本發(fā)明涉及諧波齒輪傳動測試技術領域，具體而言，涉及一種基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)和所述基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)的測試方法。

背景技術：

諧波齒輪具有多齒嚙合的特點，傳動過程中嚙合區(qū)域的摩擦不僅會造成能量損失，而且會導致剛度滯回，對傳動性能造成極大的危害。

為此，需要獲得諧波齒輪齒面摩擦的真實變化規(guī)律，實現(xiàn)對諧波齒輪齒面摩擦的精確建模與補償。

相關技術中的諧波齒輪齒面摩擦的測試方法具有光彈性貼片的制作和粘貼過程比較復雜，光彈性貼片的厚度以及輪齒端面的加工缺陷會對測量精度造成影響，測試數(shù)據(jù)的后處理過程比較復雜等不足。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。為此，本發(fā)明提出一種基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)，該基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)具有使用簡便、測試準確等優(yōu)點。

本發(fā)明還提出一種上述基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)的測試方法。

為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的實施例提出一種基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)，所述基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)包括：光路入射裝置，所述光路入射裝置包括：入射裝置導軌；入射光源，所述入射光源安裝在所述入射裝置導軌上；激發(fā)濾光片，所述激發(fā)濾光片安裝在所述入射裝置導軌上；起偏鏡，所述起偏鏡安裝在所述入射裝置導軌上；諧波傳動裝置,所述諧波傳動裝置包括：支撐臺面，所述支撐臺面適于與所述入射裝置導軌配合放置；諧波減速器，所述諧波減速器可拆卸地安裝在所述支撐臺面上，所述諧波減速器包括待測齒輪，所述待測齒輪的端面上涂覆有發(fā)光光彈性涂層；伺服電機，所述伺服電機安裝在所述支撐臺面上且與所述諧波減速器傳動連接；磁粉制動器，所述磁粉制動器安裝在所述支撐臺面上且與所述諧波減速器傳動連接；光路采集裝置,所述光路采集裝置包括：采集裝置導軌，所述采集裝置導軌適于與所述入射裝置導軌配合放置；第一波片，所述第一波片安裝在所述采集裝置導軌上；玻璃板，所述玻璃板安裝在所述采集裝置導軌上；第二波片，所述第二波片安裝在所述采集裝置導軌上；分析鏡，所述分析鏡安裝在所述采集裝置導軌上；發(fā)射濾光片，所述發(fā)射濾光片安裝在所述采集裝置導軌上；攝像機，所述攝像機安裝在所述采集裝置導軌上。

根據(jù)本發(fā)明實施例的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)，具有使用簡便、測試準確等優(yōu)點。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術特征：

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述入射裝置導軌的長度方向沿橫向定向，所述支撐臺面和所述采集裝置導軌的長度方向沿縱向定向且所述支撐臺面和所述采集裝置導軌在縱向上排列放置。這樣便于實現(xiàn)所述基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)的測試功能，便于所述光路入射裝置、所述諧波傳動裝置和所述光路采集裝置的設置，便于提高所述測試系統(tǒng)的結構穩(wěn)定性。

可選地，所述入射光源、所述激發(fā)濾光片和所述起偏鏡的光軸重合，所述伺服電機、所述諧波減速器和所述磁粉制動器的中心軸線重合，所述第一波片、所述第二波片、所述分析鏡、所述發(fā)射濾光片和所述攝像機的光軸重合，所述光路采集裝置的光軸經(jīng)過且垂直于所述待測齒輪的端面，所述光路采集裝置的光軸與所述伺服電機、所述諧波減速器和所述磁粉制動器的中心軸線平行，所述光路入射裝置的光軸和所述光路采集裝置的光軸的高度相同且均經(jīng)過所述玻璃板，所述光路入射裝置的光軸和所述光路采集裝置的光軸與所述玻璃板的法線成45°。這樣便于從所述入射光源發(fā)出光線的光路的形成，便于所述待測齒輪齒面摩擦力的測試。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，所述入射光源、所述激發(fā)濾光片和所述起偏鏡可滑動地設在所述入射裝置導軌上，所述伺服電機、所述諧波減速器和所述磁粉制動器固設在所述支撐臺面上，所述玻璃板、所述第一波片、所述第二波片、所述分析鏡、所述發(fā)射濾光片和所述攝像機可滑動地設在所述采集裝置導軌上。這樣在測試時，所述入射光源、所述激發(fā)濾光片和所述起偏鏡可以隨測試需要在所述入射裝置導軌上滑動地調(diào)整，所述玻璃板、所述第一波片、所述第二波片、所述分析鏡、所述發(fā)射濾光片和所述攝像機可以隨測試需要在所述采集裝置導軌上滑動地調(diào)整。

進一步地，所述入射光源、所述激發(fā)濾光片和所述起偏鏡分別通過多個入射裝置支架可滑動地設在所述入射裝置導軌上，所述伺服電機、所述諧波減速器和所述磁粉制動器分別通過多個諧波支架固設在所述支撐臺面上，所述玻璃板、所述第一波片、所述第二波片、所述分析鏡、所述發(fā)射濾光片和所述攝像機分別通過多個采集裝置支架可滑動地設在所述采集裝置導軌上，所述入射裝置導軌上設有入射滑動凸臺，所述入射滑動支架上設有入射滑槽，所述入射滑動凸臺可滑動地配合在所述入射滑槽內(nèi)，所述采集裝置導軌上設有采集滑動凸臺，所述采集裝置支架上設有采集滑槽，所述采集滑動凸臺可滑動地配合在所述采集滑槽內(nèi)。這樣可以利用所述入射滑動凸臺、所述入射滑槽和所述采集滑動凸臺、所述采集滑槽，分別對所述光路入射裝置和所述光路采集裝置的各部件進行定位和導向，便于所述光路入射裝置和所述光路采集裝置的各部件的順暢運動。

更進一步地，所述入射裝置支架包括可滑動地配合在所述入射裝置導軌上的入射滑動座、可移動地設在所述滑動座上的入射活動座和用于調(diào)節(jié)所述入射活動座在水平方向和豎直方向上的位置入射絲杠螺母，所述入射光源、所述激發(fā)濾光片和所述起偏鏡分別設在多個所述入射活動座上，所述采集裝置支架包括可滑動地配合在所述采集裝置導軌上的采集滑動座、可移動地設在所述滑動座上的采集活動座和用于調(diào)節(jié)所述采集活動座在水平方向和豎直方向上的位置的采集絲杠螺母，所述玻璃板、所述第一波片、所述第二波片、所述分析鏡、所述發(fā)射濾光片和所述攝像機分別設在多個所述采集活動座上。這樣可以利用所述入射絲杠螺母和所述采集絲杠螺母進行微調(diào)，提高所述基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)的測量精度和準確性。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，所述分析鏡可沿所述光路采集裝置的光軸的軸向滑動且能夠以所述光路采集裝置的光軸為旋轉軸線轉動。這樣在測試時可以得到所述分析鏡和所述起偏鏡之間不同的夾角，便于得到所述分析鏡和所述起偏鏡之間不同夾角的測試結果。

可選地，在所述入射裝置導軌上，從遠離所述采集裝置導軌的一端至鄰近所述采集裝置導軌的一端，所述入射光源、所述激發(fā)濾光片和所述起偏鏡依次排列設置；在所述支撐臺面上，從遠離所述采集裝置導軌的一端至鄰近所述采集裝置導軌的一端，所述磁粉制動器、所述諧波減速器和所述伺服電機依次排列設置；在所述采集裝置導軌上，從鄰近所述支撐臺面的一端至遠離所述支撐臺面的一端，所述第一波片、所述玻璃板、所述第二波片、所述分析鏡、所述發(fā)射濾光片和所述攝像機依次排列設置。這樣便于基于光彈性涂層法的所述諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)各結構的設置，進一步便于保證所述測試系統(tǒng)測試的準確性。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所述伺服電機的電機軸與所述諧波減速器通過第一聯(lián)軸器傳動連接，所述諧波減速器通過第二聯(lián)軸器與所述磁粉制動器傳動連接。這樣可以將所述伺服電機、所述諧波減速器和所述磁粉制動器傳動連接，避免三者之間發(fā)生相對轉動，便于提高所述諧波傳動裝置的傳動效率。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面的實施例提出一種根據(jù)本發(fā)明的第一方面的實施例所述的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)的測試方法。

所述測試方法包括準備階段和測試階段，其中所述準備階段包括以下步驟：

制備發(fā)光光彈性涂層，通過測試獲取所述發(fā)光光彈性涂層的基本物理參數(shù)；

將所述發(fā)光彈性涂層涂覆在所述待測齒輪的端面上；

調(diào)整所述伺服電機、所述諧波減速器和所述磁粉制動器的位置，使三者的中心軸線重合；

調(diào)整所述光路采集裝置導軌的位置，保證光路采集系統(tǒng)導軌的軸線與所述伺服電機、所述諧波減速器和所述磁粉制動器的中心軸線平行；

調(diào)整所述第一波片、所述第二波片、所述分析鏡、所述發(fā)射濾光片和所述攝像機的位置，使其光軸重合，并保證光軸通過所述待測輪齒端面上的所述發(fā)光光彈性涂層，記錄所述分析鏡的初始位置；

調(diào)整所述入射裝置導軌的位置，使其與所述采集裝置導軌相互垂直；

調(diào)整所述入射光源、所述激發(fā)濾光片和所述起偏鏡的位置，使三者的光軸重合，保證所述光路入射裝置和所述光路采集裝置的光軸高度相同且均經(jīng)過所述玻璃板；

調(diào)整所述玻璃板的角度，使其法線與所述光路入射裝置和所述光路采集裝置的光軸均成45°；

所述測試階段包括以下步驟：

設置所述伺服電機和所述磁粉制動器的參數(shù)，使所述諧波減速器在預定驅(qū)動轉速和預定載荷下正常工作；

所述入射光源發(fā)出預定波長的光波，所述光波通過所述激發(fā)濾光片和所述起偏鏡，經(jīng)過所述玻璃板反射，再經(jīng)過所述第一波片后形成圓偏振光，照射到涂有所述發(fā)光光彈性涂層的所述待測輪齒的端面上，所述發(fā)光光彈性涂層中的熒光染料受到激發(fā)并發(fā)射熒光信號，所述熒光信號經(jīng)過所述第一波片、所述玻璃板、所述第二波片、所述分析鏡和所述發(fā)射濾光片后通過所述攝像機進行采集，完成多個完整嚙合周期的采集后關閉攝像機，對采集到的熒光信號進行處理得到不同嚙合位置處的熒光信號強度圖像；

將所述分析鏡以所述光路采集裝置的光軸為轉動軸線轉動10°，重新打開所述攝像機，重復上一步驟，直至所述分析鏡轉滿180°為止，所述分析鏡每轉動一次，記錄一次所述分析鏡和所述起偏鏡偏振軸方向的夾角，當采集完不同夾角下的強度圖像后，對每個嚙合位置的強度圖像中每一個像素點對應的夾角和光強進行正弦擬合，得到該嚙合位置處所述待測輪齒的端面的應力、應變分布信息，并計算出沿所述待測輪齒的嚙合齒面切向的切應力，將切應力沿嚙合齒面進行積分得到沿嚙合齒面切向的摩擦力大小和方向，得到任意嚙合位置處齒面摩擦力的大小和方向；

調(diào)節(jié)所述磁粉制動器和所述伺服電機的參數(shù)，重復上一步驟，得到所述諧波減速器在不同工況下齒面摩擦力的變化規(guī)律。

根據(jù)本發(fā)明實施例的測試方法，通過利用根據(jù)本發(fā)明的第一方面的實施例所述的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)，具有使用簡便、測試準確等優(yōu)點。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)的結構示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)光路入射裝置的結構示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)光路入射裝置的局部結構示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)諧波傳動裝置的結構示意圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)的待測齒輪221的結構示意圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)光路采集裝置的結構示意圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)光路采集裝置的局部結構示意圖。

附圖標記：基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)1、光路入射裝置100、入射裝置導軌110、入射滑動凸臺111、入射光源120、激發(fā)濾光片130、起偏鏡140、入射裝置支架150、入射滑槽151、入射滑動座152、入射活動座153、入射絲杠螺母154、諧波傳動裝置200、支撐臺面210、諧波減速器220、待測齒輪221、發(fā)光光彈性涂層2211、伺服電機230、磁粉制動器240、諧波支架250、光路采集裝置300、采集裝置導軌310、采集滑動凸臺311、第一波片320、玻璃板330、第二波片340、分析鏡350、發(fā)射濾光片360、攝像機370、采集裝置支架380、采集滑槽381、采集滑動座382、采集活動座383、采集絲杠螺母384、第一聯(lián)軸器400、第二聯(lián)軸器500。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)1。

如圖1-圖7所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)1包括光路入射裝置100、諧波傳動裝置200和光路采集裝置300。

光路入射裝置100包括入射裝置導軌110、入射光源120、激發(fā)濾光片130和起偏鏡140。入射光源120安裝在入射裝置導軌110上。激發(fā)濾光片130安裝在入射裝置導軌110上。起偏鏡140安裝在入射裝置導軌110上。諧波傳動裝置200包括支撐臺面210、諧波減速器220、伺服電機230和磁粉制動器240。支撐臺面210適于與入射裝置導軌110配合放置。諧波減速器220可拆卸地安裝在支撐臺面210上，諧波減速器220包括待測齒輪221，待測齒輪221的端面上涂覆有發(fā)光光彈性涂層2211(lpc)。伺服電機230安裝在支撐臺面210上且與諧波減速器220傳動連接。磁粉制動器240安裝在支撐臺面210上且與諧波減速器220傳動連接。光路采集裝置300包括采集裝置導軌310、第一波片320、玻璃板330、第二波片340、分析鏡350、發(fā)射濾光片360和攝像機370。采集裝置導軌310適于與入射裝置導軌110配合放置。第一波片320安裝在采集裝置導軌310上。玻璃板330安裝在采集裝置導軌310上。第二波片340安裝在采集裝置導軌310上。分析鏡350安裝在采集裝置導軌310上。發(fā)射濾光片360安裝在采集裝置導軌310上。攝像機370安裝在采集裝置導軌310上。

具體而言，“支撐臺面210適于與入射裝置導軌110配合放置”、“采集裝置導軌310適于與入射裝置導軌110配合放置”并非指連接安裝，而是在測試時放置在設計位置并隨測試需要調(diào)整。

相關技術中光彈性貼片的制作和粘貼過程比較復雜。首先要手工制作與嚙合輪齒端面外形相一致的光彈性貼片，其次要對待測輪齒端面進行清理并在光彈性貼片的粘貼處制作反光層，最后要選用合適的粘結劑將制作好的光彈性貼片粘貼在待測輪齒端面上，上述操作過程對實驗人員的要求較高，且需要耗費較長的時間；光彈性貼片的厚度以及輪齒端面的加工缺陷會對測量精度造成影響。由于光彈性貼片的厚度較大(通常大于1mm)，導致基底加強效應較為顯著，易引起較大的測量誤差。此外，由于實驗中需要采集的光彈條紋是由待測輪齒端面的反射光干涉而產(chǎn)生的，待測輪齒端面的加工缺陷會降低所得條紋圖像的對比度和信噪比；實驗數(shù)據(jù)的后處理過程比較復雜。光彈性貼片上通常會采集到多條干涉條紋，且干涉條紋的級數(shù)并不相同，必須先進行多條紋計數(shù)以及復雜的位相去包裹，才能進一步計算待測輪齒端面的應力、應變分布情況。

根據(jù)本發(fā)明實施例的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)1，通過在待測齒輪的端面上涂覆發(fā)光光彈性涂層2211，與使用光彈性貼片的相關技術相比，由于光彈性貼片的制作和粘貼過程比較復雜，操作過程對測試人員的要求較高，且需要耗費較長的時間。由于本發(fā)明的測試系統(tǒng)1采用噴涂設備在待測輪齒221的端面上直接制作發(fā)光光彈性涂層2211，這樣能夠簡化測試人員的操作，縮短測試前期的準備時間，并且整個操作過程對實驗人員的經(jīng)驗與技巧要求不高，便于測試人員的使用，提高測試人員的工作效率，提高測試人員的使用體驗。

并且，通過在待測齒輪的端面上涂覆發(fā)光光彈性涂層2211，與使用光彈性貼片的相關技術相比，由于光彈性貼片的厚度以及輪齒端面的加工缺陷會對測量精度造成影響，易引起較大的測量誤差，會降低所得條紋圖像的對比度和信噪比。由于本發(fā)明的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)1采用的發(fā)光光彈性涂層2211的厚度較薄(通常小于500μm)且采用多次噴涂的制作方法，這樣基底加強效應以及涂層中的殘余應力可以近似忽略，從而能夠?qū)崿F(xiàn)測試系統(tǒng)1準確且高效的測試，提高測試系統(tǒng)1的測試準確性。此外，由于激發(fā)濾光片130只允許特定波長的發(fā)射光波通過，采集到的光強圖像中不會含其他波長的成分，從而提高了光強圖像的對比度和信噪比。

此外，在待測齒輪的端面上涂覆發(fā)光光彈性涂層2211的方法與使用光彈性貼片的相關技術相比，使用光彈性貼片的相關技術的測試數(shù)據(jù)后處理過程比較復雜。由于本發(fā)明的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)1通過對實驗采集到的光強圖像進行信號處理來計算待測輪齒221端面的應力、應變分布情況，而不需要進行現(xiàn)有測試方法中多條紋計數(shù)和位相去包裹的過程，這樣可以減化測試數(shù)據(jù)后處理過程，節(jié)省處理測試數(shù)據(jù)的時間，提高測試數(shù)據(jù)的處理效率。進一步地，測試系統(tǒng)1具有多種測試功能且應用范圍較廣，通過調(diào)節(jié)磁粉制動器240和伺服電機230的參數(shù)，可以實現(xiàn)不同負載和驅(qū)動轉速下諧波齒輪齒面摩擦的測試，通過更換或調(diào)整諧波支架250的位置，能夠適用于多種不同型號的諧波減速器220。

因此，根據(jù)本發(fā)明實施例的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)1具有使用簡便、測試準確等優(yōu)點。

下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明具體實施例的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)1。

在本發(fā)明的一些具體實施例中，如圖1-圖7所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)1包括光路入射裝置100、諧波傳動裝置200和光路采集裝置300。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，如圖1所示，入射裝置導軌110的長度方向沿橫向定向(橫向方向如圖1和圖2所示)，支撐臺面210和采集裝置導軌310的長度方向沿縱向定向且支撐臺面210和采集裝置導軌310在縱向上排列放置(縱向方向如圖1、圖4和圖6所示)。這樣便于實現(xiàn)基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)1的測試功能，便于光路入射裝置100、諧波傳動裝置200和光路采集裝置300的設置，便于提高測試系統(tǒng)1的結構穩(wěn)定性。

可選地，如圖1、圖2、圖4和圖6所示，入射光源120、激發(fā)濾光片130和起偏鏡140的光軸重合，伺服電機230、諧波減速器220和磁粉制動器240的中心軸線重合，第一波片320、第二波片340、分析鏡350、發(fā)射濾光片360和攝像機370的光軸重合，光路采集裝置300的光軸經(jīng)過且垂直于待測齒輪221的端面，光路采集裝置300的光軸與伺服電機230、諧波減速器220和磁粉制動器240的中心軸線平行，光路入射裝置100的光軸和光路采集裝置300的光軸的高度相同且均經(jīng)過玻璃板330，光路入射裝置100的光軸和光路采集裝置300的光軸與玻璃板330的法線成45°。這樣便于從入射光源120發(fā)出光線的光路的形成，便于待測齒輪221齒面摩擦力的測試。

具體地，如圖1、圖2、圖4和圖6所示，入射光源120、激發(fā)濾光片130和起偏鏡140可滑動地設在入射裝置導軌110上，伺服電機230、諧波減速器220和磁粉制動器240固設在支撐臺面210上，玻璃板330、第一波片320、第二波片340、分析鏡350、發(fā)射濾光片360和攝像機370可滑動地設在采集裝置導軌310上。這樣在測試時，入射光源120、激發(fā)濾光片130和起偏鏡140可以隨測試需要在入射裝置導軌110上滑動地調(diào)整，玻璃板330、第一波片320、第二波片340、分析鏡350、發(fā)射濾光片360和攝像機370可以隨測試需要在采集裝置導軌310上滑動地調(diào)整，便于基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)1靈活地調(diào)整，避免測試系統(tǒng)1不同結構之間相互影響，便于提高測試系統(tǒng)1測試的可靠性。

更為具體地，如圖3、圖4和圖7所示，入射光源120、激發(fā)濾光片130和起偏鏡140分別通過多個入射裝置支架150可滑動地設在入射裝置導軌110上，伺服電機230、諧波減速器220和磁粉制動器240分別通過多個諧波支架250固設在支撐臺面210上，玻璃板330、第一波片320、第二波片340、分析鏡350、發(fā)射濾光片360和攝像機370分別通過多個采集裝置支架380可滑動地設在采集裝置導軌310上，入射裝置導軌110上設有入射滑動凸臺111，入射滑動支架150上設有入射滑槽151，入射滑動凸臺111可滑動地配合在入射滑槽151內(nèi)，采集裝置導軌310上設有采集滑動凸臺311，采集裝置支架380上設有采集滑槽381，采集滑動凸臺311可滑動地配合在采集滑槽381內(nèi)。這樣可以利用入射滑動凸臺111、入射滑槽151和采集滑動凸臺311、采集滑槽381，分別對光路入射裝置100和光路采集裝置300的各部件進行定位和導向，便于光路入射裝置100和光路采集裝置300的各部件的順暢運動，保證基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)1測試的準確性。

進一步地，如圖3和圖7所示，入射裝置支架150包括可滑動地配合在入射裝置導軌110上的入射滑動座152、可移動地設在滑動座上的入射活動座153和用于調(diào)節(jié)入射活動座153在水平方向和豎直方向上位置的入射絲杠螺母154(上下方向如圖1-圖7中的箭頭a所示)，入射光源120、激發(fā)濾光片130和起偏鏡140分別設在多個入射活動座153上，采集裝置支架380包括可滑動地配合在采集裝置導軌310上的采集滑動座382、可移動地設在滑動座382上的采集活動座383和用于調(diào)節(jié)采集活動座383在水平方向和豎直方向上的位置的采集絲杠螺母384，玻璃板330、第一波片320、第二波片340、分析鏡350、發(fā)射濾光片360和攝像機370分別設在多個所述采集活動座383上。這樣可以利用入射絲杠螺母154和采集絲杠螺母384進行微調(diào)，提高基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)1的測量精度和準確性。

圖1-圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一個具體示例的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)1。如圖6所示，分析鏡350可沿光路采集裝置300的光軸的軸向滑動且能夠以光路采集裝置300的光軸為旋轉軸線轉動。這樣在測試時可以得到分析鏡350和起偏鏡140之間不同的夾角，便于得到分析鏡350和起偏鏡140之間不同夾角的測試結果，便于提高測試系統(tǒng)1的測試性能。

可選地，如圖1所示，在入射裝置導軌110上，從遠離采集裝置導軌310的一端至鄰近采集裝置導軌310的一端，入射光源120、激發(fā)濾光片130和起偏鏡140依次排列設置；在支撐臺面210上，從遠離采集裝置導軌310的一端至鄰近采集裝置導軌310的一端，磁粉制動器240、諧波減速器220和伺服電機230依次排列設置；在采集裝置導軌310上，從鄰近支撐臺面210的一端至遠離支撐臺面210的一端，第一波片320、玻璃板330、第二波片340、分析鏡350、發(fā)射濾光片360和攝像機370依次排列設置。這樣便于基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)1內(nèi)各結構的設置，進一步便于保證測試系統(tǒng)1測試的準確性。

具體地，如圖4所示，伺服電機230的電機軸與諧波減速器220通過第一聯(lián)軸器400傳動連接，諧波減速器220通過第二聯(lián)軸器500與磁粉制動器240傳動連接。這樣可以將伺服電機230、諧波減速器220和磁粉制動器240傳動連接，避免三者之間發(fā)生相對轉動，便于提高諧波傳動裝置200的傳動效率，保證伺服電機230、諧波減速器220和磁粉制動器240轉動的可靠性。

下面描述根據(jù)本發(fā)明實施例的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)的測試方法，所述基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)為根據(jù)本發(fā)明上述實施例的基于光彈性涂層法的諧波齒輪傳動齒面摩擦力測試系統(tǒng)1。所述測試方法包括準備階段和測試階段，其中所述準備階段包括以下步驟：

制備發(fā)光光彈性涂層，通過測試獲取所述發(fā)光光彈性涂層的基本物理參數(shù)；

將所述發(fā)光彈性涂層涂覆在所述待測齒輪的端面上；

調(diào)整所述伺服電機、所述諧波減速器和所述磁粉制動器的位置，使三者的中心軸線重合；

調(diào)整所述光路采集裝置導軌的位置，保證光路采集系統(tǒng)導軌的軸線與所述伺服電機、所述諧波減速器和所述磁粉制動器的中心軸線平行；

調(diào)整所述第一波片、所述第二波片、所述分析鏡、所述發(fā)射濾光片和所述攝像機的位置，使其光軸重合，并保證光軸通過所述待測輪齒端面上的所述發(fā)光光彈性涂層，記錄所述分析鏡的初始位置；

調(diào)整所述入射裝置導軌的位置，使其與所述采集裝置導軌相互垂直；

調(diào)整所述入射光源、所述激發(fā)濾光片和所述起偏鏡的位置，使三者的光軸重合，保證所述光路入射裝置和所述光路采集裝置的光軸高度相同且均經(jīng)過所述玻璃板；

調(diào)整所述玻璃板的角度，使其法線與所述光路入射裝置和所述光路采集裝置的光軸均成45°；

所述測試階段包括以下步驟：

設置所述伺服電機和所述磁粉制動器的參數(shù)，使所述諧波減速器在預定驅(qū)動轉速和預定載荷下正常工作；

所述入射光源發(fā)出預定波長的光波，所述光波通過所述激發(fā)濾光片和所述起偏鏡，經(jīng)過所述玻璃板反射，再經(jīng)過所述第一波片后形成圓偏振光，照射到涂有所述發(fā)光光彈性涂層的所述待測輪齒的端面上，所述發(fā)光光彈性涂層中的熒光染料受到激發(fā)并發(fā)射熒光信號，所述熒光信號經(jīng)過所述第一波片、所述玻璃板、所述第二波片、所述分析鏡和所述發(fā)射濾光片后通過所述攝像機進行采集，完成多個完整嚙合周期的采集后關閉攝像機，對采集到的熒光信號進行處理得到不同嚙合位置處的熒光信號強度圖像；

將所述分析鏡以所述光路采集裝置的光軸為轉動軸線轉動10°，重新打開所述攝像機，重復上一步驟，直至所述分析鏡轉滿180°為止，所述分析鏡每轉動一次，記錄一次所述分析鏡和所述起偏鏡偏振軸方向的夾角，當采集完不同夾角下的強度圖像后，對每個嚙合位置的強度圖像中每一個像素點對應的夾角和光強進行正弦擬合，得到該嚙合位置處所述待測輪齒的端面的應力、應變分布信息，并計算出沿所述待測輪齒的嚙合齒面切向的切應力，將切應力沿嚙合齒面進行積分得到沿嚙合齒面切向的摩擦力大小和方向，得到任意嚙合位置處齒面摩擦力的大小和方向；

調(diào)節(jié)所述磁粉制動器和所述伺服電機的參數(shù)，重復上一步驟，得到所述諧波減速器在不同工況下齒面摩擦力的變化規(guī)律。

根據(jù)本發(fā)明實施例的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦測試方法，具有使用簡便、測試準確等優(yōu)點。

根據(jù)本發(fā)明實施例的基于光彈性涂層法的諧波齒輪齒面摩擦力測試系統(tǒng)1的其他構成以及操作對于本領域普通技術人員而言都是已知的，這里不再詳細描述。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權利要求及其等同物限定。