[发明专利]基于高速相机测量分析谐波齿轮动态传动特性装置与方法

说明书

本发明公开了一种基于高速相机测量分析谐波齿轮动态传动特性装置与方法，装置包括实验台、固定底座、交流伺服电机、凸缘联轴器、单级谐波传动减速器、法兰盘、标定基板、标定板、工业镜头、环形光源以及高速工业相机；固定底座固定于所述实验台上，交流伺服电机固定于固定底座上；交流伺服电机通过凸缘联轴器连接并驱动单级谐波传动减速器，单级谐波传动减速器固定于实验台上；单级谐波传动减速器、法兰盘、标定基板以及标定板同心连接，高速工业相机通过一个相机固定支架固定于实验台上。本发明采用了高速工业相机的瞬间高分辨率拍照能力，精准地记录标定点不同时刻位置的特点，实现对谐波减速器谐波振动特性和非谐波振动特性的准确测量分析。

技术领域

本发明涉及柔性结构的定位和振动控制技术领域，尤其涉及一种基于高速相机测量分析谐波齿轮动态传动特性装置与方法。

背景技术

随着当今航天航空事业的高速发展，人类对太空空间探索的范围越来越大、距离越来越远，从而对航天器的各方面性能要求也急剧提升，而且此类问题的突破对航天事业的发展起着举足轻重的作用，因此全球范围内对此类问题的重视程度极高，大批的研究人员对其进行了相关的研究。

其中较为突出的问题便是柔性材料的大量应用，而柔性材料受到太空环境的复杂影响，使实现既定功能要求的控制变得愈加的困难。柔性结构材料具有小阻尼、轻质量和低模态频率等特点，能够很好地满足未来航天器对材料的使用要求，所以对柔性材料的有效控制是决定应用了柔性材料的航天器能否正常运作的重要环节，其中对柔性材料的动态振动特性的控制是最为主要的。因此，采用谐波减速器中柔轮具有动态传动的特性，测量并分析谐波减速器的动态传动特性，即可得出柔轮的动态振动特性。

现有技术范围内，研究柔性材料的动态振动特性，多采用接触式测量传感器进行动态测量、分析，例如加速度传感器、压电陶瓷传感器等，加速度传感器虽具有体积小和重量轻特点，可以测量空间加速度，能够全面准确反映物体的运动性质，但其测量的精度有限且极容易因外界震动干扰为损坏、失效，同时因其接触式测量会对柔性材料产生附加质量，影响结果的测量。

因此，选用测量精度非常高的高速工业相机进行测量，能够准确地测量分析谐波减速器的动态传动特性，同时以无线加速度传感器测量系统为辅。又因为本装置测量不同附加质量下，谐波齿轮的动态传动特性，所以，无线加速度传感器节点的质量对测量结果影响很微弱。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于高速相机测量分析谐波齿轮动态传动特性装置与方法，采用了高速工业相机的逐行扫描传感器和全局快门，在极短时间内能够清晰记录视景内信息的优点，实现对谐波减速器内谐波齿轮的传动特性进行实时动态记录，以便准确地分析谐波齿轮的动态传动特性。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于高速相机测量分析谐波齿轮动态传动特性装置，包括实验台、固定底座、交流伺服电机、凸缘联轴器、单级谐波传动减速器、法兰盘、标定基板、标定板、工业镜头、环形光源以及高速工业相机；

所述固定底座固定于所述实验台上，且交流伺服电机固定于固定底座上；所述交流伺服电机通过所述凸缘联轴器连接并驱动所述单级谐波传动减速器，所述单级谐波传动减速器固定于所述实验台上；

所述单级谐波传动减速器、法兰盘、标定基板以及标定板同心连接，所述单级谐波传动减速器通过所述法兰盘驱动所述标定基板和标定板同步转动；

所述高速工业相机通过一个相机固定支架固定于所述实验台上；所述工业镜头正对所述标定板，并固定于所述高速工业相机一端；所述环形光源环绕工业镜头设置，且工业镜头环形光源以及标定板均同心。

进一步地，还包括无线加速度传感器节点、无线网关、编码器以及工业计算机；其中

所述无线加速度传感器节点安装于所述标定基板上，用于测量标定基板的加速度，并将相应的加速度信息通过无线网关传输至所述工业计算机；