[发明专利]一种机器人手臂应变测试数据处理方法

摘要

本发明公开了一种机器人手臂应变测试数据处理方法，它由应变片（1），应变采集器（2），含有峰谷预处理器（4）和改进的雨流计数器（5）的数据处理系统（3），损伤与寿命计算器（6），报警器（8）和显示器（7）并依次连接组成的测试装置，其数据处理方法为：（1）贴应变片；（2）峰谷预处理；（3）改进的雨流计数统计；（4）损伤计算；（5）损伤累积计算。该方法中监测装置结构简单，体积小，数据处理方法先进，精度高，能自动显示数据处理结果，操作简单，直接安装在机器人手臂上，实时自动监控和自动报警。

主权项

一种机器人手臂应变测试数据处理方法，其特征在于，它由应变片(1)，应变采集器(2)，数据处理系统(3)、装在数据处理系统(3)内的峰谷预处理器(4)和改进的雨流计数器(5)，损伤与寿命计算器(6)，显示器(7)和报警器(8)并依次连接组成的测试装置，其数据处理方法的步骤如下：(1)、贴应变片在被测试的机器人手臂的应力（或疲劳损伤）集中部位上贴上应变片(1)，应变采集器(2)通过应变片(1)以一定的时间间隔连续获得贴片部位的应变大小，并将其转换成应力数值信号，生成机器人手臂各应力数值信号的数据文件，输入到含有峰谷预处理器(4)和改进的雨流计数器(5)的数据处理系统(3)；(2)、峰谷预处理以一定的时间间隔采集机器人手臂各应力数值信号的数据，将采集到的随时间变化的应力数据点连成应力‑时间历程曲线，去掉相邻峰谷点间的中间点，保留峰谷点，得到包含峰谷点的随时间变化的应力‑时间历程曲线；（3）、采用改进的雨流计数器(5)对封闭历程曲线进行应力循环统计在应力‑时间坐标系中，将保留峰谷点的应力‑时间历程曲线以过曲线终止点的竖直线为对称轴，镜像原应力‑时间历程曲线，得到对称应力‑时间历程曲线，并以对称应力‑时间历程曲线最小应力值点为分割点，将对称应力‑时间历程曲线分为左、右两段应力‑时间历程曲线，将左、右两段应力‑时间历程曲线的位置互换，得到起始点应力值与终止点应力值，其应力值相等且均为最小应力值的封闭历程曲线，采用改进的雨流计数器(5)对封闭历程曲线进行应力循环统计， 得到每一应力循环的应力均值σ_m、应力幅值σ_a和循环次数n， 根据得到的应力均值σ_m、应力幅值σ_a和循环次数n计算出等效对称循环应力σ和有效应力循环次数n＇，其计算式如下：式中：σ_i为第i次等效对称循环应力值， σ_a＇为计算应力幅值， σ_m＇为计算应力均值， σ_b＇为计算强度极限值， [n]为设计安全系数；（4）、损伤计算根据材料S‑N曲线表达式，采用损伤与寿命计算器(6)，计算第i次的损伤值：式中：a和b为待定系数，N_i为第i次的疲劳寿命值，D_i为第i次的损伤值；（5）、损伤累积计算采用损伤与寿命计算器(6)计算损伤累积值，其计算式为：D = ∑D_i式中：D为损伤累积值，当D=1时， 剩余寿命减少到零， 更换或修复机器人手臂。