常工作；

去噪模块，与中央控制模块连接，用于通过数据处理程序对采集的数据进行去噪处理；

校正模块，与中央控制模块连接，用于通过校正程序对采集的数据进行校正处理；

性能测试模块，与中央控制模块连接，用于通过测试程序对谐波减速器性能进行测试；

显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器显示检测的谐波传动减速器的动静态扭转力、转动速度、回转精度、性能测试数据信息。

本发明的另一目的在于提供一种搭载所述谐波减速器的动静态回转精度检测系统的谐波传动减速器。

本发明的另一目的在于提供一种谐波减速器的动静态回转精度检测方法包括：

步骤一，通过扭转力采集模块利用扭矩传感器实时采集谐波减速器动静态扭转力数据；通过转速采集模块利用速度传感器实时采集谐波减速器转动速度数据；

通过回转精度监测模块利用监测设备实时监测谐波传动减速器动静态回转精度数据；

将谐波传动减速器动静态回转精度数据实数形式的初始动静态回转精度判断矩阵转换成vague集形式的动静态回转精度判断矩阵，并将权重向量也转化成vague集形式的动静态回转精度判断矩阵；利用基于vague集形式的promethee方法对谐波传动减速器动静态回转精度数据进行排序，得到排序序列；

步骤二，中央控制模块通过去噪模块利用数据处理程序对采集的数据进行去噪处理；通过校正模块利用校正程序对采集的数据进行校正处理；

步骤三，通过性能测试模块利用测试程序对谐波减速器性能进行测试；

步骤四，通过显示模块利用显示器显示检测的谐波传动减速器的动静态扭转力、转动速度、回转精度、性能测试数据信息。

进一步，在将谐波传动减速器动静态回转精度数据实数形式的初始动静态回转精度判断矩阵转换成vague集形式的动静态回转精度判断矩阵，并将权重向量也转化成vague集形式的动静态回转精度判断矩阵前需要：

给出动静态回转精度评估的各评估指标的排序向量，利用有序二元比较法求出主观权重；

根据由每个评价指标的值组成的初始动静态回转精度判断矩阵利用变异系数法求取客观权重；

利用向量相似度理论求得综合权重。

进一步，主观权重由有序二元比较法求得具体方法为：

步骤一、确定评价对象和专家集：x为考察的全体对象集，记为x＝{x1,x2,...xn}为参与确定指标权重的专家集为p＝{p1,p2...pl}；

步骤二、应用集值迭代法为各指标排序：权重为{λ1,λ2,...λl}，在指标集中按照重要程度对指标进行排序，k(1≤k≤l)选取的指标顺序集为xk＝(x3,x5,x1,xn...,xn-1)，式中x3位于xk的第一个位置，即表示x3在k认为最重要，按照各个指标在xk中的位置分别赋予指标得分，在xk中x3对应的得分为n，x5对应的得分为n-1，xn-1对应的得分为1；

μi,k(1≤i≤n,1≤k≤l)为指标i在k处所获得的得分，令作为综合评分，式中1≤i≤n，根据gi的由大到小对评价指标进行新的排序，

步骤三、分别对相邻评价指标进行比较获得比较矩阵；

通过对比相邻指标中前一指标相对后一指标的重要程度，给出评价区间，区间端点值取相邻的rk数值，相对重要程度为介于两者两rk数值对应的重要程度之间；

步骤四、将区间通过下式转化为点值：

式中，rij′为专家i对指标j的评价矩阵中的下界，r″ij为评价矩阵中的上界，j＝1，2，…，n-1；

步骤五、确定评价指标的权重：由于n个指标相邻进行比较，得到n-1个比较值：

式中：r1代表的含义为重新排序后的第一个指标相对于第二个指标的重要程度，用第一个指标和第二个指标的绝对重要度之比阐述，

的综合权重为：

其他指标的权重为：

进一步，客观权重由变异系数法求得具体方法为：

步骤一、评价指标体系共有m个评价指标，对n个评价对象进行了系统评测与数据采样，原始数据评价矩阵表示为矩阵x：

步骤二、依据各个分类对象指标的实际值计算各指标的均值和标准差：

其中第j个指标的均值和标准差分别为：

式中j＝1，2，……m；

步骤三、计算各指标的变异系数：

步骤四、确定各指标的权重：

先对指标变异系数进行归一化处理，然后得到指标的权重集vj＝{ν1,ν2,…νm}，其中

进一步，所述回转精度监测模块监测方法包括：

(1)将单片机连接电机，电机用于提供系统工作的驱动力，电机连接电机端编码器及谐波减速器，谐波减速器连接谐波端编码器；

(2)通过单片机发送信号控制电机是否开始工作，以及接收电机端编码器和谐波端编码器反馈的脉冲信号；

(3)电机端编码器用于转变电机的动能为脉冲信号，并将脉冲信号反馈给单片机；

(4)通过谐波减速器将电机产生的动能按特定的减速比转变为减速动能，减速后输出带动谐波端编码器工作；通过谐波端编码器将谐波减速器产生的减速动能转变为脉冲信号，并将脉冲信号反馈给单片机，对谐波减速器回转精度进行监测。

进一步，所述性能测试模块测试方法包括：

1)通过测试程序采用多因素正交设计法开展谐波减速器热真空循环试验，选择传动效率作为传动性能的评价指标；

2)考察环境温度、负载、润滑方式和工作时间等因素对谐波减速器传动性能的影响敏感性研究；

3)研究额定载荷条件下固体润滑和脂润滑谐波减速器在宽温度范围内的传动性能；

4)探讨传动效率与环境温度、工作时间的关系；在波发生器运行一定次数后，利用光学显微镜观察了试验后谐波减速器柔轮工作面状态。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述谐波减速器的动静态回转精度检测方法的信息数据处理终端。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述谐波减速器的动静态回转精度检测方法。

本发明的优点及积极效果为：本发明通过回转精度监测模块更简单，使用更方便，测试方法精度更高，尤其适合于谐波减速器出厂前检测使用；通过性能测试模块对谐波减速器传动性能测试，控制柔轮的加工和装配精度，也有助于改善谐波减速器工作面的啮合状态和润滑状态，提高空间润滑谐波减速器的传动性能。

本发明通过扭转力采集模块利用扭矩传感器实时采集谐波减速器动静态扭转力数据；通过转速采集模块利用速度传感器实时采集谐波减速器转动速度数据；通过回转精度监测模块利用监测设备实时监测谐波传动减速器动静态回转精度数据；

将谐波传动减速器动静态回转精度数据实数形式的初始动静态回转精度判断矩阵转换成vague集形式的动静态回转精度判断矩阵，并将权重向量也转化成vague集形式的动静态回转精度判断矩阵；利用基于vague集形式的promethee方法对谐波传动减速器动静态回转精度数据进行排序，得到排序序列；在将谐波传动减速器动静态回转精度数据实数形式的初始动静态回转精度判断矩阵转换成vague集形式的动静态回转精度判断矩阵，并将权重向量也转化成vague集形式的动静态回转精度判断矩阵前需要：给出动静态回转精度评估的各评估指标的排序向量，利用有序二元比较法求出主观权重；根据由每个评价指标的值组成的初始动静态回转精度判断矩阵利用变异系数法求取客观权重；利用向量相似度理论求得综合权重。可对谐波减速器的动静态回转精度数据进行准确判断。

附图说明

图1是本发明实施例提供的谐波减速器的动静态回转精度检测系统结构图。

图中：1、扭转力采集模块；2、转速采集模块；3、回转精度监测模块；4、中央控制模块；5、去噪模块；6、校正模块；7、性能测试模块；8、显示模块。

图2是本发明实施例提供的谐波减速器的动静态回转精度检测方法流程图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明包括。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的谐波减速器的动静态回转精度检测系统包括：扭转力采集模块1、转速采集模块2、回转精度监测模块3、中央控制模块4、去噪模块5、校正模块6、性能测试模块7、显示模块8。

扭转力采集模块1，与中央控制模块4连接，用于通过扭矩传感器实时采集谐波减速器动静态扭转力数据；

转速采集模块2，与中央控制模块4连接，用于通过速度传感器实时采集谐波减速器转动速度数据；

回转精度监测模块3，与中央控制模块4连接，用于通过监测设备实时监测谐波传动减速器动静态回转精度数据；

中央控制模块4，与扭转力采集模块1、转速采集模块2、回转精度监测模块3、去噪模块5、校正模块6、性能测试模块7、显示模块8连接，用于通过单片机控制各个模块正常工作；

去噪模块5，与中央控制模块4连接，用于通过数据处理程序对采集的数据进行去噪处理；

校正模块6，与中央控制模块4连接，用于通过校正程序对采集的数据进行校正处理；

性能测试模块7，与中央控制模块4连接，用于通过测试程序对谐波减速器性能进行测试；

显示模块8，与中央控制模块4连接，用于通过显示器显示检测的谐波传动减速器的动静态扭转力、转动速度、回转精度、性能测试数据信息。

本发明提供的回转精度监测模块3监测方法包括：

(1)将单片机连接电机，电机用于提供系统工作的驱动力，电机连接电机端编码器及谐波减速器，谐波减速器连接谐波端编码器；

(2)通过单片机发送信号控制电机是否开始工作，以及接收电机端编码器和谐波端编码器反馈的脉冲信号；

(3)电机端编码器用于转变电机的动能为脉冲信号，并将脉冲信号反馈给单片机；

(4)通过谐波减速器将电机产生的动能按特定的减速比转变为减速动能，减速后输出带动谐波端编码器工作；通过谐波端编码器将谐波减速器产生的减速动能转变为脉冲信号，并将脉冲信号反馈给单片机，对谐波减速器回转精度进行监测。

本发明提供的性能测试模块7测试方法包括：

1)通过测试程序采用多因素正交设计法开展谐波减速器热真空循环试验，选择传动效率作为传动性能的评价指标；

2)考察环境温度、负载、润滑方式和工作时间等因素对谐波减速器传动性能的影响敏感性研究；

3)研究额定载荷条件下固体润滑和脂润滑谐波减速器在宽温度范围内的传动性能；

4)探讨传动效率与环境温度、工作时间的关系；在波发生器运行一定次数后，利用光学显微镜观察了试验后谐波减速器柔轮工作面状态。

如图2所示，本发明实施例提供的谐波减速器的动静态回转精度检测方法包括：

s101，通过扭转力采集模块1利用扭矩传感器实时采集谐波减速器动静态扭转力数据；通过转速采集模块2利用速度传感器实时采集谐波减速器转动速度数据；通过回转精度监测模块3利用监测设备实时监测谐波传动减速器动静态回转精度数据。

s101，中央控制模块4通过去噪模块5利用数据处理程序对采集的数据进行去噪处理；通过校正模块6利用校正程序对采集的数据进行校正处理。

s103，通过性能测试模块7利用测试程序对谐波减速器性能进行测试。

s104，通过显示模块8利用显示器显示检测的谐波传动减速器的动静态扭转力、转动速度、回转精度、性能测试数据信息。

在本发明实施例中，通过回转精度监测模块利用监测设备实时监测谐波传动减速器动静态回转精度数据；

将谐波传动减速器动静态回转精度数据实数形式的初始动静态回转精度判断矩阵转换成vague集形式的动静态回转精度判断矩阵，并将权重向量也转化成vague集形式的动静态回转精度判断矩阵；利用基于vague集形式的promethee方法对谐波传动减速器动静态回转精度数据进行排序，得到排序序列；

步骤二，中央控制模块通过去噪模块利用数据处理程序对采集的数据进行去噪处理；通过校正模块利用校正程序对采集的数据进行校正处理；

步骤三，通过性能测试模块利用测试程序对谐波减速器性能进行测试；

步骤四，通过显示模块利用显示器显示检测的谐波传动减速器的动静态扭转力、转动速度、回转精度、性能测试数据信息。

在将谐波传动减速器动静态回转精度数据实数形式的初始动静态回转精度判断矩阵转换成vague集形式的动静态回转精度判断矩阵，并将权重向量也转化成vague集形式的动静态回转精度判断矩阵前需要：

给出动静态回转精度评估的各评估指标的排序向量，利用有序二元比较法求出主观权重；

根据由每个评价指标的值组成的初始动静态回转精度判断矩阵利用变异系数法求取客观权重；

利用向量相似度理论求得综合权重。

主观权重由有序二元比较法求得具体方法为：

步骤一、确定评价对象和专家集：x为考察的全体对象集，记为x＝{x1,x2,...xn}为参与确定指标权重的专家集为p＝{p1,p2...pl}；

步骤二、应用集值迭代法为各指标排序：权重为{λ1,λ2,...λl}，在指标集中按照重要程度对指标进行排序，k(1≤k≤l)选取的指标顺序集为xk＝(x3,x5,x1,xn...,xn-1)，式中x3位于xk的第一个位置，即表示x3在k认为最重要，按照各个指标在xk中的位置分别赋予指标得分，在xk中x3对应的得分为n，x5对应的得分为n-1，xn-1对应的得分为1；

μi,k(1≤i≤n,1≤k≤l)为指标i在k处所获得的得分，令作为综合评分，式中1≤i≤n，根据gi的由大到小对评价指标进行新的排序，

步骤三、分别对相邻评价指标进行比较获得比较矩阵；

通过对比相邻指标中前一指标相对后一指标的重要程度，给出评价区间，区间端点值取相邻的rk数值，相对重要程度为介于两者两rk数值对应的重要程度之间；

步骤四、将区间通过下式转化为点值：

式中，rij′为专家i对指标j的评价矩阵中的下界，r″ij为评价矩阵中的上界，j＝1，2，…，n-1；

步骤五、确定评价指标的权重：由于n个指标相邻进行比较，得到n-1个比较值：

式中：r1代表的含义为重新排序后的第一个指标相对于第二个指标的重要程度，用第一个指标和第二个指标的绝对重要度之比阐述，

的综合权重为：

其他指标的权重为：

进一步，客观权重由变异系数法求得具体方法为：

步骤一、评价指标体系共有m个评价指标，对n个评价对象进行了系统评测与数据采样，原始数据评价矩阵表示为矩阵x：

步骤二、依据各个分类对象指标的实际值计算各指标的均值和标准差：

其中第j个指标的均值和标准差分别为：

式中j＝1，2，……m；

步骤三、计算各指标的变异系数：

步骤四、确定各指标的权重：

先对指标变异系数进行归一化处理，然后得到指标的权重集vj＝{ν1,ν2,…νm}，其中

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术谐波传动减速器动静态回转精度数据的范围内。