[發(fā)明專利]一種在役桿件磁通量測試系統(tǒng)及控制方法

有效

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• 申請日: 2014-01-22
• 公開（公告）號: CN103776896A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設計）人: 武志瑋;陳屹巍;劉國光;郭贏;肖登宇;陳琦
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G01N27/83
• 分類號: G01N27/83;G01R33/12
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

技術領域

本發(fā)明屬于鋼結構件檢測技術領域，特別是涉及一種在役桿件磁通量測試系統(tǒng)及控制方法。

背景技術

空間桿系結構已被廣泛應用于體育場、會展中心、火車站及橋梁等大型建筑設施中。但是，作為大跨度空間結構的主要承重構件，一旦桿件出現(xiàn)損傷，將會降低這些結構的安全性，并可能造成結構發(fā)生災難性的連續(xù)倒塌。由于空間桿系結構的提出距今不到30年，我國大規(guī)模興建空間結構僅在近10年左右，因此，大量已建空間桿系結構在未來面臨著檢測、加固的問題。

如何評價桿件完好性以及獲得桿件工作狀況下的內(nèi)力，則是解決這一問題的前提條件。在橋梁拉索檢測領域，2013年采用“探索者Ⅲ”智能機器人對長江二橋斜拉索進行了外觀損傷、內(nèi)部鋼絲缺陷（銹蝕、斷絲等情況）的無損檢測，為該問題的解決提供了參考。然而，該智能機器人僅能沿拉索上下移動，無法解決空間桿系結構節(jié)點多、桿件相對較短、桿件角度復雜等問題，因此無法直接應用于空間桿系結構的桿件完好性評價。此外，浙江大學白勇等通過實驗證明了磁信號和應力集中狀態(tài)及塑性變形狀態(tài)有顯著的關聯(lián)，磁信號不僅可以用來判斷缺陷的位置和尺寸,也可用于研究塑性變形的分布。因此，利用桿件截面的磁通量變化不僅可以完成“探索者Ⅲ”智能機器人的內(nèi)部缺陷檢測，還可以評價在役桿件的內(nèi)力分布及應力集中狀況，為進行空間桿系結構健康度評估提供技術手段。

因而，如何智能識別運動路徑、動態(tài)獲得在役桿件磁通量分布，就顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種在役桿件磁通量測試系統(tǒng)及控制方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供的在役桿件磁通量測試系統(tǒng)包括測試機器人和控制計算機；其中，測試機器人由兩個移動測試端和一個連接在兩個移動測試端之間的三軸聯(lián)動關節(jié)組成，所述的移動測試端包括鉗形手臂、五軸聯(lián)動關節(jié)、驅(qū)動部、多個滑動軸承和多個磁通量傳感器，其中鉗形手臂的開口位于外側(cè)，其兩個內(nèi)側(cè)面上分別安裝有至少一個滑動軸承和磁通量傳感器；五軸聯(lián)動關節(jié)連接在鉗形手臂和驅(qū)動部之間；驅(qū)動部的主體為弧形板，內(nèi)圓周面上安裝有多個驅(qū)動輪，外圓周面上安裝有無線天線，并且其上安裝有光電傳感器、鋰電池、陀螺儀、處理器和驅(qū)動電機，驅(qū)動電機的輸出軸與驅(qū)動輪相連，處理器與三軸聯(lián)動關節(jié)、五軸聯(lián)動關節(jié)、驅(qū)動電機、磁通量傳感器、光電傳感器、鋰電池和陀螺儀相連，同時以無線的方式通過無線天線與安裝在控制中心的控制計算機相接。

所述的多個驅(qū)動輪分為兩類，一類為沿桿件周向運動的周向輪，一類為沿桿件軸向運動的軸向輪。

本發(fā)明提供的在役桿件磁通量測試系統(tǒng)的控制方法包括按順序進行的下列步驟：

1）處理器通電自檢的S1階段；在此階段中，處理器首先對整個測試機器人的硬件進行上電自檢，然后進入S2階段；

2）空閑模式的S2階段；在此階段中，處理器通過無線天線在控制計算機的操作界面上顯示各硬件自檢結果，并進入S3階段，等待執(zhí)行用戶命令；

3）判斷是否點擊測試按鈕的S3階段；在此階段中，用戶可根據(jù)硬件自檢結果，確認各硬件是否正常工作，此時處理器將判斷用戶是否點擊控制計算機操作界面上的“測試開始”按鈕，如果判斷結果為“是”，則進入S4階段，否則返回到S2階段的入口處；

4）判斷是否點擊“兩端磁通量同時測試”按鈕的S4階段；在此階段中，處理器將判斷用戶是否點擊控制計算機操作界面上的“兩端磁通量同時測試”按鈕，如果判斷結果為“是”，則進入S5階段，否則進入S6階段；

5）給兩端磁通量傳感器同時供電的S5階段；在此階段中，處理器將控制鋰電池給已安裝在某一待測桿件上的測試機器人上位于運動前方和后方的鉗形手臂上的磁通量傳感器同時供電，然后進入S7階段；

6）給一端磁通量傳感器供電的S6階段；在此階段中，處理器將根據(jù)用戶指令控制鋰電池給位于運動前方或后方的鉗形手臂上的磁通量傳感器供電，然后進入S7階段；

7）驅(qū)動部工作帶動測試機器人運動的S7階段；在此階段中，處理器將控制鋰電池給驅(qū)動部上的驅(qū)動電機供電，以帶動驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動，從而使測試機器人沿桿件軸向移動，在移動過程中，處理器將根據(jù)陀螺儀反饋的信息調(diào)整測試機器人的空間位置，然后進入S8階段；

8）記錄傳感器測試結果的S8階段；在此階段中，處理器將動態(tài)采集磁通量傳感器的測試數(shù)據(jù)結果并通過無線天線傳輸給控制計算機，并記錄在控制計算機的硬盤上，然后進入S9階段；