二维驱动带载性能测试系统和方法与流程

本发明涉及飞行器驱动设备测试领域，具体地，涉及一种二维驱动带载性能测试系统和方法。

背景技术：

1、空间飞行器机构产品对于紧凑空间内的多轴运动需求愈发旺盛。二维驱动机构是飞行器机构产品中重要的驱动部件，其特点是：体积小、重量轻、结构紧凑、比驱动能力强、定位精度高、功耗低、可靠度高。满足飞行器机构产品在有限空间内实现多轴运动需求。同时为保证二维驱动机构性能可靠，在飞行器发射前，需要在地面进行大量性能测试验证试验。

2、目前针对驱动机构的性能测试主要采用以下方式：

3、1）通过在高低温箱内侧面开孔穿入加载轴，加载轴一端连接产品，一端连接磁粉制动器，通过磁粉制动器实现产品的加载。但此方法产品的运动空间受限，只能实现相对固定的单轴加载。同时磁粉制动器的加载方式只能实现被动加载，无法实现产品加/断电保持力矩的测量。

4、2）通过悬臂加配重块，搭配滑轮换向的方式实现产品的加载。但此方法由于悬臂运动范围较大，故需求测试空间大，测试环境要求能够安装定滑轮换向，同时在大力矩加载测试时，悬臂及配重块拆装的操作难度较大，存在安全风险。

5、经现有技术专利文献检索发现，中国发明专利公布号为cn 106342301b，公开了一种飞行器对接机构差动组合设备测试系统及其方法。 该发明中测试的对接机构差动组合设备包含输入轴h与输出轴i、ii、iii，在测试时需要安装至高低温箱内，四个轴分别由独立的电机控制，实现性能测试要求。虽然该测试系统能够控制四个运动轴，但此4轴都是各自独立转动，运动过程中，产品结构不会进行大范围运动，无法满足本发明介绍的二维驱动机构两轴正交关联运动性能测试需求。

6、中国发明专利公布号为cn 116519280b，公开了一种绳驱伸展机构驱动装置模拟测试装置和方法。该发明中搭建有横杆与竖杆组成的框架结构，在框架中安装滑轮组，钢丝绳从伸展机构驱动装置出发，经过滑轮组，连接到配重块，从而实现对产品测试的加载。上述发明通过钢丝绳柔性加载，但绳索与滑轮之间的摩擦阻力对试验精度存在一定影响。该发明的钢丝绳直接连接驱动装置，力臂较短，加载能力有限；同时自制框架承载能力有限，无法满足的二维驱动机构大力矩加载的测试需求。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种二维驱动带载性能测试系统和方法。

2、根据本发明提供的一种二维驱动带载性能测试系统，包括测试台、回转板、安装环、回转机构和展开机构，所述安装环固定安装在测试台上，所述安装环用于固定待测试件，所述回转板与回转机构相连，所述回转机构用于驱动回转板绕回转轴转动，所述展开机构安装于回转板上，所述展开机构与待测试件相连，所述展开机构用于驱动待测试件绕展开轴转动，所述回转轴垂直于测试台，所述展开轴垂直于回转轴，所述回转板表面设有让位孔，所述安装环和回转轴位于让位孔的覆盖范围内。

3、优选的，所述回转机构包括回转电机、回转减速器、第一扭矩传感器、主动齿轮和从动齿轮，所述回转电机的输出端与回转减速器的输入端相连，所述回转减速器的输出端与第一扭矩传感器的输入端相连，所述第一扭矩传感器的输出端与主动齿轮的转轴固定相连，所述主动齿轮与从动齿轮啮合，所述回转板固定连接在从动齿轮上。

4、优选的，所述让位孔的中心轴线和从动齿轮的转动轴共线。

5、优选的，所述主动齿轮的直径小于从动齿轮的直径。

6、优选的，所述回转减速器通过支架安装在测试台下方。

7、优选的，所述展开机构包括展开电机、展开减速器、第二扭矩传感器、转臂和载荷连接板，所述展开电机的输出端与展开减速器的输入端相连，所述展开减速器的输出端与第二扭矩传感器的输入端相连，所述第二扭矩传感器的输出端与转臂的一端相连，所述转臂的另一端与载荷连接板的一端相连，所述转臂与载荷连接板之间呈预设角度，所述载荷连接板另一端为自由端且设有用于连接待测试件的安装位。

8、优选的，所述展开减速器和第二扭矩传感器通过支架安装在回转板上。

9、优选的，所述让位孔两侧分别设有支撑转接板，两个支撑转接板加载转接板的两端相连，所述加载转接板横跨让位孔。

10、优选的，所述回转电机、展开电机、第一扭矩传感器和第二扭矩传感器通过总线与控制柜相连。再通过以太网接口与工控机相连。

11、根据本发明提供的另一方面，一种二维驱动带载性能测试方法，采用二维驱动带载性能测试系统，应用于二维驱动机构，包括：

12、步骤s1：将二维驱动机构的壳体通过螺钉固定在产品安装环上；将二维驱动机构的展开结构的安装面通过螺钉安装在载荷连接板的安装位上；

13、步骤s2：获取扭矩及速度上下限的参数；

14、步骤s3：通过产品控制设备，使二维驱动机构达到预定测试状态；

15、步骤s4：对回转机构和展开机构施加预设的力矩，获取测试系统中得到的时间、角度以及力矩数据，并与产品控制设备中时间、电流、速度、加速度、位置的数据相互对比，分析产品在不同负载条件下的控制性能，并验证其输出性能指标要求的满足情况。

16、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

17、本发明通过加载系统的叠合结构布局，实现了产品回转及展开多方向同时加载。通过电机闭环加载的方式，实现了产品的主动与被动高精度加载。通过减速器及多级齿轮的力矩放大，实现了产品的大力矩加载。此外，二维驱动带载性能测试系统具有结构简单、人机交互友好、测试流程便捷等优点，满足产品各项带载性能测试需求。

1.一种二维驱动带载性能测试系统，其特征在于，包括测试台、回转板、安装环、回转机构和展开机构，所述安装环固定安装在测试台上，所述安装环用于固定待测试件，所述回转板与回转机构相连，所述回转机构用于驱动回转板绕回转轴转动，所述展开机构安装于回转板上，所述展开机构与待测试件相连，所述展开机构用于驱动待测试件绕展开轴转动，所述回转轴垂直于测试台，所述展开轴垂直于回转轴，所述回转板表面设有让位孔，所述安装环和回转轴位于让位孔的覆盖范围内。

2.根据权利要求1所述的二维驱动带载性能测试系统，其特征在于，所述回转机构包括回转电机、回转减速器、第一扭矩传感器、主动齿轮和从动齿轮，所述回转电机的输出端与回转减速器的输入端相连，所述回转减速器的输出端与第一扭矩传感器的输入端相连，所述第一扭矩传感器的输出端与主动齿轮的转轴固定相连，所述主动齿轮与从动齿轮啮合，所述回转板固定连接在从动齿轮上。

3.根据权利要求2所述的二维驱动带载性能测试系统，其特征在于，所述让位孔的中心轴线和从动齿轮的转动轴共线。

4.根据权利要求2所述的二维驱动带载性能测试系统，其特征在于，所述主动齿轮的直径小于从动齿轮的直径。

5.根据权利要求2所述的二维驱动带载性能测试系统，其特征在于，所述回转减速器通过支架安装在测试台下方。

6.根据权利要求2所述的二维驱动带载性能测试系统，其特征在于，所述展开机构包括展开电机、展开减速器、第二扭矩传感器、转臂和载荷连接板，所述展开电机的输出端与展开减速器的输入端相连，所述展开减速器的输出端与第二扭矩传感器的输入端相连，所述第二扭矩传感器的输出端与转臂的一端相连，所述转臂的另一端与载荷连接板的一端相连，所述转臂与载荷连接板之间呈预设角度，所述载荷连接板另一端为自由端且设有用于连接待测试件的安装位。

7.根据权利要求6所述的二维驱动带载性能测试系统，其特征在于，所述展开减速器和第二扭矩传感器通过支架安装在回转板上。

8.根据权利要求1所述的二维驱动带载性能测试系统，其特征在于，所述让位孔两侧分别设有支撑转接板，两个支撑转接板加载转接板的两端相连，所述加载转接板横跨让位孔。

9.根据权利要求2或6所述的二维驱动带载性能测试系统，其特征在于，所述回转电机、展开电机、第一扭矩传感器和第二扭矩传感器通过总线与控制柜相连，再通过以太网接口与工控机相连。

10.一种二维驱动带载性能测试方法，其特征在于，采用二维驱动带载性能测试系统，应用于二维驱动机构，包括：