一种基于弱磁无损检测的自调节速度机器人及其检测方法

本发明涉及铁磁性材料校测，特别涉及一种基于弱磁无损检测的自调节速度机器人及其检测方法。

背景技术：

1、铁磁性材料在服役期间，由于受到外部环境和载荷等多种原因的影响，容易在器件的内部产生应力集中区，从而导致部件损伤、疲劳开裂和应力腐蚀等缺陷，对铁磁性材料的运行和安全造成了极大的威胁，严重时会造成重大的安全事故。因此对铁磁性材料定期进行应力缺陷检查以保证运行安全。

2、然而，目前的弱磁场探伤设备通常是由检测人员手持仪器进行探测，下位机采集设备与上位机监测设备通过信号线连接。这种情况下，由于人为控制速度大小不稳定且不可控，导致采集的数据偏差很大，难以准确判断应力集中区域处缺陷的类型特征，严重影响探伤效果和质量。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于弱磁无损检测的自调节速度机器人及其检测方法，可以解决由手持检测设备的人员沿钢板检测带来的检测精度不高、数据误差较大的问题。

2、为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

3、第一方面，一种基于弱磁无损检测的自调节速度机器人，包括：

4、机器人本体，所述机器人本体上设有屏幕显示单元以及行进单元；

5、供电单元，设于所述机器人本体上，并用于向所述机器人本体供电；

6、控制单元，设于所述机器人本体上，所述控制单元包括单片机stm32rct6、单片机stm32c8t6以及拨码开关；

7、避障单元，设于所述机器人本体的前端，并用于检测行进路径上的障碍物；

8、应力检测单元，设于所述机器人本体行进路径上的两端，并用于采集弱磁信号；

9、声光报警单元，连接于所述单片机stm32c8t6；

10、信息传输单元，连接于所述单片机stm32c8t6。

11、进一步地，所述机器人本体包括：

12、车身架；

13、车轮，设于所述车身架底部；

14、电动机，设于所述车身架上，并与所述车轮传动连接，以驱动车轮转动，且所述电动机与所述控制单元电性连接。

15、进一步地，所述避障单元包括超声波模块和舵机，所述舵机设于所述机器人本体上，并与所述控制单元电性连接，所述超声波模块设于所述舵机上，并朝向所述机器人本体的行进路径的方向发出超声波，以检测障碍物。

16、进一步地，所述应力监测单元包括多个弱磁传感器，多个所述弱磁传感器分别设于所述机器人本体的前后两端，并呈水平均匀间隔布置；且所述弱磁传感器通过固定支撑架紧固连接于所述机器人本体上。

17、进一步地，信息传输单元包括nrf24l01无线收发模块和蓝牙模块，分别连接于所述单片机stm32c8t6上，以用于传输数据信息。

18、第二方面，一种基于弱磁无损检测的自调节速度机器人的检测方法，基于如上所述的基于弱磁无损检测的自调节速度机器人，其包括：

19、步骤一：将机器人本体放置于待检测铁磁性材料的起始边缘，开启供电单元对整个机器人供电，对所有单元进行初始化，检测各个单元是否连接良好，并将机器人本体处于待机状态；

20、步骤二：通过拨码开关确定弱磁检测机器人的运行模式，针对不同状况下的待检物进行合适的调整；

21、步骤三：启动避障单元，超声波模块通过安装的舵机对机器人本体行进方向进行不间断扫描，判断前进方向是否存在障碍物；

22、步骤四：前端弱磁传感器和后端弱磁传感器按照时间顺序进行收集存储信息；

23、步骤五：依据弱磁传感器收集存储的信息和系统设定的阈值控制机器人本体的速度，并在检测过程中对存储的磁信号通过信息传输单元的nrf24l01无线收发模块发送信息到外部数据接收管理系统，在上位机中实现对磁信号的可视化分析和数据的导出。

24、进一步地，所述通过拨码开关确定弱磁检测机器人的运行模式包括：

25、当拨码开关处于状态1时，机器人本体属于人工控制状态，即操作人员通过信息传输单元输入待检测材料的名称和规格、材料等特性，并对弱磁检测系统的运行速度、行进方向和应力损伤阈值进行调整和操作；

26、当拨码开关处于状态2时，机器人本体属于自主运行状态，由控制系统按照预先设定的初速度在待检测材料上运行，启动应力检测单元，由弱磁传感器采集应力信息进行数模转换和滤波等预处理工作，并将处理好的应力弱磁信号处理存储到数据储存模块中。

27、进一步地，所述超声波模块通过安装的舵机对机器人本体行进方向进行不间断扫描，判断前进方向是否存在障碍物包括：

28、当控制单元处理超声波模块返回的信息认定前进方向有障碍物时，控制机器人本体旋转角度直至机器人前进方向无障碍物，同时记录障碍物的位置坐标；

29、当控制单元处理超声波避障模块返回的信息认定前进方向无障碍物时，控制机器人本体按照系统预定速度正常行进。

30、进一步地，所述前端弱磁传感器和后端弱磁传感器按照时间顺序进行收集存储信息包括：

31、对于安置相同位置的传感器模块通过采集信号时间前后的顺序判断磁信号的平稳程度并记录比较结果；对于安置不同位置的传感器模块使用同一时间的信号判断磁信号的平稳程度并记录比较结果。

32、进一步地，所述依据弱磁传感器收集存储的信息和系统设定的阈值控制机器人本体的速度包括

33、若磁信号的平稳程度较好，低于系统设定的阈值，则检测装置以恒定的速度前进继续检测；

34、若磁信号的平稳程度较差，高于系统设定的阈值，则根据实际情况按照对应速度区间降低检测装置的行进速度直至低于系统设定阈值恢复系统初始速度。

35、本发明所采用的技术方案具有以下有益效果：

36、本发明中提供的一种基于弱磁无损检测的自调节速度机器人及其检测方法，可以在弱磁环境下对铁磁性材料进行无损检测，并依据采集的磁信号的平稳程度自动调节采集装置的速度，最大程度的保证了采集信号的完整性和质量，并通过信息传输模块将存储的信号信息发送至上位机中便于检测人员进行二次确认，有利于实现对应力集中的早期诊断，可以免去检测人员因手持设备带来的数据误差和检测精度不高的问题，而且该装置结构简单、操作方便以及自动化程度高，可以提高对待测物的检测效率。

技术特征：

1.一种基于弱磁无损检测的自调节速度机器人，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于弱磁无损检测的自调节速度机器人，其特征在于，所述机器人本体包括：

3.根据权利要求1所述的基于弱磁无损检测的自调节速度机器人，其特征在于，所述避障单元包括超声波模块和舵机，所述舵机设于所述机器人本体上，并与所述控制单元电性连接，所述超声波模块设于所述舵机上，并朝向所述机器人本体的行进路径的方向发出超声波，以检测障碍物。

4.根据权利要求1所述的基于弱磁无损检测的自调节速度机器人，其特征在于，所述应力监测单元包括多个弱磁传感器，多个所述弱磁传感器分别设于所述机器人本体的前后两端，并呈水平均匀间隔布置；且所述弱磁传感器通过固定支撑架紧固连接于所述机器人本体上。

5.根据权利要求1所述的基于弱磁无损检测的自调节速度机器人，其特征在于，信息传输单元包括nrf24l01无线收发模块和蓝牙模块，分别连接于所述单片机stm32c8t6上，以用于传输数据信息。

6.一种基于弱磁无损检测的自调节速度机器人的检测方法，基于如权利要求1-5任一项所述的基于弱磁无损检测的自调节速度机器人，其特征在于，其包括：

7.根据权利要求6所述的基于弱磁无损检测的自调节速度机器人的检测方法，其特征在于，所述通过拨码开关确定弱磁检测机器人的运行模式包括：

8.根据权利要求6所述的基于弱磁无损检测的自调节速度机器人的检测方法，其特征在于，所述超声波模块通过安装的舵机对机器人本体行进方向进行不间断扫描，判断前进方向是否存在障碍物包括：

9.根据权利要求6所述的基于弱磁无损检测的自调节速度机器人的检测方法，其特征在于，所述前端弱磁传感器和后端弱磁传感器按照时间顺序进行收集存储信息包括：

10.根据权利要求9所述的基于弱磁无损检测的自调节速度机器人的检测方法，其特征在于，所述依据弱磁传感器收集存储的信息和系统设定的阈值控制机器人本体的速度包括

技术总结本发明公开了一种基于弱磁无损检测的自调节速度机器人及其检测方法，包括机器人本体、供电单元、控制单元、避障单元、应力检测单元、声光报警单元、信息传输单元、屏幕显示单元以及行进单元，其元件均设于机器人本体上；本发明可以在弱磁环境下对铁磁性材料进行无损检测，并依据采集的磁信号的平稳程度自动调节采集装置的速度，最大程度的保证了采集信号的完整性和质量，并通过信息传输模块将存储的信号信息发送至上位机中便于检测人员进行二次确认，有利于实现对应力集中的早期诊断，该可以免去检测人员因手持设备带来的数据误差和检测精度不高的问题，而且该装置结构简单、操作方便以及自动化程度高，可以提高对待测物的检测效率。技术研发人员：何璐瑶,韩利成,孙琬茹,刘斌,赵利新,刘明正,郑钰榕,肖鉴书,杨理践,任建,于慧,耿浩,廉正,王竹筠受保护的技术使用者：沈阳工业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15