电机检测快速安装试验台轨迹研究*

温韵光， 陈筱铁，雷奶华，汤绍钊，叶德住

(1.宁德出入境检验检疫局， 福建 福安 355017； 2.福建出入境检验检疫局， 福建 福州 350003)

电机检测快速安装试验台轨迹研究*

温韵光1， 陈筱铁2，雷奶华1，汤绍钊1，叶德住1

(1.宁德出入境检验检疫局， 福建 福安 355017； 2.福建出入境检验检疫局， 福建 福州 350003)

介绍了一种三自由度可移动的电机检测快速安装试验台的技术特点，对安装台的中心轨迹移动进行了研究。经过不确定度分析证明，这种基于数控式的安装平台，移动速度快，轨迹的移动较短，平台定位较为准确。针对于小功率电动机的检测可以快速提高安装速度和安装精度，具有一定的推广价值。

电机检测；安装；轨迹

0 引 言

电机安装过程是电机检测过程中的重要环节，传统的电机安装过程受电机工艺和结构影响较大，不同底座需不同的工装，装机时间在30～120 min不等，且对人员有较高的安装经验要求，如何快速有效的提高电机装机效率，缩短装机时间是急需解决的问题[1]。

1 快速安装试验台的结构

快速安装试验台的结构如图1所示，该安装试验台，利用数控系统中插补原理实现电机同轴度快速定位模式，并采用导轨安装结构，通过调整3个方向自由度，实现被试电机的快速安装检测。传统的电机检测工装，安装平台只在前后和上下移动，而不能进行左右移动，且在安装电机时，要先对准联轴器，而后进行前后和左右移动。与传统的试验台相比，快速安装试验台，具有较大的优点：一是考虑到平台加上电机的重量，将平台的上下移动采用电动的形式，大大降低了操作人员的工作强度；二是选择合理的工装材料并设计出具有足够刚性的工装结构，采用伸缩杆加强平台的支撑强度；三是在联轴器内加入嵌入式的对射式光电传感器，当中心对准时即会有蜂鸣声，使被试电机和负载机的同轴度大大提高；四是增加了平台左右移动的功能，使平台在X、Y、Z三个自由度方向都能自由移动。

图1 快速安装试验台结构示意图1.负载电机 2.X向进给电机 3.Y向进给电机 4.Z向进给电机

2 轨迹研究

2.1 轨迹插补流程

在数控系统中，刀具不是严格地按照要求加工的曲线运动，只能用折线轨迹逼近所要加工的曲线。数控系统依照一定方法确定运动轨迹的过程，也是已知曲线上的某些数据，按照某种算法计算已知点之间的中间点的方法，称为“数据点的密化”。采用直线插补完成，两点间的插补沿着直线的点群来逼近，沿此直线控制导轨的运动[2]。数控装置根据输入的零件程序的信息，将程序段所描述的曲线的起点、终点之间的空间进行数据密化，从而形成要求的轮廓轨迹，这种“数据密化”机能就称为“插补”[3]。图2为轨迹插补流程。

图2 轨迹插补流程

2.2 插补算法

图3 轨迹插补算法流程示意图

2.3 不确定度分析

对于不确定度，若函数表达为N=f(x,y,z…)，则间接测量的不确定度传递公式为：

根据不确定度分析方法，轨迹任意点的函数为：

(1)

对于三个自由度的轨迹不确定度，主要的参数为x、y、z，可得到各分量的计算公式为：

(2)

(3)

(4)

不确定度的传递公式有：

σ=

(5)

将式(1)～(4)代入式(5),可得：

σ=

(6)

以起始点为坐标原点，插补的步长相等，则有(x0,y0,z0)为(0,0,0)，Δx=Δy=Δz=r，则传递的相对不确定度为σ=r[5]。取置信区间为99.73%，则可以得到，插补的不确度度为：Uσ=3r,k=3。

3 算 例

针对于快速安装试验台，模拟一次安装的过程。在安装过程中，对平台的中心轨迹进行实时监控，轨迹时实的不确定度可以用以曲面来表示。在实际的操作中，由于平台与安装的电机基本处于同一高度，所以Z轴的进给相对次数较少，其不确定度可忽略不计。得到移动迹轨的不确定定分布图如图4～6所示，分别为插补不确定度X轴、Y轴、Z轴的分布图。从图上可看出Z轴的插补不确定度基本上保持不变，处于一个恒定值。而X轴、Y轴的插补不确定度均随着插补次数的增加而增大，基本上呈线性状态。

图4 插补不确定度X轴分布图

图5 插补不确定度Y轴分布图 图6 插补不确定度Z轴分布图

4 结 语

介绍了一种三自由度可移动的电机检测快速安装试验台的技术特点，对安装台的中心轨迹移动进行了研究。轨迹的移动过程中采用直线插补，通过插补的不确定度分析，这种基于数控式的安装台定位较为准确，轨迹的移动较短。针对于小功率电动机的检测，可以快速提高安装速度，具有一定的推广价值。

[1] 叶水音.电机学[M].北京:中国电力出版社，2009.

[2] 任喜岩.PLC直线插补方法的研究[J].机床与液压，2009,37(9):56-58.

[3] 雷奶华，赵新华，杨玉维.3-RRRT并联机器人插补算法及其误差分析[J].天津理工大学学报，2005，21(1)1:50-53.

[4] 但 丁，梅顺齐，腾 爽，等.基于西门子S7-200的直线插补和圆弧插补研究[J].机械工程师，2013(10)：70-71.

[5] 杨 洋.采用S7-200系列PLC进行步进电机控制[J].科技创新导报，2011,30(3)：55-56.

Track Research of a Motor Celerity Installation Testbed

WEN Yun-guang1, CHEN Xiao-tie2, LEI Nai-hua1, TANG Shao-zhao1, YE De-zhu1

(1.NingdeEntry-exitInspectionandQuarantineBureau,FuanFujian355017，China;2.FujianprovinceEntry-exitInspectionandQuarantineBureau,FuzhouFujian355000，China)

A three free degree motor celerity installation testbed is introduced in the paper. According to the specialty of the testbed, the track of testbed center is researched. The numerical control testbed move with a higer speed，and the move space is shorter than traditional test system. The test of small-power motor can improve install speed and efficiency，which has a certain value to spreed.

motor testing; installation; track

2014-04-10

福建检验检疫局科技计划项目(编号：FK2012-36)

温韵光(1965- )，男，福建福安人，工程师，主要从事电机的检测与控制方面工作。

TM306

A

1007-4414(2014)03-0090-02