[发明专利]铁磁性平板探伤机器人

说明书

本发明公开了一种铁磁性平板探伤机器人，由霍尔元件阵列、磁屏蔽器、激励线圈、信号处理器、电源模块、单片机、探测外壳、拍摄探头、计算机、驱动器、车架组成；将机器人放在铁磁性平板上，通过磁屏蔽器形成一个局部的磁真空泄露环境，让被检测平板体内磁通在缺陷处泄漏到磁真空区域，形成最大化漏磁场并被置于该区域的霍尔元件阵列所感应，产生检测电信号；然后传输到信号处理器上进行A/D转换，再传输到计算机上，用MATLAB进行处理得出图像，同时拍摄探头进行实时拍摄，然后将图片传输到单片机进行处理并规划路线，再由单片机控制驱动器进行移动；该发明具有高信噪比、高灵敏度、减少霍尔元件饱和不工作现象，是对传统基于漏磁检测原理的革新。

技术领域

本发明属于无接触金属检测的仪器仪表技术领域，具体涉及一种基于磁真空泄露原理的漏磁无损检测技术，并辅以拍摄探头协助路径规划。

背景技术

自1922年美国人霍克发现漏磁检测原理的原型也即磁粉检测以来，漏磁检测理论及其工程应用已被广泛地研究。

机器人技术的发展，是科学技术共同发展的结果，它的发展起源于第二次世界大战后，人员的匮乏以及人口老龄化的加剧，劳动力越来越紧缺，而传统的机器人离不开人的控制，这时人们对机器的智能化需求不断提高，技术的发展使得机器人变得越来越趋向于智能化。而在检测领域亦是如此，人们开始越来越多的进行智能检测，无需太多人工干预。

基于铁磁性材料的高磁导率和磁折射物理特性基础之上的漏磁检测原理一直沿用到现在，但这些应用主要还是以定性检测为主。

现有技术均建立在现有的漏磁检测原理认识基础之上，也即缺陷的磁泄漏从机制上讲是由被检测铁磁性平板的磁导率所决定的。这导致现有的漏磁检测方法存在着有待解决的工程问题。

这些理论下的检测器往往缺陷的漏磁场微弱，而现在的很多铁磁性平板都被应用于工业领域，为使经久耐用，智能检测越发需要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明在新理论：磁真空泄露原理的指导下，采用磁屏蔽器产生局部磁真空环境，让平板能形成最大化的缺陷漏磁场，再利用霍尔元件最大的拾取缺陷泄漏场。并采用轮式移动机器人的设计，具有装置结构简单，行走速度快，效率高且平稳连续控制方便等优点。

1.本发明通过以下技术方案实现：铁磁性平板探伤机器人，由霍尔元件阵列(1)、磁屏蔽器(2)、激励线圈(3)、信号处理器(4)、电源模块(5)、单片机(6)、精密电位器(7)、液晶屏(8)、按键(9)、开关(10)、探测外壳(11)、计算机(12)驱动器(13)拍摄探头(14)、车架(15)组成，其特征在于：电源模块(5)为各部件供电，单片机(6)产生可调方波通过精密电位器(7)调节幅值、通过按键(9)调节频率，并在液晶屏(8)上显示，送入激励线圈(3)产生磁场，磁化平板；磁屏蔽器(2)与平板形成一个密封区域，使得激励线圈(3)等的外部磁场被屏蔽在外，形成一个磁真空区域，霍尔元件阵列(1)仅受平板漏磁场的影响；待测构件饱和磁化后，在机器人整体下移动，产生的漏磁场会被霍尔元件阵列(1)探测到并产生可测电信号，经信号处理器(4)进行滤波放大和A/D转化后变成可被计算机处理的数字信号；通过计算机(12)用MATLAB处理，可得磁场变化曲线图，从而确定损伤位置与损伤情况；而拍摄探头(14)也在同时进行实时拍摄，将画面传输到单片机(6)上，进行处理规划，再控制驱动器(13)对机器人进行行走控制，直到完成漏磁检测。

所述的磁化线圈(3)的材料为铁硅氧体，为圆弧形，张角为270°，厚度为2cm，半径为10cm，长度为7cm。

本发明的工作原理是：磁场具有扩散与聚集特性，在介质的分界面处，磁场的扩散与聚集传递遵循连续条件：①切向磁场强度相等；②法向磁感应强度相等。即: