[发明专利]一种运动机构动刚度检测方法

说明书

本发明公开了运动机构动刚度检测方法，包括步骤1、设置用于检测运动控制机构执行器终端在某一方向上实际运动位置的位置检测仪器，并将位置检测仪器的采样周期与全闭环位置反馈装置/半闭环位置反馈装置采样周期同步；步骤2、通过位置检测仪器获得运动控制机构执行器终端在实际运动位置值，并由实际运动位置值计算运动控制机构执行器终端的加速度和驱动力，通过实际运动位置值和位置反馈值计算运动控制机构执行器终端的开环误差；步骤3、通过驱动力和开环误差计算运动控制机构执行器终端的动刚度。通过该方法可以检测出运动控制机构在运动过程中的运动刚度，进而可以通过动刚度调节或改进运动控制机构的设计或控制，提高运动控制机构的性能。

技术领域

本发明涉及机械控制技术领域，具体涉及运动机构动刚度检测方法。

背景技术

全闭/半闭环控制的运动控制机构(数控机床、机械手以及机器人等)，由于运动控制机构上设置有位置反馈装置/速度反馈装置，位置反馈装置/速度反馈装置可以精确测量并反馈运动控制机构执行器终端的运动位置距离，并将检测的数据反馈到运动控制系统控制器中，运动控制系统的控制器可以根据位置反馈装置/速度反馈装置反馈数据获取运动控制机构执行器终端的具体位置并进行调整，以保证运动控制机构的高精度。

但是，位置反馈装置/速度反馈装置(光栅尺或编码器等检测装置)只能测量反馈装置读数头到运动控制机构原点的位置距离，检测不到运动控制机构执行器终端到反馈装置读数头之间的位置距离误差。由于运动控制机构存在安装间隙且为非刚性构件，因此，在运动控制机构执行器终端加减速运动过程中，运动着的零部件质量会产生正反向冲击力，同时，运动执行机构执行器终端受到支撑导轨的摩擦阻力，运动控制机构执行器终端在冲击力和摩擦阻力构成的合力或合力偶的作用下，运动机构执行器终端将产生变形量，这个变形量影响了运动控制机构的运动精度，进而直接影响运动控制系统的设计精度，如何检测运动控制机构的动刚度，对运动控制机构的设计和性能改进具有重要的意义。

发明内容

本发明提出了一种运动机构动刚度检测方法，本发明采用的技术手段如下：

一种运动机构动刚度检测方法，包括以下步骤，

步骤1、在运动控制机构执行器终端与运动控制机构中全闭环位置反馈装置/半闭环位置反馈装置之间设置用于检测所述运动控制机构执行器终端在某一方向上实际运动位置的位置检测仪器，设置所述位置检测仪器的采样周期与所述全闭环位置反馈装置/半闭环位置反馈装置采样周期同步；

步骤2、控制所述运动控制机构执行器终端在所述方向上运动，通过所述位置检测仪器获得所述运动控制机构执行器终端在所述方向上的实际运动位置值，通过所述全闭环位置反馈装置/半闭环位置反馈装置获得所述运动控制机构执行器终端在所述方向上的位置反馈值，通过所述实际运动位置值计算所述运动控制机构执行器终端的加速度和作用在所述运动控制机构执行器终端的驱动力，通过所述实际运动位置值和所述位置反馈值计算所述运动控制机构执行器终端的在所述方向上的开环误差；

步骤3、通过所述驱动力和所述开环误差计算所述运动控制机构执行器终端的动刚度。

进一步地，所述加速度的计算过程如下：

所述位置检测仪器获得所述运动控制机构执行器终端在所述方向上的实际运动位置值为W_实：

其中，t_n为位置检测仪器的采样时刻；

所述运动控制机构执行器终端的加速度a计算如下：

作用在所述运动控制机构执行器终端的驱动力F计算如下：

其中，m为运动控制机构执行器终端的质量。

进一步地，所述开环误差计算过程如下：