本发明涉及谐波减速机领域，特别涉及一种用于谐波减速机的测试系统及测试方法。
背景技术：
谐波减速器是一种依靠柔性齿轮弹性变形实现运动和动力传递的传动齿轮装置。一般来说，谐波减速器由波发生器、柔轮、刚轮和柔性轴承等基本构件组成。波发生器安器装在柔轮内部，其轮廓是椭圆或近似椭圆的曲线。在波发生器与柔轮相对旋转中，迫使柔轮按一定规律在其长轴端产生椭圆状的径向变形。在工作中柔轮长轴两端的齿与刚轮啮合，而在短轴处则完全脱开。随着波发生器与柔轮的连续相对旋转，使得柔轮变形不断变换，柔轮轮齿和刚轮循环进行啮入、啮合、啮出、脱开的错齿传动。由于谐波传动具有精度高、传动比大、效率高、体积小、回差小、可向密闭空间传递运动等特点，因此被广泛应用于机器人、空间技术、电子制造技术等各领域中，目前有近90％的谐波齿轮装置应用在机器人工业和需要进行精密定位的行业中。
关于谐波减速器的测试方法，如中国专利cn106124195a公开了一种摩擦式电磁离合器检测试验系统，包括机架、夹持装置、驱动装置、制动装置以及控制装置，夹持装置包括离合器从动侧安装固定件和离合器主动侧安装固定件，驱动装置包括伺服电机、谐波减速机和扭矩传感器，离合器从动侧安装固定件的上方设置制动组件，工控机接收扭矩传感器、温度传感器输入的信号进行分析处理，工控机调控伺服电机和制动装置的运行状态。上述技术方案其可实现摩擦式电磁离合器的快速夹装，实现对摩擦电磁离合器进行磨合试验、温升试验、及寿命试验。
又如中国专利cn106248371a公开一种大量程谐波减速机测试平台，包括工控机和测试连接台，测试连接台设有输入组件端和输出组件端，输入组件端包括驱动电机、第一变频器、飞轮、第一联轴器、第一扭矩传感器以及第二联轴器，输出组件端包括制动器、第二变频器、第三联轴器、第二扭矩传感器以及第四联轴器。本发明所设置的飞轮可以对整个测试平台进行惯量补偿，满足大转速大功率输入情况的测试需求，平台可以使得减速机在高输入转速下运作，从而对其性能指标进行测试，能够更快速的进行加速可靠性寿命试验，大幅提高谐波减速机寿命测试精度，提供减速机多种非正常工作运行状态下性能指标测试，使得减速机失效机理分析更加精确。
然而，上述各专利对谐振减速机的测试范围非常有限。因此，亟待提出一种有利于在谐波减速机运行过程中对各项性能进行测试的装置。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明旨在提供一种用于谐波减速机的测试系统及测试方法，以期能有利于在谐波减速机运行过程中对各项性能进行测试。
具体而言，本发明一种用于谐波减速机的测试系统，包括依次连接的输入输出装置、plc、电机控制器、电机驱动器以及伺服电机；所述输入输出装置用于输入电机启动工作指令、电机停止工作指令、电机正转控制指令、电机反转控制指令以及自动切换转向指令；所述plc用于根据所述电机启动工作指令、电机停止工作指令、电机正转控制指令、电机反转控制指令以及自动切换转向指令，通过所述电机控制器、以及电机驱动器控制所述伺服电机的运转；所述伺服电机用于驱动连接谐波减速机。
进一步地，用于谐波减速机的测试系统还包括分贝仪，所述分贝仪与所述plc连接，用于在所述电机启动工作时开始检测环境噪音，并将噪音检测结果发送至所述plc；所述plc还用于根据所述噪音检测结果对所述谐波减速机的运转噪音进行分析，并将分析结果发送至所述输入输出装置进行可视化显示。
进一步地，用于谐波减速机的测试系统还包括振动检测仪，所述振动检测仪与所述plc连接，用于在所述电机启动工作时开始检测测试系统的振动情况，并将振动检测结果发送至所述plc；所述plc还用于根据所述振动检测结果及噪音检测结果对所述谐波减速机的运转平稳状态进行分析，并将分析结果发送至所述输入输出装置进行可视化显示。
进一步地，用于谐波减速机的测试系统还包括计时器，所述计时器与所述plc连接，用于在所述电机启动工作时开始计时，并将计时结果发送至所述plc；所述plc还用于根据所述计时结果，计算得到所述伺服电机的总运行时长，和单次测试在单个方向上的运行时长，并在总运行时长达到预设时间阈值时发送寿命检测提示信息至所述输入输出装置进行可视化显示。
进一步地，用于谐波减速机的测试系统还包括温度检测仪，所述温度检测仪与所述plc连接，用于在所述伺服电机启动工作时开始检测谐波减速机的温度，并将温度检测结果发送至所述plc；所述plc还用于在所述温度检测结果到预设温度阈值时发送过温提示信息至所述输入输出装置进行可视化显示。
进一步地，所述plc包括与所述输入输出设备连接的欧姆龙plc以及安川plc；所述电机控制器、电机驱动器以及伺服电机的数量为多个，且一一对应设置，所述欧姆龙plc以及安川plc分别连接多个所述电机控制器，以通过对应的多个所述电机驱动器驱动控制多个所述伺服电机。
另一方面，本发明还提供一种用于谐波减速机的测试方法，其用于所述的测试系统，所述测试方法包括：
输入输出装置接收输入的电机启动工作指令、电机停止工作指令、电机正转控制指令、电机反转控制指令以及自动切换转向指令中至少一种指令；
plc根据所述输入输出装置接收的所述电机启动工作指令、电机停止工作指令、电机正转控制指令、电机反转控制指令以及自动切换转向指令中至少一种指令，控制电机控制器以及相应的电机驱动器，进而控制相应的伺服电机的运转；
伺服电机带动驱动连接的谐波减速机运转。
进一步地，所述测试系统还包括分贝仪；
所述分贝仪在所述伺服电机启动工作时开始检测环境噪音，并将噪音检测结果发送至所述plc；
所述plc根据所述噪音检测结果对所述谐波减速机的运转噪音进行分析，并将分析结果发送至所述输入输出装置进行可视化显示。
进一步地，所述测试系统还包括振动检测仪；
所述振动检测仪在所述伺服电机启动工作时开始检测测试系统的振动情况，并将振动检测结果发送至所述plc；
所述plc根据所述振动检测结果及噪音检测结果对所述谐波减速机的运转平稳状态进行分析，并将分析结果发送至所述输入输出装置进行可视化显示。
进一步地，所述测试系统还包括计时器；
所述计时器在所述伺服电机启动工作时开始计时，并将计时结果发送至所述plc；
所述plc根据所述计时结果，计算得到所述伺服电机的总运行时长，和单次测试在单个方向上的运行时长，并在总运行时长达到预设时间阈值时发送寿命检测提示信息至所述输入输出装置进行可视化显示。
进一步地，在所述计算得到所述伺服电机的总运行时长，和单次测试在单个方向上的运行时长的步骤之后还包括：
所述plc在所述单次测试在单个方向上的运行时长达到所述自动切换转向指令中的转向切换时间阈值时，自动控制切换所述伺服电机的转向；或者/并且，
所述plc在所述伺服电机的总运行时长达到预设的测试时间阈值时，自动控制所述伺服电机的停止工作。
进一步地，用于谐波减速机的测试方法还包括：
所述输入输出装置接收输入的测试数据清零指令；
所述plc根据所述测试数据清零指令，将所述测试数据清零，并所述输入输出装置对所有测试数据的结果进行清零显示。
本发明的用于谐波减速机的测试系统及测试方法，其通过所述输入输出装置输入电机启动工作指令、电机停止工作指令、电机正转控制指令、电机反转控制指令以及自动切换转向指令；所述plc根据所述电机启动工作指令、电机停止工作指令、电机正转控制指令、电机反转控制指令以及自动切换转向指令，通过所述电机控制器、以及电机驱动器控制所述伺服电机的运转；所述伺服电机驱动连接谐波减速机，实现对谐波减速机的运转，进而有利于谐波减速机的各项测试。
附图说明
并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明第一实施例提供的一种用于谐波减速机的测试系统的结构示意图；
图2为图1所示用于谐波减速机的测试系统中输出装置的界面示意图；
图3为本发明第二实施例提供的一种用于谐波减速机的测试方法的流程图；
图4为图1所示用于谐波减速机的测试方法的流程图；
图5为图1所示用于谐波减速机的测试方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
下面结合附图详细说明本发明实施涉及的用于谐波减速机的测试系统。
实施例一：
参见图1所示，用于谐波减速机的测试系统包括：依次连接的输入输出装置101、plc103、电机控制器105、电机驱动器107以及伺服电机109；所述输入输出装置101用于输入电机启动工作指令、电机停止工作指令、电机正转控制指令、电机反转控制指令以及自动切换转向指令；所述plc103用于根据所述电机启动工作指令、电机停止工作指令、电机正转控制指令、电机反转控制指令以及自动切换转向指令，通过所述电机控制器105、以及电机驱动器107控制所述伺服电机的运转；所述伺服电机用于驱动连接谐波减速机，实现对谐波减速机的运转，进而有利于谐波减速机的各项测试。
进一步地，用于谐波减速机的测试系统还包括分贝仪(图中未示出)，所述分贝仪与所述plc103连接，用于在所述伺服电机启动工作时开始检测环境噪音，并将噪音检测结果发送至所述plc103；所述plc103还用于根据所述噪音检测结果对所述谐波减速机的运转噪音进行分析，并将分析结果发送至所述输入输出装置101进行可视化显示。其中，噪音的分析可以对一段时间内噪音的变化情况进行分析，比如若噪音在短时间内变化剧烈，超过预设的经验阈值时，判断谐波减速机运行状态异常。还可以基于实际运行过程中噪音的分布情况进行收集，并根据收集情况设置该经验阈值。此外，对于噪音还可以经过一些处理手段，比如滤波或时频转换以更好的对噪音的情况进行分析。由此实现对谐波减速机在运转过程中的运转噪音进行检测。
进一步地，用于谐波减速机的测试系统还包括振动检测仪(图中未示出)，所述振动检测仪与所述plc103连接，用于在所述伺服电机启动工作时开始检测测试系统的振动情况，并将振动检测结果发送至所述plc103；所述plc103还用于根据所述振动检测结果及噪音检测结果(比如噪音大小，噪音分布及变化等)对所述谐波减速机的运转平稳状态进行分析，并将分析结果发送至所述输入输出装置101进行可视化显示。由此实现对谐波减速机在运转过程中的运转平稳状态进行检测。
进一步地，用于谐波减速机的测试系统还包括计时器(图中未示出)，所述计时器与所述plc103连接，用于在所述伺服电机启动工作时开始计时，并将计时结果发送至所述plc103；所述plc103还用于根据所述计时结果，计算得到所述伺服电机的总运行时长，和单次测试在单个方向上的运行时长，并在总运行时长达到预设时间阈值时发送寿命检测提示信息至所述输入输出装置101进行可视化显示。由此实现对谐波减速机在运转过程中的能及时地对其寿命进行检测。
进一步地，用于谐波减速机的测试系统还包括温度检测仪(图中未示出)，所述温度检测仪与所述plc103连接，用于在所述伺服电机启动工作时开始检测谐波减速机的温度，并将温度检测结果发送至所述plc103；所述plc103还用于在所述温度检测结果到预设温度阈值时发送过温提示信息至所述输入输出装置101进行可视化显示。由此实现对谐波减速机在运转过程中的能及时地对其温度进行检测及监控，避免温度过高损坏元件。
进一步地，所述plc103可以包括与所述输入输出设备连接的欧姆龙plc103以及安川plc103。所述电机控制器105、电机驱动器107以及伺服电机的数量为多个，且一一对应设置，所述欧姆龙plc以及安川plc103分别连接多个所述电机控制器105，以通过对应的多个所述电机驱动器107驱动控制多个所述伺服电机。
也就是说，测试机的控制主要分为欧姆龙plc对应的控制系统(欧姆龙模拟量输出控制系统)和安川plc103对应的控制系统(安川can总线控制系统)两个控制系统。其中欧姆龙模拟量控制g8-g15、u14、u15伺服电机、安川can总线控制u1-u13、d1-d7伺服电机。所有的伺服电机都可以通过触摸屏控制启停、正反转、转速和测试时间、长按清零按扭以后可以将测试数据清零。并且带自动切换正反转功能，可以在触摸屏上设置正反转的切换时间。
对于欧姆龙模拟量输出控制系统，欧姆龙控制方式是欧姆龙plc收到伺服电机的启停指令以后，通过自己的模拟量输出模块控制电机驱动器以要求的速电机转动并且记录总运行时间和单方向运行时间，到达切换时间一样伺服电机自动变向，正反循环测试。每个的电机控制器都与plc的模拟量输出模块进行线路连接，也就是并联控制模式。其具体控制流程可以参见图4。
对于安川can总线控制系统，安川控制方式是安川plc收到伺服电机的启停指令以后，通过can总线通讯的方式控制电机驱动器以要求的速度转动并且记录总运行时间和单方向运行时间，到达切换时间一样伺服电机自动变向，正反循环测试。每组的电机控制器都通过can总线与安川plc串联在一起。由于安川plc每个can总线模块最多可以连接16个伺服电机，所以用了两组can总线模块，将伺服电机分成了2组进行can总线控制。其具体控制流程可以参见图5。
输入输出设备可以是触摸屏，其通过232串口通讯与欧姆龙plc进行通讯连接，通过internetip网线通讯与安川plc进行通讯连接。同时实现与2个plc进行数据交互。将伺服电机设置信息显示并且可更改，主要交互信息有伺服电机名称、启停按扭与状态显示、正反转设置按扭与状态显示、转速设置、测试时间设置、测试信息清零、自动正反转切换时间设置等信息。触摸屏的具体显示测试可以参见图2。其中u1-u10是表示10个伺服电机，每个伺服电机都有启停状态键、转向控制键、和清零控制键，操作相应按键即可以产生相应的控制指令。比如在如图2所示状态，操作启停状态键即可以产生电机停止工作指令，若再操作一次，即可产生电机启动工作指令；操作转向控制键即可以产生电机正转控制指令，若再操作一次，即可产生电机反转控制指令；操作清零控制键实现对测试参数清零。在转速控制框、测试时间控制框和正反转时间控制框中输入相应的数字，即可以实现对转速的控制，对总体测试时间的控制，以及对正反转切换时间的控制。其中转速的单位r/min，测试时间控制框的单位是小时，正反转时间控制框的单位是秒。
实施例二：
参见图3所示，用于谐波减速机的测试方法，其用于上述的测试系统，图1、图3-图5的解释说明均可以应用于本实施例，如所述测试方法包括：
步骤301：输入输出装置101接收输入的各种电机控制指令，具体包括电机启动工作指令、电机停止工作指令、电机正转控制指令、电机反转控制指令以及自动切换转向指令中至少一种指令；
步骤303：plc103根据所述输入输出装置101接收的所述电机启动工作指令、电机停止工作指令、电机正转控制指令、电机反转控制指令以及自动切换转向指令中至少一种指令，控制电机控制器105以及相应的电机驱动器107，进而控制相应的伺服电机的运转；
步骤305：伺服电机带动驱动连接的谐波减速机运转。
进一步地，所述测试系统还包括分贝仪；所述测试方法还包括：
所述分贝仪在所述伺服电机启动工作时开始检测环境噪音，并将噪音检测结果发送至所述plc103；
所述plc103根据所述噪音检测结果对所述谐波减速机的运转噪音进行分析，并将分析结果发送至所述输入输出装置101进行可视化显示。
进一步地，所述测试系统还包括振动检测仪；所述测试方法还包括：
所述振动检测仪在所述伺服电机启动工作时开始检测测试系统的振动情况，并将振动检测结果发送至所述plc103；
所述plc103根据所述振动检测结果及噪音检测结果对所述谐波减速机的运转平稳状态进行分析，并将分析结果发送至所述输入输出装置101进行可视化显示。
进一步地，所述测试系统还包括计时器；所述测试方法还包括：
所述计时器在所述伺服电机启动工作时开始计时，并将计时结果发送至所述plc103；
所述plc103根据所述计时结果，计算得到所述伺服电机的总运行时长，和单次测试在单个方向上的运行时长，并在总运行时长达到预设时间阈值时发送寿命检测提示信息至所述输入输出装置进行可视化显示。
进一步地，在所述计算得到所述伺服电机的总运行时长，和单次测试在单个方向上的运行时长的步骤之后还包括：
所述plc103在所述单次测试在单个方向上的运行时长达到所述自动切换转向指令中的转向切换时间阈值时，自动控制切换所述伺服电机的转向；或者/并且，
所述plc103在所述伺服电机的总运行时长达到预设的测试时间阈值时，自动控制所述伺服电机的停止工作。
进一步地，用于谐波减速机的测试方法还包括：
所述输入输出装置接收输入的测试数据清零指令；
所述plc103根据所述测试数据清零指令，将所述测试数据清零，并所述输入输出装置对所有测试数据的结果进行清零显示。
本实施例通过所述输入输出装置输入电机启动工作指令、电机停止工作指令、电机正转控制指令、电机反转控制指令以及自动切换转向指令；所述plc根据所述电机启动工作指令、电机停止工作指令、电机正转控制指令、电机反转控制指令以及自动切换转向指令，通过所述电机控制器、以及电机驱动器控制所述电机的运转；所述电机驱动连接谐波减速机，实现对谐波减速机的运转，进而有利于谐波减速机的各项测试；优选地，可对谐波减速机在运转过程中的运转噪音、运转平稳状态进行检测；以及能及时地对其寿命进行检测，对其温度进行检测及监控，避免温度过高损坏元件；由此实现对谐波减速机的多维度测量。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。