伺服機(jī)構(gòu)性能綜合測(cè)試設(shè)備：快速、高效、高精度檢測(cè)，為伺服電動(dòng)缸保駕護(hù)航

伺服電動(dòng)缸

隨著電子及信息技術(shù)的高速發(fā)展，伺服控制技術(shù)也廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域，如工業(yè)機(jī)器人、電子制造、數(shù)控機(jī)床等，成為自動(dòng)化的核心技術(shù)之一。

電動(dòng)缸

圖1 國(guó)防裝備中的伺服系統(tǒng)（電動(dòng)缸來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

無(wú)論是空間用伺服機(jī)構(gòu)還是地面裝備用伺服機(jī)構(gòu)，都需要設(shè)計(jì)配套的專業(yè)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行測(cè)試及評(píng)估，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)的指標(biāo)、進(jìn)行產(chǎn)品批產(chǎn)性能檢測(cè)，從而保障裝備的正常、安全運(yùn)行。

在航空航天領(lǐng)域，伺服產(chǎn)品的定制化程度較高且技術(shù)要求高，常常具有“小批量”、“多批次”的特點(diǎn)，與伺服系統(tǒng)配套的地面測(cè)試設(shè)備往往也需要根據(jù)產(chǎn)品進(jìn)行定制化專業(yè)設(shè)計(jì)，滿足裝備高精度、高性能、高可靠性的要求。近年來(lái)，航空航天領(lǐng)域裝備自動(dòng)化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)伺服系統(tǒng)及其配套的測(cè)試設(shè)備提出了更高的要求。

鑒于此，北京新風(fēng)航天裝備工藝研究所機(jī)電工程與控制研究室研制出模塊化、自動(dòng)化的伺服測(cè)試設(shè)備，對(duì)航空航天裝備伺服系統(tǒng)性能進(jìn)行快速、高效、高精度的檢測(cè)，為后續(xù)產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)、快速驗(yàn)證以及戰(zhàn)場(chǎng)持續(xù)保障提供關(guān)鍵技術(shù)和核心裝備支撐。

1. 設(shè)備簡(jiǎn)介 

本測(cè)試設(shè)備用于伺服機(jī)構(gòu)及電機(jī)產(chǎn)品的綜合性能測(cè)試，包括機(jī)械性能測(cè)試（傳動(dòng)精度、輸出軸力矩/轉(zhuǎn)速、效率等）、電性能測(cè)試（輸入/輸出電壓、電流、功率等）、模擬微重力下太陽(yáng)翼轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試，用于伺服機(jī)構(gòu)及電機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)指標(biāo)性能標(biāo)校以及出廠性能檢測(cè)，以滿足科研和生產(chǎn)任務(wù)對(duì)測(cè)試設(shè)備的需求。

電動(dòng)缸

圖2 伺服機(jī)構(gòu)性能綜合測(cè)試設(shè)備

2. 應(yīng)用領(lǐng)域  

電動(dòng)缸

圖3 測(cè)試設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域及測(cè)試對(duì)象（部分電動(dòng)缸來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

3. 設(shè)備性能

電動(dòng)缸

4. 產(chǎn)品特色                  

1）設(shè)備整體采用模塊化設(shè)計(jì)，各系統(tǒng)之間可獨(dú)立工作，可多場(chǎng)景下擴(kuò)展使用，模塊化方便拆卸、儲(chǔ)存、運(yùn)輸。

2）測(cè)試臺(tái)采用A、B雙軸系設(shè)計(jì)，有效兼容地面環(huán)境下高精度測(cè)試(A軸)以及模擬太空環(huán)境下(真空、高低溫)測(cè)試(B軸)。

電動(dòng)缸

圖4 設(shè)備測(cè)試臺(tái)A、B雙軸系設(shè)計(jì)

3）控制系統(tǒng)配備高性能電機(jī)控制及驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)航天級(jí)及商業(yè)步進(jìn)電機(jī)、直流無(wú)刷/有刷電機(jī)、永磁同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和控制，同時(shí)支持電位計(jì)、霍爾、光電編碼器、磁編碼器、旋變等反饋接口。

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圖5 設(shè)備電氣控系統(tǒng)

4）采用電機(jī)對(duì)拖及算法控制測(cè)試，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工況下靜態(tài)和動(dòng)態(tài)加載，全面覆蓋伺服機(jī)構(gòu)實(shí)際工況，支持用戶編程開(kāi)發(fā)及自定義測(cè)試。

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圖6 電機(jī)對(duì)拖及算法控制實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工況靜態(tài)和動(dòng)態(tài)加載測(cè)試

5）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)支持多通道模擬量及數(shù)字量的同步采集及數(shù)據(jù)分析。

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圖7 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多通道模擬量及數(shù)字量的同步采集

6）支持模擬微重力環(huán)境下轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試，采用六維力傳感器及控制計(jì)算機(jī)，快速實(shí)現(xiàn)測(cè)試件物理軸與設(shè)備轉(zhuǎn)軸重合，保證測(cè)試精度。

電動(dòng)缸

圖8 地面模擬微重力轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試裝置

7）軟件界面友好，測(cè)試數(shù)據(jù)圖、表同時(shí)顯示，便于觀察；具有數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)、復(fù)現(xiàn)及自動(dòng)分析處理能力。

電動(dòng)缸

圖9 上位機(jī)軟件主界面

電動(dòng)缸

圖10 產(chǎn)品測(cè)試界面

5. 產(chǎn)品測(cè)試實(shí)況

對(duì)測(cè)試伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行產(chǎn)品的機(jī)械性能測(cè)試（傳動(dòng)精度、輸出軸力矩/轉(zhuǎn)速、效率等），電性能測(cè)試（輸入/輸出電壓、電流、功率等），以及模擬微重力下太陽(yáng)翼轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試，完全滿足產(chǎn)品測(cè)試的指標(biāo)要求和精度要求。

電動(dòng)缸

圖11 伺服機(jī)構(gòu)性能測(cè)試設(shè)備工作測(cè)試實(shí)況

專業(yè)的伺服機(jī)構(gòu)性能綜合測(cè)試設(shè)備，為伺服系統(tǒng)進(jìn)行上崗前最關(guān)鍵的一道“體檢”，從而為各類裝備的安全運(yùn)行提供了可靠的技術(shù)保障。