[发明专利]一种工业机器人关节减速器扭振提取与分析方法

摘要

一种工业机器人关节减速器扭振提取与分析方法，先通过光栅角度编码器获得瞬时转角，然后通过瞬时转角计算瞬时转速，再观测转速是否稳定，不稳定则继续观测，稳定则开始数据采集，读取的计数器的数值和计时器的时间值，通过分析获得瞬时扭转角，然后绘制时间‑瞬时扭转角曲线，再进行整转截断，最后进行时频转换，获得扭振的频域特性，进而得到扭振幅值，本发明能够对低转速、小振幅的扭振进行测试，同时能够基本保证等采样频率采样，降低变采样频率产生的影响。

主权项

一种工业机器人关节减速器扭振提取与分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、通过光栅角度编码器获得瞬时转角：用计数器对光栅角度编码器的方波信号进行计数，以采样频率f读取计数器中的数值，则读数周期ΔT为：ΔT=1f,]]>第i次读取计数器的数值时获得的瞬时转角为：式中：Ki——第i次读取计数器中的数值，p——光栅角度编码器的分辨率，2)、通过瞬时转角计算瞬时转速：第i次读取计数器的数值时获得的瞬时转速ωi为：式中：Ki‑1——第i‑1次读取计数器中的数值，ΔT——计数器的读数周期，f——采样频率，3)、观测转速是否稳定，不稳定则继续观测，直至稳定则开始数据采集；4)、数据采集：4.1)以光栅角度编码器z相脉冲触发计数器和计时器，使计数器置零并对光栅角度编码器的信号开始计数，使计时器置零并开始计时；4.2)以固定的读数周期ΔT读取计数器中的数值；4.3)等光栅角度编码器下一个z相脉冲触发计数器和计时器时，读取计数器中的数值并置零，重新开始计数；读取计时器中的时间值并置零重新开始计时，则有一转内的平均转速为：ω‾=Kpt,]]>式中：K——一转时，计数器中的数值，t——一转时，计时器中的时间值，p——光栅角度编码器的分辨率，5)、根据步骤4)中读取的计数器的数值和计时器的时间值，通过分析获得瞬时扭转角，在第i‑1次读数与第i次读数之间的扭转角：θi=∫0T(ωi-ω‾)dt=(ωi-ω‾)ΔT=p[(Ki-Ki-1)f-Kt]]]>式中：θi——在第i‑1次读数与第i次读数之间的扭转角，ωi——第i次读取计数器的数值时获得的瞬时转速，——一转内的平均转速，ΔT——计数器的读数周期，f——采样频率，Ki——第i次读取计数器中的数值，Ki‑1——第i‑1次读取计数器中的数值，则有第i次读数时的瞬时扭转角θ(i)为：θ(i)=Σn=1iθn=pΣn=1i[(Kn-Kn-1)f-Kt]=p(Ki-iKt)θ(K)=0,(Ki≤K)]]>式中：θ(i)——第i‑1次读数与第i次读数之间的扭转角，Ki——第i次读取计数器中的数值，K——一转时，计数器中的数值，p——光栅角度编码器的分辨率，t——转过一转的时间，i——读数次数，6)、根据步骤5)中获得的瞬时扭转角，绘制时间‑瞬时扭转角曲线；7)、对步骤6)中获得时间‑瞬时扭转角曲线进行整转截断；8)、对步骤7)获得的整转截断的时间‑瞬时扭转角曲线进行时频转换，获得扭振的频域特性，进而得到扭振幅值。