伺服测试系统的制作方法

1.本实用新型涉及伺服测试领域，具体而言，涉及一种伺服测试系统。


背景技术：

2.伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，手输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用做执行元件，具有机电时间常数小、限定度高等特性，其响应性是性能指标之一。
3.目前相关技术中，并没有直接对伺服电机的响应性进行测试的系统或者装置，导致伺服电机的响应性难以准确有效的确定。
4.针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供了一种伺服测试系统，以至少解决相关技术中伺服测试系统，无法测试伺服电机的响应性的技术问题。
6.根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种伺服测试系统，包括：反光镜，激光笔，白板，伺服电机；所述反光镜安装在所述伺服电机的旋转轴上，且随所述旋转轴的转动进行运转；所述激光笔发射光束到所述反光镜上，所述反光镜将所述激光笔发射出来的光束反射到所述白板上。
7.可选的，还包括：伺服驱动器，所述伺服驱动器驱动所述伺服电机的旋转轴在多个工作点之间进行往复运动。
8.可选的，所述伺服电机的旋转轴在多个工作点之间的单个往复运动时间与每个工作点停顿的预设时间的总时间不超过视觉暂留时间。
9.可选的，所述工作点的数量为两个，所述白板上显示两个圆形光点。
10.可选的，所述伺服驱动器与控制器连接，所述控制器用于调整所述预设时间，控制所述伺服驱动器驱动所述伺服电机的所述旋转轴以所述预设时间运动，以使所述白板上的两个光点显示为圆形。
11.可选的，还包括平台，所述平台包括第一固定装置、第二固定装置和第三固定装置，所述伺服电机连接或固定在所述第一固定装置上，所述白板连接或固定在所述第二固定装置上，所述激光笔放置或固定在所述第三固定装置上。
12.可选的，所述第三固定装置设置有角度调整机构或放置机构，所述激光笔可调节角度地放置或固定在所述角度调整机构或所述放置机构上。
13.可选的，所述激光笔的笔头朝向所述反光镜，所述激光笔的发射光线在所述反光镜上的入射角的角度为a，其中，a的角度范围为大于0
°
且小于90
°
所述激光笔发射在所述反光镜上具有反射光线，所述白板与所述反射光线位于同一水平线上。
14.可选的，所述激光笔的发射光线在所述反光镜上的入射角为45
°
。
15.可选的，所述激光笔发射在所述反光镜上具有反射光线，所述反射光线反射范围
在所述白板上。
16.在本实用新型实施例中，采用反光镜安装在伺服电机的旋转轴上，且随旋转轴的转动进行运转；激光笔发射光束到反光镜上，反光镜将激光笔发射出来的光束反射到白板上的方式，通过调整伺服电机的停顿时间，在白板上的光点的形状为圆形时，确定伺服电机的停顿时间为响应时间，达到了白板上的光点对伺服电机的响应性进行测试的目的，从而实现了对伺服电机的响应性进行有效测试的技术效果，进而解决了相关技术中伺服测试系统，无法测试伺服电机的响应性的技术问题。
附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
18.图1是根据本实用新型实施例的一种伺服测试系统的示意图；
19.图2是根据本实用新型实施方式的伺服电机响应时间的示意图；
20.图3是根据本实用新型实施方式的伺服电机测试的流程图；
21.图4是根据本实用新型实施方式的伺服电机测试系统的示意图。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。
23.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
24.图1是根据本实用新型实施例的一种伺服测试系统的示意图，如图1所示，根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种伺服测试系统，包括：反光镜12，激光笔14，白板16，伺服电机18；
25.反光镜12安装在伺服电机18的旋转轴上，且随旋转轴的转动进行运转；激光笔144发射光束到反光镜12上，反光镜12将激光笔14发射出来的光束反射到白板16上。
26.通过上述系统，采用反光镜安装在伺服电机的旋转轴上，且随旋转轴的转动进行运转；激光笔发射光束到反光镜上，反光镜将激光笔发射出来的光束反射到白板上的方式，通过调整伺服电机的停顿时间，在白板上的光点的形状为圆形时，确定伺服电机的停顿时间为响应时间，达到了白板上的光点对伺服电机的响应性进行测试的目的，从而实现了对
伺服电机的响应性进行有效测试的技术效果，进而解决了相关技术中伺服测试系统，无法测试伺服电机的响应性的技术问题。
27.上述伺服电机的旋转轴在多个工作点之间进行循环往复运动，在每个工作点进行预设时间的停顿，该停顿的预设时间由控制伺服电机工作的控制器设置。由于旋转轴上安装有反射镜，并反射激光笔发出的光束，将该光束反射到白板上，形成与多个工作点对应的多个光点。
28.通过光点的形状形变程度，可以展现伺服驱动器的高响应性，光点形变越小，响应性越高，如果响应性快，激光点为正圆，响应性快指的是到位整定时间小；如果响应性慢，激光点为椭圆，响应性慢指的是到位整定时间大。增加运动点，就能在白板上显示多个激光点，能更好的演示伺服驱动器的高响应性。伺服驱动器的响应性指的是伺服电机的旋转轴反馈位置第一次到达对应工作点后，到稳定停留在该工作点的时间差值。
29.在伺服电机的旋转轴在工作点停顿预设时间时，若停顿的预设时间大于上述响应的时间差值，旋转轴在对应的工作点处可以有足够时间进行能够响应，在白板上反射的光点页有足够时间稳定为圆形，若白板上的光点为圆形时可以继续调小上述停顿的预设时间，直至光点无法稳定为圆形，变形为椭圆，可以认定停顿的预设时间足够小，以至于旋转轴无法在响应时间内稳定，白板上的光点也无法稳定为圆形，此时，就可以在多次调整停顿时间选择使得光点为圆形的最小停顿时间为伺服电机的响应时间。
30.可选的，还包括：伺服驱动器，伺服驱动器驱动伺服电机的旋转轴在多个工作点之间进行往复运动。
31.伺服驱动器属于伺服系统的一部分，与伺服电机连接，驱动伺服电机工作。
32.在多个工作点之间进行往复运动，才能使伺服电机的旋转轴运动起来，在运动的过程中观察旋转轴在多个工作点的响应性。通过调整旋转轴在工作点的停顿时间，观察白板上对应工作点的光点，确定伺服电机的响应性。
33.进行往复运动可以使伺服电机的旋转轴保持运动状态，有效避免了从运动状态转换为静止状态的时间，导致运动过程中的工作点的光点变为稳定，响应性难以确定和观察。
34.可选的，伺服电机的旋转轴在多个工作点之间的单个往复运动时间与每个工作点停顿的预设时间的总时间不超过视觉暂留时间。
35.上述多个工作点之间的单个往复运动时间与每个工作点停顿的预设时间的总时间不超过视觉暂留时间，上述视觉暂留时间为人眼产生视觉暂留现象的时间，在不超过视觉暂留时间的情况下，光电的运动过快，人眼产生视觉暂留，无法有效捕捉光点在移动过程中的轨迹，只能观看到光点在工作点停顿的过程，可以更加明显的观察停顿时间与光点变形。
36.上述视觉暂留现象是指人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。
37.激光笔发射光束，照射在伺服轴上的反光镜，反射后的光束打在白板上，伺服轴运动一定角度，白板上的激光点的位置也会移动。只要在该工作点运动前后两次的时间间隔小于人眼的视觉暂留时间，就能在白板上看到一个该工作点对应的光点。
38.可选的，工作点的数量为两个，白板上显示两个圆形光点。
39.上述工作量可以为两个也可以为3个4个5个等数量，在白板上显示的圆形光点的数量与工作点的数量对应。在显示为圆形光点时，才能确定伺服电机的旋转轴在该工作点完成响应，若光点形状为椭圆形，则说明响应时间不足，应调整伺服电机的旋转轴在该工作点的停顿时间。
40.可选的，伺服驱动器与控制器连接，控制器用于调整预设时间，控制伺服驱动器驱动伺服电机的旋转轴以预设时间运动，以使白板上的两个光点显示为圆形。
41.上述控制器可以与伺服驱动器连接，通过修改在工作点的停顿的预设时间，控制伺服驱动器以对应的预设时间控制伺服电机的旋转轴在工作点停顿，以使白板上的工作点对应的光点显示为圆形。
42.在本实施例中，以两个工作点为例，白板上显示两个光点，通过控制器调整停顿的预设时间，使得白板上的两个光点均为圆形。然后进行细调，将光点为圆形的预设时间逐步进行缩小，直至光点从圆形变为椭圆形，从光点为圆形的多个预设时间中，选取最小的预设时间为伺服电机的响应时间，从而对伺服电机的响应性进行检测。
43.可选的，还包括平台，平台包括第一固定装置、第二固定装置和第三固定装置，伺服电机连接或固定在第一固定装置上，白板连接或固定在第二固定装置上，激光笔放置或固定在第三固定装置上。
44.上述伺服电机、白板和激光笔之间存在光路，因此将伺服电机连接或固定在第一固定装置上，白板连接或固定在第二固定装置上，激光笔放置或固定在第三固定装置上，从而将伺服电机、白板和激光笔固定在同一平台上，保证其相对位置的稳定性，避免了由于伺服电机、白板和激光笔之间的装置发生移动导致检测失误甚至失败的问题。
45.可选的，第三固定装置设置有角度调整机构或放置机构，激光笔可调节角度地放置或固定在角度调整机构或放置机构上。
46.上述激光笔可以通过多种方式，例如，通过放置或者固定的方式，通过角度调整机构或防止机构安装在第三固定装置上。上述角度调整机构可以包括角度调整组件和固定组件，固定组件可以为夹紧装置，或者卡接装置，将激光笔可拆卸安装在固定组件上，固定组件固定在角度调整机构上，通过角度调整机构可以调整固定组件的角度，从而调整激光笔的朝向。
47.需要说明的是，上述放置机构也可以包括角度调整组件，可以调整激光笔在放置机构上的朝向。
48.可选的，激光笔的笔头朝向反光镜，激光笔的发射光线在反光镜上的入射角的角度为a，其中，a的角度范围为大于0
°
且小于90
°
。
49.可选的，激光笔的发射光线在反光镜上的入射角为45
°
。
50.激光笔的笔头朝向反光镜才能保证激光笔发射的光束打在反光镜上，激光笔的发射光线在反光镜上的入射角的角度为a，a的角度范围为大于0
°
且小于90
°
，可以有效保证激光笔的发射光线在反光镜上能反射光线。
51.上述激光的入射角的范围为大于0
°
且小于90
°
，优选的，其入射角为45
°
，可以在保证入射光线和发射光线之间存较为明显的距离，保证了激光笔和白板之间的距离，使得激光笔和白板之间的空间较为紧凑，又不至于入射光线和反射光线的距离过大，导致激光笔和白板之间的距离过大，进而导致平台过大，较为笨重。
52.可选的，激光笔发射在反光镜上具有反射光线，反射光线反射范围在白板上。
53.可以通过激光笔发射在反光镜上具有反射光线，白板与反射光线位于同一水平线上。也即是白板的安装位置在反射光线的光路上。从而使得反射光线反射范围在白板上。
54.通过调整反光镜在旋转轴上的安装高度以及安装角度，或者白板的安装高度，或者激光笔的朝向和安装高度，使得激光笔发出的光束通过反光镜反射，落在白板上。
55.反光镜和白板的相对于地面的高度相同。
56.保证白板和发射光线在同一高度，发射光线才可能落在白板上。在上述白板与反射光线位于同一水平线上的情况下，白板和反光镜的安装高度相同，就可以使反光镜反射的反射光线容易落在白板上。此时仅需要通过调整激光笔的安装高度和朝向就可以满足将激光笔发出的光束通过反光镜反射，落在白板上。
57.需要说明的是，本技术实施例还提供了一种可选的实施方式，下面对该实施方式进行详细说明。
58.本实施方式涉及一种激光振镜展具，包括展具演示机构和演示软件两个部分。通过伺服的高频往返运动，达到白板显示多个激光点的效果，从而体现伺服的定位快速性和高响应性。
59.视觉暂留现象(visual staying phenomenon,duration of vision)亦称“余晖效应”。1824年由英国伦敦大学教授皮特.马克.罗葛特在他的研究报告《移动物体的视觉暂留现象》中最先提出。
60.人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。
61.图2是根据本实用新型实施方式的伺服电机响应时间的示意图，如图2所示，激光笔出光，照射在伺服轴上的全反射镜，也即是上述反光镜，反射后的光束打在白板上，伺服轴运动一定角度，白板上的激光点的位置也会移动。只要运动前后两次的时间间隔小于人眼的视觉暂留时间，就能在白板上看到两个激光点，通过激光点的形状形变程度，可以展现伺服驱动器的高响应性，激光点形变越小，响应性越高，如果响应性快，激光点为正圆，响应性快指的是到位整定时间小；如果响应性慢，激光点为椭圆，响应性慢指的是到位整定时间大。增加运动点，就能在白板上显示多个激光点，能更好的演示伺服驱动器的高响应性。
62.伺服驱动器的响应时间指的是伺服电机轴反馈位置第一次到达目标位置后，到稳定停留在目标位置区间的时间差值，即(t2
‑
t1)。(t2
‑
t1)的值越小，即到达目标位置所需的整定时间越小，伺服系统越快到达目标位置，证明伺服驱动器响应性越高；若(t2
‑
t1)的值越大，即到达目标位置所需的整定时间越大，伺服系统越慢到达目标位置，证明伺服驱动器响应性越弱。
63.图3是根据本实用新型实施方式的伺服电机测试的流程图，如图3所示，激光振镜展具验证伺服驱动器响应性的具体流程如下：
64.在伺服电机上安装反光镜，激光笔和白板固定在平台上，激光笔与反光镜中心在同一高度。调整激光笔和白板的角度，使得激光笔出光通过反光镜照射在白板上，静止状态下，该点是一个正圆形状。
65.伺服使能时，伺服电机轴运动到a点后，再稳定停留在目标位置，也即停顿(t2
‑
t1)
ms时间，伺服电机轴继续运动到b点，再稳定停留在目标位置，也即停顿(t2
‑
t1)ms时间，又返回到a点，伺服轴在a、b两点间做循环往复运动。假设a、b两点间的运动时间为t
′
，当到达a、b两点后，再经过(t2
‑
t1)的时间才稳定停留在目标位置，那么a、b两点单程的运动时间为：t1＝t
′
+2(t2
‑
t1)，那么a、b往复时间为t2＝2t
′
+4(t2
‑
t1)，若t2<0.4秒，人眼的视觉暂留现象就出现了，因为0.4秒为视觉暂留的时间，此时，可以在白板上清晰的看到两个激光点。a、b往复运动如下图所示：
66.若看见两个圆畸变为椭圆形，则证明停留时间(t2
‑
t1)设置过小，此时伺服没有稳定到达目标位置，存在过冲现象，无法体现伺服的响应性。通过激光点的形状可以反映出(t2
‑
t1)的值是否合适t2
‑
t1的时间在上位机的程序里面设置。若t2
‑
t1设置过小，就往大了调，直到激光点为正圆形，从而找到使得激光点为圆形的最小(t2
‑
t1)的值。(t2
‑
t1)的值设置越小，则证明伺服的响应性越高。反之，该值越大，伺服的响应性越慢。
67.除了通过两个激光可以向客户呈现驱动器的高响应性外，三个激光点也可以。
68.作为另一种实施方式，增加激光点至三个点。伺服使能时，伺服电机轴运动到a点后，再稳定停留在目标位置，也即停顿(t2
‑
t1)ms时间，伺服电机轴继续运动到o点后，再稳定停留在目标位置，也即停顿(t2
‑
t1)ms时间，伺服电机轴继续运动到b点，再稳定停留在目标位置，也即停顿(t2
‑
t1)ms时间，又返回到o点和a点，伺服轴在a、o、b三点间做循环往复运动。假设a、o两点间的运动时间为t
′
，o、b两点间的运动时间为t〃，那么a、o、b三点单程的运动时间为：t3＝t
′
+t〃+3(t2
‑
t1)，那么a、o、b往复时间为t4＝2t
′
+2t〃+6(t2
‑
t1)，若t4<0.4秒，人眼的视觉暂留现象就出现了，因为0.4秒为视觉暂留的时间，此时，可以在白板上清晰的看到三个激光点。
69.图4是根据本实用新型实施方式的伺服电机测试系统的示意图，如图4所示，展具机械结构的结构部件及作用具体如下：
70.展具底座：用于固定伺服轴，激光笔等必要部件；
71.激光笔固定支柱：用于固定支撑激光笔，该支柱可以任意方向旋转，以调整激光笔角度；
72.激光笔固定夹具：用于固定激光笔；
73.激光笔；
74.白板固定支柱：用于固定支撑白板，该支柱可以任意方向旋转，以调整白板接受光的角度；
75.白板固定支架：用于固定白板；
76.伺服电机固定支柱：用于固定伺服电机；
77.伺服电机；
78.全反射镜：用于激光的反射；
79.伺服驱动器；
80.运动控制器。
81.本实施方式通过上位机演示软件与运动控制器数据交互，控制器控制伺服驱动器的高频往返运动，结合人眼的视觉暂留现象，实现白板上同时显示多个激光点，从而展现伺服系统的定位快速性和高响应性。
82.激光振镜展具的目的是展示伺服系统的定位快速性和高响应性，为了有更好的展
示效果，通过激光笔、反射镜和白板三者的结合实现光的反射，结合人眼的视觉暂留现象，在白板上看到多个激光点。通过判断激光点的形变程度，来展示伺服的高响应性，形变越小，响应性越高。
83.上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
84.在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
85.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
86.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
87.另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
88.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
89.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。