Calibrazione dell'errore di misurazione dell'angolo causato dalla deformazione torsionale dello strumento di test delle prestazioni del riduttore industriale

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 21742 (2022) Citare questo articolo

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La misurazione della rigidezza di un riduttore di precisione è essenziale per la stima del riduttore. Poiché i risultati della misurazione del sensore angolare includono l'errore di misurazione dell'angolo causato dalla deformazione torsionale dello strumento, non può essere utilizzato come deformazione torsionale effettiva del riduttore. Questo articolo analizza le caratteristiche di deformazione torsionale dello strumento per ridurre l'errore di misurazione dell'angolo. Sulla base dell'analisi, viene proposto un nuovo metodo per calibrare l'errore di misurazione dell'angolo basato sul miglioramento dell'adattamento della curva B-spline, della discesa del gradiente e dell'ottimizzazione dello sciame di particelle, della rete neurale con funzione di base radiale (IBSCF-GDPSO-RBF). Il metodo può eliminare l'errore di misurazione dell'angolo causato dalla deformazione torsionale dello strumento. Vengono presentati i passaggi del metodo IBSCF-GDPSO-RBF e la compensazione dell'errore di misurazione angolare viene eseguita in condizioni di carico. L'esperimento mostra che la deformazione dello strumento ha causato un errore di misurazione dell'angolo dopo che la compensazione è entro ± due secondi angolari. L'innovazione di questo articolo propone il metodo di calibrazione degli errori basato sul metodo IBSCF-GDPSO-RBF. Fornisce un riferimento per misurare e valutare la rigidità torsionale effettiva del riduttore Rotary Vector (RV) sotto qualsiasi carico.

Recentemente, i riduttori per robot hanno trovato ampia applicazione nel settore dell'automazione1. È significativo che le caratteristiche di un riduttore per robot influenzino direttamente la precisione e l'efficienza del movimento di un robot industriale2. Pertanto, il rilevamento delle caratteristiche del riduttore del robot avvantaggia in modo significativo lo sviluppo del settore dell’automazione delle apparecchiature3. I parametri caratteristici del riduttore includono generalmente la coppia di avviamento, la coppia di funzionamento e la rigidità torsionale4,5,6. Numerosi studiosi hanno studiato approfonditamente la rigidità torsionale del riduttore e analizzato le caratteristiche statiche del riduttore7,8,9,10. Tali studi sono però vincolati da metodi e dispositivi di misurazione, che non possono favorire il miglioramento delle caratteristiche del riduttore industriale.

Il rilevatore delle prestazioni del riduttore è assemblato da parti metalliche anziché da un corpo rigido ideale. In termini di disposizione della struttura meccanica dell'intera macchina, la maggior parte dei rilevatori adotta una struttura in serie orizzontale11,12,13,14. Quando il sistema dell'albero di misura trasmette una coppia elevata, la debole rigidità di un albero nell'albero dello strumento risulterà gravemente distorta. Pertanto, esiste una deviazione tra la deformazione torsionale accurata del riduttore Rotary Vector (RV) e i risultati della misurazione angolare. Pertanto, si può vedere che la precisione della misurazione sarà seriamente influenzata dalla distorsione nella catena di misurazione durante il test della rigidità torsionale del riduttore. I risultati della misurazione angolare dello strumento non possono essere utilizzati come la corretta rigidità torsionale del riduttore RV15,16,17. È necessario adottare un metodo pratico per eliminare l'effetto causato dalla deformazione torsionale del rilevatore del riduttore del robot18,19,20.

Molti esperti e studiosi hanno studiato questo tipo di problema. Secondo il rapido effetto di una grande deformazione torsionale, Wang Zhiqiao et al. analizzato teoricamente l'angolo di deformazione di un'asta circolare solida e stabilito la curva di relazione tra deformazione ed effetto rapido21. Jia HK et al. ha analizzato l'errore dei metodi di misurazione della deformazione torsionale esistenti e ha fornito la formula di calcolo per l'errore angolare22. Saygun A. et al. ha proposto un metodo di calcolo della rigidezza torsionale delle parti basato sull'analisi agli elementi finiti23. Sigmund O. et al. ha studiato la situazione sforzo-deformazione dei materiali metallici duttili rappresentati dall'acciaio strutturale dopo la torsione e ha scoperto che la relazione tra sforzo e deformazione è lineare in un intervallo particolare e l'errore di spostamento della deformazione prodotto nel processo di test ripetuti è ripetitivo24. Questa caratteristica garantisce che l'errore angolare causato dalla deformazione del materiale metallico sia un errore sistematico, il che rende possibile migliorare la precisione della misurazione dell'angolo attraverso un metodo di compensazione dell'errore affidabile ed efficace. Tuttavia, tutte le ricerche di cui sopra si concentrano principalmente sulla semplice deformazione di una singola parte e non sono adatte per la deformazione complessa della catena di trasmissione nello strumento con coppia elevata.