金属部件老化检测方法和装置、以及机器人与流程

本发明涉及金属部件检测领域，特别涉及一种金属部件老化检测方法和装置、以及机器人。

背景技术：

当前无人仓库配备有大量自动化机器设备和大量的机器人，如果某个环节出了问题，比如自动叉车机器人的钢梁在长期受力、拉伸弯曲扭动作用下，会出现裂痕，最终断裂造成事故。

多台机器人在库房里协同运行，每天机器人都要进行多次的举升、加速、减速制动动作，对机器人的承力部件及相关其他关联部件造成金属疲劳。

现有技术通常采用超声波金属探伤金属，利用超声波探测金属裂痕、内伤，超声波金属探伤金属需要定期拆下关键部件，进行探伤，磨损检测。

现有技术的缺陷在于：需要定期对机器人进行拆解检测，而金属疲劳形成内部裂隙必须用仪器才能检测到，往往会漏检，造成事故。

技术实现要素：

鉴于以上技术问题，本发明提供了一种金属部件老化检测方法和装置、以及机器人，利用磁电技术对机器人的金属部件进行实时的、持续的跟踪检测。

根据本发明的一个方面，提供一种金属部件老化检测装置，包括磁化设备、磁感应接收设备和控制器，其中：

磁化设备，用于产生磁化发射信号，并将金属部件磁化；

磁感应接收设备，用于从金属部件采集磁化接收信号；

控制器，用于将磁化接收信号与基准磁化信号进行比较，并根据比较结果确定金属部件是否老化。

在本发明的一个实施例中，金属部件老化检测装置还包括退磁设备，其中：

退磁设备，用于对金属部件进行退磁操作；

控制器还用于在启动退磁设备前，关闭磁化设备和磁感应接收设备；启动退磁设备对金属部件进行退磁操作；并在退磁设备完成退磁操作后，同时启动磁化设备和磁感应接收设备。

在本发明的一个实施例中，金属部件老化检测装置还包括报警设备，其中：

报警设备，用于根据控制器的比较结果，在控制器判定金属部件老化的情况下，向外发出报警信号。

在本发明的一个实施例中，控制器用于判断磁化接收信号与基准磁化信号的差值是否大于预定值；并在磁化接收信号与基准磁化信号的差值大于预定值的情况下，判定金属部件老化。

在本发明的一个实施例中，控制器还用于将针对该金属部件首次启动磁化设备和磁感应接收设备时获取的磁化接收信号，作为基准磁化信号。

在本发明的一个实施例中，磁化设备包括信号发生器、发射放大器、磁化驱动器和磁化线圈，其中：

磁化线圈固定安装在金属部件的一个突出端；

信号发生器，用于根据控制器的启动信号，产生磁化发射信号；

发射放大器，用于对信号发生器产生的磁化发射信号进行放大处理；

磁化驱动器，用于根据放大后的磁化发射信号，给磁化线圈通电，以便磁化线圈将金属部件磁化。

在本发明的一个实施例中，退磁设备包括退磁器和退磁线圈，其中：

退磁线圈和磁化线圈固定安装在金属部件的同一突出端；

退磁器，用于根据控制器的启动信号，给退磁线圈通电，以实现对金属部件的退磁操作。

在本发明的一个实施例中，磁感应接收设备包括磁感应线圈、接收放大器和信号整形滤波器，其中：

磁感应线圈固定安装在金属部件上与退磁线圈和磁化线圈相对的另一突出端；

磁感应线圈，用于从金属部件采集磁化接收信号；

接收放大器，用于对磁感应线圈接收的磁化接收信号进行放大处理；

信号整形滤波器，用于对放大后的磁化发射信号进行整流滤波处理，并将整流滤波处理后的磁化发射信号发送给控制器。

根据本发明的另一方面，提供一种机器人，包括上述任一实施例中的金属部件老化检测装置。

根据本发明的另一方面，提供一种金属部件老化检测方法，包括：

磁化设备产生磁化发射信号，并将金属部件磁化；

磁感应接收设备从金属部件采集磁化接收信号；

控制器将磁化接收信号与基准磁化信号进行比较，并根据比较结果确定金属部件是否老化。

在本发明的一个实施例中，金属部件老化检测方法还包括：

控制器在启动退磁设备对金属部件进行退磁操作前，关闭磁化设备和磁感应接收设备；

退磁设备对金属部件进行退磁操作；

控制器在退磁设备完成退磁操作后，同时启动磁化设备和磁感应接收设备。

在本发明的一个实施例中，金属部件老化检测方法还包括：

报警设备根据控制器的比较结果，在控制器判定金属部件老化的情况下，向外发出报警信号。

在本发明的一个实施例中，控制器将磁化接收信号与基准磁化信号进行比较，并根据比较结果确定金属部件是否老化的步骤包括：

控制器判断磁化接收信号与基准磁化信号的差值是否大于预定值；

控制器在磁化接收信号与基准磁化信号的差值大于预定值的情况下，判定金属部件老化。

在本发明的一个实施例中，金属部件老化检测方法还包括：

控制器将针对该金属部件首次启动磁化设备和磁感应接收设备时获取的磁化接收信号，作为基准磁化信号。

在本发明的一个实施例中，磁化设备产生磁化发射信号，并将金属部件磁化的步骤包括：

信号发生器根据控制器的启动信号，产生磁化发射信号；

发射放大器对信号发生器产生的磁化发射信号进行放大处理；

磁化驱动器根据放大后的磁化发射信号，给磁化线圈通电，以便磁化线圈将金属部件磁化，其中，磁化设备包括信号发生器、发射放大器、磁化驱动器和磁化线圈，磁化线圈固定安装在金属部件的一个突出端。

在本发明的一个实施例中，退磁设备对金属部件进行退磁操作的步骤包括：

退磁器根据控制器的启动信号，给退磁线圈通电，以实现对金属部件的退磁操作，其中，退磁设备包括退磁器和退磁线圈，退磁线圈和磁化线圈固定安装在金属部件的同一突出端。

在本发明的一个实施例中，磁感应接收设备从金属部件采集磁化接收信号的步骤包括：

磁感应线圈从金属部件采集磁化接收信号；

接收放大器对磁感应线圈接收的磁化接收信号进行放大处理；

信号整形滤波器对放大后的磁化发射信号进行整流滤波处理，并将整流滤波处理后的磁化发射信号发送给控制器，其中，磁感应接收设备包括磁感应线圈、接收放大器和信号整形滤波器，磁感应线圈固定安装在金属部件上与退磁线圈和磁化线圈相对的另一突出端。

本发明利用磁电技术对机器人的金属部件进行实时的、持续的跟踪检测，可以及时发现机器人金属部件的老化问题，从而避免了金属部件断裂造成的事故。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明金属部件老化检测装置第一实施例的示意图。

图2为本发明金属部件老化检测装置第二实施例的示意图。

图3为本发明金属部件老化检测装置第三实施例的示意图。

图4为本发明金属部件老化检测装置第四实施例的示意图。

图5为本发明金属部件老化检测方法第一实施例的示意图。

图6为本发明金属部件老化检测方法第二实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本发明金属部件老化检测装置第一实施例的示意图。如图1所示的金属部件老化检测装置包括磁化设备1、磁感应接收设备2和控制器3，其中：

磁化设备1，用于产生磁化发射信号，并将金属部件4磁化。

在本发明的一个实施例中，金属部件4可以是机器人的钢轴等金属承力部件(关键部件)。

磁感应接收设备2，用于从金属部件4采集磁化接收信号。

控制器3，用于将磁化接收信号与基准磁化信号进行比较，并根据比较结果确定金属部件4是否老化。

在本发明的一个实施例中，控制器3用于判断磁化接收信号与基准磁化信号的差值是否大于预定值；并在磁化接收信号与基准磁化信号的差值大于预定值的情况下，判定金属部件4老化。

基于本发明上述实施例提供的金属部件老化检测装置，利用磁电技术对机器人的金属部件进行实时的、持续的跟踪检测，由此可以及时发现机器人金属承力部件的老化问题，从而避免了金属部件断裂造成的事故；本发明上述实施例可以实现对作业中机器人的金属承力部件进行实时、在线老化检测，不需要拆下金属承力部件就能完成在线检测，从而不仅大大降低了故障率，还提高了检测效率，并保证了机器人的操作不会因为老化检测而出现中断。

在本发明的一个实施例中，控制器3还可以用于将针对金属部件4首次启动磁化设备1和磁感应接收设备2时(即金属部件4首次使用时)获取的磁化接收信号，作为基准磁化信号。

由此本发明上述实施例将金属部件最初完好状态时获取的磁化接收信号作为基准磁化信号，从而进一步提高了金属部件老化检测的准确性。

图2为本发明金属部件老化检测装置第二实施例的示意图。如图2所示，图1实施例中的磁化设备1可以包括在本发明的一个实施例中，磁化设备1包括信号发生器11、发射放大器12、磁化驱动器13和磁化线圈14，其中：

磁化线圈14固定安装在金属部件4的一个突出端41。

信号发生器11，用于根据控制器3的启动信号，产生磁化发射信号。

在本发明的一个实施例中，磁化发射信号可以为正向励磁信号。

在本发明的一个具体实施例中，对于特定不锈钢材质的金属部件而言，磁化发射信号为4.296KHz的正向励磁信号。

发射放大器12，用于对信号发生器11产生的磁化发射信号进行放大处理。

磁化驱动器13，用于根据放大后的磁化发射信号，给磁化线圈14通电，以便磁化线圈14将金属部件4磁化。

在本发明的图2实施例中，图1实施例中的磁感应接收设备2可以包括磁感应线圈21、接收放大器22和信号整形滤波器23，其中：

磁感应线圈21固定安装在金属部件4上与磁化线圈14相对的另一突出端42。

磁感应线圈21，用于从金属部件4采集磁化接收信号。

接收放大器22，用于对磁感应线圈21接收的磁化接收信号进行放大处理。

信号整形滤波器23，用于对放大后的磁化发射信号进行整流滤波处理，并将整流滤波处理后的磁化发射信号发送给控制器3。

本发明上述实施例还通过发射放大器对磁化发射信号进行放大处理，通过接收放大器对磁感应线圈接收的磁化接收信号进行放大处理，还通过信号整形滤波器对放大后的磁化发射信号进行整流滤波处理，从而滤除了干扰信号，进一步提高了接收的磁感应信号的精确度，由此进一步提高了金属部件老化检测的准确度。

图3为本发明金属部件老化检测装置第三实施例的示意图。与图1或图2所示实施例相比，在图3所示实施例中，金属部件老化检测装置还可以包括退磁设备5，其中：

退磁设备5，用于对金属部件4进行退磁操作。

控制器3还可以用于在启动退磁设备5前，关闭磁化设备1、磁感应接收设备2和报警设备6；启动退磁设备5对金属部件4进行退磁操作；并在退磁设备5完成退磁操作后，同时启动磁化设备1和磁感应接收设备2进行相应的金属部件磁化以及采集磁化接收信号的操作。

图4为本发明金属部件老化检测装置第四实施例的示意图。如图4所示，图3实施例中的退磁设备5可以包括退磁器51和退磁线圈52，其中：

退磁线圈52与磁化线圈14固定安装在金属部件4的同一突出端41。

退磁器51，用于根据控制器3的启动信号，给退磁线圈52通电(例如给退磁线圈52通以交变信号)，以实现对金属部件4的退磁操作。

在本发明的一个实施例中，可以在金属部件4生产过程中预先在突出端41和42分别设置槽，预先在突出端41的槽内绕制退磁线圈52与磁化线圈14，并预先在突出端42的槽内绕制磁感应线圈21。

在本发明的一个实施例中，退磁线圈52、磁化线圈14和磁感应线圈21的安装过程包括：将磁化线圈14与退磁线圈52固定安装在被检测金属部件的一个突出端41；通过磁路分析找出金属构件另一突出端42，安装磁感应线圈21。

本发明上述实施例在采用磁电技术对金属部件进行老化检测之前，首先通过退磁设备对金属部件进行退磁操作，以去除金属部件的剩磁，由此本发明上述实施例进一步提高了接收的磁感应信号的精确度，从而进一步提高了金属部件老化检测的准确度。

在本发明的一个实施例中，如图3或图4所示的金属部件老化检测装置还可以包括报警设备6，其中：

报警设备6，用于根据控制器3的比较结果，在控制器3判定金属部件4老化的情况下，向外发出报警信号。

在本发明的一个实施例中，报警设备6可以为蜂鸣器、指示灯、显示器等报警装置。

本发明上述实施例可以通过磁电技术对机器人的金属承力部件进行实时的、持续的在线跟踪检测，由此在金属承力部件出现老化问题时，可以第一时间检测到金属承力部件的老化，并第一时间发出报警信号，以提醒用户停止机器人的操作，更换金属承力部件。

根据本发明的另一方面，提供一种机器人，包括上述任一实施例(例如图1-图4任一实施例)的金属部件老化检测装置。

基于本发明上述实施例提供的机器人，可以采用磁电技术对机器人的金属承力部件进行实时的、持续的在线跟踪检测，由此可以第一时间发现机器人金属承力部件的老化问题，并第一时间发出报警信号，以提醒用户停止机器人的操作，更换金属承力部件，从而避免了金属部件断裂造成的事故。本发明上述实施例的机器人，不需要拆下金属承力部件就能完成在线检测，从而不仅大大降低了故障率，还提高了检测效率，并保证了机器人的操作不会因为老化检测而出现中断。

图5为本发明金属部件老化检测方法第一实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明金属部件老化检测装置执行。如图5所示，该方法包括以下步骤：

步骤501，磁化设备1产生磁化发射信号，并将金属部件4磁化。

在本发明的一个实施例中，步骤501可以包括：

步骤5011，信号发生器11根据控制器3的启动信号，产生磁化发射信号。

步骤5012，发射放大器12对信号发生器11产生的磁化发射信号进行放大处理。

步骤5013，磁化驱动器13根据放大后的磁化发射信号，给磁化线圈14通电，以便磁化线圈14将金属部件4磁化，其中，如图2或图4实施例所示，磁化设备1包括信号发生器11、发射放大器12、磁化驱动器13和磁化线圈14，磁化线圈14固定安装在金属部件4的一个突出端41。

步骤502，磁感应接收设备2从金属部件4采集磁化接收信号。

在本发明的一个实施例中，步骤502可以包括：

步骤5021，磁感应线圈21从金属部件4采集磁化接收信号。

步骤5022，接收放大器22对磁感应线圈21接收的磁化接收信号进行放大处理。

步骤5023，信号整形滤波器23对放大后的磁化发射信号进行整流滤波处理，并将整流滤波处理后的磁化发射信号发送给控制器3，其中，如图2或图4实施例所示，磁感应接收设备2包括磁感应线圈21、接收放大器22和信号整形滤波器23，磁感应线圈21固定安装在金属部件4上与退磁线圈52和磁化线圈14相对的另一突出端42。

步骤503，控制器3将磁化接收信号与基准磁化信号进行比较，并根据比较结果确定金属部件4是否老化。

在本发明的一个实施例中，步骤503可以包括：

步骤5031，控制器3判断磁化接收信号与基准磁化信号的差值是否大于预定值。

步骤5032，控制器3在磁化接收信号与基准磁化信号的差值大于预定值的情况下，判定金属部件4老化。

基于本发明上述实施例提供的金属部件老化检测方法，利用磁电技术对机器人的金属部件进行实时的、持续的跟踪检测，由此可以及时发现机器人金属承力部件的老化问题，从而避免了金属部件断裂造成的事故；本发明上述实施例可以实现对作业中机器人的金属承力部件进行实时、在线老化检测，不需要拆下金属承力部件就能完成在线检测，从而不仅大大降低了故障率，还提高了检测效率，并保证了机器人的操作不会因为老化检测而出现中断。

本发明上述实施例还可以通过发射放大器对磁化发射信号进行放大处理，通过接收放大器对磁感应线圈接收的磁化接收信号进行放大处理，还通过信号整形滤波器对放大后的磁化发射信号进行整流滤波处理，从而滤除了干扰信号，进一步提高了接收的磁感应信号的精确度，由此进一步提高了金属部件老化检测的准确度。

在本发明的一个实施例中，金属部件老化检测方法还可以包括：控制器3将针对金属部件4首次启动磁化设备1和磁感应接收设备2时获取的磁化接收信号，作为基准磁化信号。

由此本发明上述实施例将金属部件最初完好状态时获取的磁化接收信号作为基准磁化信号，从而进一步提高了金属部件老化检测的准确性。

图6为本发明金属部件老化检测方法第二实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明金属部件老化检测装置执行。图6实施例的步骤604-步骤606分别与图5实施例的步骤501-步骤503相同相似，这里不再详述。图6实施例所示的方法包括以下步骤：

步骤601，控制器3在启动退磁设备5对金属部件4进行退磁操作前，关闭磁化设备1、磁感应接收设备2和报警设备6。

步骤602，退磁设备5对金属部件4进行退磁操作。

在本发明的一个实施例中，步骤602可以包括：退磁器51根据控制器3的启动信号，给退磁线圈52通电，以实现对金属部件4的退磁操作，其中，如图4实施例所示，退磁设备5包括退磁器51和退磁线圈52，退磁线圈52和磁化线圈14固定安装在金属部件4的同一突出端41。

步骤603，控制器3在退磁设备5完成退磁操作后，同时启动磁化设备1和磁感应接收设备2。

步骤604，磁化设备1产生磁化发射信号，并将金属部件4磁化。

步骤605，磁感应接收设备2从金属部件4采集磁化接收信号。

步骤606，控制器3将磁化接收信号与基准磁化信号进行比较，并根据比较结果确定金属部件4是否老化。

步骤607，报警设备6根据控制器3的比较结果，在控制器判定金属部件4老化的情况下，向外发出报警信号。

在本发明的一个实施例中，退磁线圈52、磁化线圈14和磁感应线圈21的安装过程包括：将磁化线圈14与退磁线圈52固定安装在被检测金属部件的一个突出端41；通过磁路分析找出金属构件另一突出端42，安装磁感应线圈21。

本发明上述实施例在采用磁电技术对金属部件进行老化检测之前，首先通过退磁设备5对金属部件进行退磁操作，以去除金属部件的剩磁，由此本发明上述实施例进一步提高了接收的磁感应信号的精确度，从而进一步提高了金属部件老化检测的准确度。

本发明上述实施例可以通过磁电技术对机器人的金属承力部件进行实时的、持续的在线跟踪检测，由此在金属承力部件出现老化问题时，可以第一时间检测到金属承力部件的老化，并第一时间发出报警信号，以提醒用户停止机器人的操作，更换金属承力部件。

在上面所描述的控制器3可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。

至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。