伺服機構性能綜合測試設備：快速、高效、高精度檢測，為伺服電動缸保駕護航

伺服電動缸

隨著電子及信息技術的高速發(fā)展，伺服控制技術也廣泛應用于國民經(jīng)濟的許多領域，如工業(yè)機器人、電子制造、數(shù)控機床等，成為自動化的核心技術之一。

電動缸

圖1 國防裝備中的伺服系統(tǒng)（電動缸來源于網(wǎng)絡）

無論是空間用伺服機構還是地面裝備用伺服機構，都需要設計配套的專業(yè)測試系統(tǒng)對產(chǎn)品性能進行測試及評估，以驗證設計的指標、進行產(chǎn)品批產(chǎn)性能檢測，從而保障裝備的正常、安全運行。

在航空航天領域，伺服產(chǎn)品的定制化程度較高且技術要求高，常常具有“小批量”、“多批次”的特點，與伺服系統(tǒng)配套的地面測試設備往往也需要根據(jù)產(chǎn)品進行定制化專業(yè)設計，滿足裝備高精度、高性能、高可靠性的要求。近年來，航空航天領域裝備自動化、智能化的發(fā)展趨勢對伺服系統(tǒng)及其配套的測試設備提出了更高的要求。

鑒于此，北京新風航天裝備工藝研究所機電工程與控制研究室研制出模塊化、自動化的伺服測試設備，對航空航天裝備伺服系統(tǒng)性能進行快速、高效、高精度的檢測，為后續(xù)產(chǎn)品的快速設計、快速驗證以及戰(zhàn)場持續(xù)保障提供關鍵技術和核心裝備支撐。

1. 設備簡介 

本測試設備用于伺服機構及電機產(chǎn)品的綜合性能測試，包括機械性能測試（傳動精度、輸出軸力矩/轉速、效率等）、電性能測試（輸入/輸出電壓、電流、功率等）、模擬微重力下太陽翼轉動慣量測試，用于伺服機構及電機產(chǎn)品的設計指標性能標校以及出廠性能檢測，以滿足科研和生產(chǎn)任務對測試設備的需求。

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圖2 伺服機構性能綜合測試設備

2. 應用領域  

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圖3 測試設備應用領域及測試對象（部分電動缸來源于網(wǎng)絡）

3. 設備性能

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4. 產(chǎn)品特色                  

1）設備整體采用模塊化設計，各系統(tǒng)之間可獨立工作，可多場景下擴展使用，模塊化方便拆卸、儲存、運輸。

2）測試臺采用A、B雙軸系設計，有效兼容地面環(huán)境下高精度測試(A軸)以及模擬太空環(huán)境下(真空、高低溫)測試(B軸)。

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圖4 設備測試臺A、B雙軸系設計

3）控制系統(tǒng)配備高性能電機控制及驅動器，實現(xiàn)對航天級及商業(yè)步進電機、直流無刷/有刷電機、永磁同步電機的驅動和控制，同時支持電位計、霍爾、光電編碼器、磁編碼器、旋變等反饋接口。

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圖5 設備電氣控系統(tǒng)

4）采用電機對拖及算法控制測試，實現(xiàn)復雜工況下靜態(tài)和動態(tài)加載，全面覆蓋伺服機構實際工況，支持用戶編程開發(fā)及自定義測試。

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圖6 電機對拖及算法控制實現(xiàn)復雜工況靜態(tài)和動態(tài)加載測試

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)境下轉動慣量測試，采用六維力傳感器及控制計算機，快速實現(xiàn)測試件物理軸與設備轉軸重合，保證測試精度。

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圖8 地面模擬微重力轉動慣量測試裝置

7）軟件界面友好，測試數(shù)據(jù)圖、表同時顯示，便于觀察；具有數(shù)據(jù)自動存儲、復現(xiàn)及自動分析處理能力。

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圖9 上位機軟件主界面

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圖10 產(chǎn)品測試界面

5. 產(chǎn)品測試實況

對測試伺服機構進行產(chǎn)品的機械性能測試（傳動精度、輸出軸力矩/轉速、效率等），電性能測試（輸入/輸出電壓、電流、功率等），以及模擬微重力下太陽翼轉動慣量測試，完全滿足產(chǎn)品測試的指標要求和精度要求。

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圖11 伺服機構性能測試設備工作測試實況

專業(yè)的伺服機構性能綜合測試設備，為伺服系統(tǒng)進行上崗前最關鍵的一道“體檢”，從而為各類裝備的安全運行提供了可靠的技術保障。