测试装置和工件探伤的方法与流程

1.本发明涉及工件探伤领域，特别涉及一种测试装置和一种工件探伤的方法。


背景技术：

2.在工业机器人的全生命周期中，线束是其出现问题并导致整机失效的高频部分之一。而电缆的问题排查尤为棘手。因为很大一部分电缆失效状态是铜丝疲劳断裂。这种状态下，电缆出于断裂和未断裂的中间态，依靠现有的手段，很难判断出电缆铜丝的实际断裂状态，更难确认断裂位置。比如电网电缆探伤仪，需要给电缆两端加入高压或工频正弦波电压，才能感应出电缆的破损位置；超声波探伤仪对非金属电缆绝缘护套会有较为有效的反馈，而对于金属断裂，超声波很难起到作用；x射线探伤仪，如果达到可以看清金属断裂的级别，不仅造价高昂，而且强射线会对人体造成不可逆的伤害。


技术实现要素：

3.本发明的一个目的在于提出一种测试装置和一种工件探伤的方法。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.本发明的技术方案提出了一种测试装置，其特征在于，包括：
6.磁场发生部，所述磁场发生部能产生旋转磁场，所述旋转磁场用于使被测件产生感应电流；
7.检测输出部，具有至少两个接线端，至少两个所述接线端用于与所述被测件电连接并形成回路，所述检测输出部能够经所述回路采集所述被测件产生的感应电流并对采集的结果进行输出。
8.根据本发明的一个技术方案，所述磁场发生部包括：
9.第一磁体部；
10.第二磁体部，与所述第一磁体部相对且间隔地设置，所述第一磁体部和所述第二磁体部二者在相对一侧的磁极相反，且所述第一磁体部和所述第二磁体部之间的空间能用于供被测件穿过；
11.驱动部，与所述第一磁体部和所述第二磁体部相连，并适于驱动所述第一磁体部和所述第二磁体部旋转。
12.根据本发明的一个技术方案，所述第一磁体部包括多个串联连接的第一直流电磁铁，多个所述第一直流电磁铁周向相隔设置；
13.所述第二磁体部包括多个串联连接的第二直流电磁铁，多个所述第二直流电磁铁周向相隔设置，其中，
14.所述第一直流电磁铁所通电流的方向和所述第二直流电磁铁所通电流的方向相反；
15.所述第一直流电磁铁的数量和所述第二直流电磁铁的数量相等。
16.根据本发明的一个技术方案，所述驱动部包括：
17.第一传动件，与所述第一磁体部相连，所述第一传动件运动带动所述第一磁体部旋转；
18.第二传动件，与所述第二磁体部相连，所述第二传动件运动带动所述第二磁体部旋转；
19.驱动件，与所述传动件和所述第二传动件相连，并适于驱动所述第一传动件和所述第二传动件运动。
20.根据本发明的一个技术方案，所述测试装置还包括固定架，所述第一磁体部、所述第二磁体部和所述第一驱动部设置于所述固定架上，所述固定架设有把手结构；
21.所述磁场发生部还包括一个或多个电池，所述电池配置为所述第一磁体部和所述第二磁体部供电。
22.根据本发明的一个技术方案，还包括：
23.第三传动件，所述第一磁体部和所述第二磁体部中的一个或两个设有传动结构，所述传动件和所述传动结构传动相连，所述传动结构和所述第三传动件的传动运动使得所述磁场发生部能沿所述第三传动件运动。
24.根据本发明的一个技术方案，所述第三传动件包括丝杆，所述传动结构包括与所述丝杆适配的螺纹结构。
25.根据本发明的一个技术方案，还包括：
26.固定座，所述固定座包括用于固定被测件，所述支架包括至少两个间隔设置的架体，至少两个所述架体所在的直线穿过所述第一磁体部和所述第二磁体部之间的空间。
27.根据本发明的一个技术方案，所述检测输出部包括示波器。
28.本发明的技术方案还提出了一种工件探伤的方法，包括：
29.建立周期性波动磁场，所述周期性波动磁场用于使被测件产生感应电流；
30.采集所述被测件产生的感应电流并对采集的结果进行输出。
31.本发明依据楞次定律，通过匀速运动的磁力线切割被测件，例如电缆，让电缆中产生稳定周期的电流波形，并当装置从头到尾扫描完电缆后，分析电流波形或者电流值中异常部分的时间节点和幅值，来分析出电缆铜丝断裂处的位置和断裂程度。相比于现有技术中通过给电缆加大电流的探伤方式而言，本实施例有不破坏被测件的优势，而相比于超声波和视检的探伤方式而言，本实施例的探测精准度更高，相比于x射线的探伤方式而言，本实施例的测量模式是不会对操作者和周围人群造成任何伤害的。
32.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。
附图说明
33.通过参照附图详细描述其示例实施例，本发明的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。
34.图1是本发明一实施方式示出的测试装置的立体结构示意图。
35.图2是图1中所示a部的放大结构示意图。
36.图3是本发明一实施方式示出的测试装置的侧视结构示意图。
37.图4是图3中所示b部的放大结构示意图。
38.图5是本发明另一实施方式示出的测试装置的立体结构示意图。
39.图6是本发明一实施方式示出的检测输出部的输出结果示意图。
40.附图标记说明如下：
41.100a、测试装置；100b、测试装置；110、磁场发生部；111、第一磁体部；1111、第一直流电磁铁；112、第二磁体部；1121、第二直流电磁铁；113、驱动部；1131、第一传动件；1132、第二传动件；1133、驱动件；114、固定架；1141、把手结构；115、第三传动件；116、支架；1161、架体；120、检测输出部；121、接线端；200、被测件；a、磁感线。
具体实施方式
42.尽管本发明可以容易地表现为不同形式的实施方式，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施方式，同时可以理解的是本说明书应视为是本发明原理的示范性说明，而并非旨在将本发明限制到在此所说明的那样。
43.由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本发明的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。
44.在附图所示的实施方式中，方向的指示(诸如上、下、内、外、左、右、前、后等)用于解释本发明的各种元件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些元件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些元件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。
45.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本发明的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
46.以下结合本说明书的附图，对本发明的较佳实施方式予以进一步地详尽阐述。
47.如图1至图5所示，本发明提供了一种测试装置(具体可以参考附图1至4中的测试装置100a、附图5中的测试装置100b进行理解)，包括：磁场发生部110和检测输出部120。
48.磁场发生部110能产生旋转磁场，详细举例地，磁场发生部110能产生周期性波动的旋转磁场。旋转磁场用于使被测件200产生感应电流。
49.检测输出部120具有至少两个接线端121，至少两个接线端121用于与被测件200电连接并形成回路，更详细举例地，检测输出部120包括示波器或交流电表等。这样，当旋转磁场与被测件200之间发生相对运动，则检测输出部120和被测件200所形成的回路内会相应的产生感应电流，检测输出部120能够经回路采集被测件200产生的感应电流并对采集的结果进行输出。
50.本实施例依据楞次定律，通过匀速运动的磁力线切割被测件200，例如电缆，让电缆中产生稳定周期的电流波形，并当装置从头到尾扫描完电缆后，分析电流波形或者电流值中异常部分的时间节点和幅值，来分析出电缆铜丝断裂处的位置和断裂程度。相比于现
有技术中通过给电缆加大电流的探伤方式而言，本实施例有不破坏被测件200的优势，而相比于超声波和视检的探伤方式而言，本实施例的探测精准度更高，相比于x射线的探伤方式而言，本实施例的测量模式是不会对操作者和周围人群造成任何伤害的。
51.总之，本发明的测试装置实现非接触式探伤，即避免了在检测过程中对被测件200造成二次损伤，又避免了对检测人员的伤害，产品使用安全性更佳。
52.在某些实施例中，如图3和图4所示，磁场发生部110包括第一磁体部111、第二磁体部112和驱动部113，第二磁体部112与第一磁体部111相对且间隔地设置，第一磁体部111和第二磁体部112二者在相对一侧的磁极相反。具体可以参看附图4所示，第一磁体部111和第二磁体部112分别包括多个周向间隔设置的磁体，其中，第一磁体部111的磁体在朝向第二磁体部112的一侧为n极，第二磁体部112的磁体在朝向第一磁体部111的一侧为s极(当然，在其他实施例中也可以设计第一磁体部111的磁体在朝向第二磁体部112的一侧为s极，第二磁体部112的磁体在朝向第一磁体部111的一侧为n极)。或者也可以说第一磁体部111的磁体在外环的一侧的磁极为n极，第二磁体部112的磁体在外环的一侧的磁极为s极，从而产生由n极指向s极的磁感线a。
53.第一磁体部111和第二磁体部112之间的空间能用于供被测件200穿过，这样第一磁体部111和第二磁体部112产生的旋转磁场能够与穿过其中的被测件200产生相对运动，进而使得被测件200内产生感应电流。
54.驱动部113与第一磁体部111和第二磁体部112相连，并适于驱动第一磁体部111和第二磁体部112旋转。
55.更详细地，第一磁体部111和第二磁体部112位于同一参考平面在且二者之间并排排布，这样二者之间的空间处的磁场强度最大，进而进一步保证被测件200内能够产生感应电流，且感应电流的电流值或电流波形能够被检测输出部120所采集到。
56.在某些实施例中，第一磁体部111包括多个串联连接的第一直流电磁铁1111，多个第一直流电磁铁1111周向相隔设置，更详细举例地，第一直流电磁铁1111包括铁芯和激磁线圈，激磁线圈绕在铁芯上。
57.第二磁体部112包括多个串联连接的第二直流电磁铁1121，多个第二直流电磁铁1121周向相隔设置。更详细举例地，第二直流电磁铁1121包括铁芯和激磁线圈，激磁线圈绕在铁芯上。
58.第一直流电磁铁1111所通电流的方向和第二直流电磁铁1121所通电流的方向相反，从而实现第一磁体部111和第二磁体部112二者在相对一侧的磁极相反，进而被测件200在第一磁体部111和第二磁体部112之间的空间位置处能够与磁场相对运动，产生感应电流。
59.在某些实施例中，驱动部113包括第一传动件1131、第二传动件1132和驱动件1133。第一传动件1131与第一磁体部111相连，第一传动件1131运动带动第一磁体部111旋转，第二传动件1132与第二磁体部112相连，第二传动件1132运动带动第二磁体部112旋转。驱动件1133与传动件和第二传动件1132相连，并适于驱动第一传动件1131和第二传动件1132运动。
60.更详细举例地，第一磁体部111包括旋转架，多个第一直流电磁铁1111周向相隔设置在旋转架上，旋转架的中心设有连接结构，第一传动件1131与连接结构相连，驱动件1133
与第一传动件1131相连从而实现通过第一传动件1131驱动旋转架旋转。更详细举例地，连接结构包括凸出的旋转轴，第一传动件1131包括传动带，当然，在其他实施例中，也可以设计第一传动件1131包括传动链、传动齿轮等，而连接结构则设置成与第一传动件1131相适配的结构形式。
61.同理，第二磁体部112也包括旋转架，在此不再赘述。
62.本实施例通过第一传动件1131和第二传动件1132实现一个驱动件1133同步驱动两个磁体部旋转，既节省了驱动件1133数量，也更有利于两个磁体部的同步运动。
63.在某些实施例中，如图5所示，测试装置100b还包括固定架114，第一磁体部111、第二磁体部112和驱动部113设置于固定架114上，固定架114设有把手结构1141。这样的测试装置100b为手持式装置，使得测试装置100b可以直接在被测件200所在的装置上进行检测，移动性、便捷性更好。
64.磁场发生部110还包括一个或多个电池，电池配置为第一磁体部111和第二磁体部112供电。这样省去了外界电源，进一步提升移动性、便捷性。
65.当然，在其他实施例中，也可以设计磁场发生部110包括电源线，通过电源线外接电源实现磁场发生部110的供电。
66.在某些实施例中，如图1和图2所示，测试装置100a还包括第三传动件115，第一磁体部111和第二磁体部112中的一个或两个设有传动结构，传动件和传动结构传动相连，传动结构和第三传动件115的传动运动使得磁场发生部110能沿第三传动件115运动。这样实现了磁场发生部110的自动化运动，省去了手动驱动被测件200或磁场发生部110的步骤，操作更省力。
67.更详细举例地，第一磁体部111包括旋转架，多个第一直流电磁铁1111周向相隔设置在旋转架上，旋转架的中心设有连接结构，连接结构设有通孔，通孔内设有传动结构，例如，螺纹结构，第一传动件1131与连接结构相连，驱动件1133与第一传动件1131相连从而实现通过第一传动件1131驱动旋转架旋转，第三传动件115穿过通孔并与传动结构相连。
68.在本实施例中，驱动件1133通过第一传动件1131和第二传动件1132驱动第一磁体部111和第二磁体部112旋转，第一磁体部111和第二磁体部112旋转使其上的传动结构同步旋转，从而使得传动结构和与之相连的第三传动件115产生传动运动，使得第一磁体部111和第二磁体部112能沿其各自的第三传动件115运动。
69.当然，在其他实施例中，也可以再另设一个驱动装置，由该驱动装置驱动第一磁体部111和第二磁体部112，使得第一磁体部111和第二磁体部112能沿其各自的第三传动件115运动。
70.更进一步地，设计测试装置还包括基座，基座上设有滑轨，驱动件1133设置在滑轨上并能沿滑轨滑动，这样，第一磁体部111和第二磁体部112沿其各自的第三传动件115运动的同时，带动驱动件1133沿滑轨运动，减少运动阻力。
71.在某些实施例中，第三传动件115包括丝杆，传动结构包括与丝杆适配的螺纹结构。丝杆的结构更简单，组装更方便。
72.在某些实施例中，测试装置100a还包括支架116，用于固定被测件200，支架116包括至少两个间隔设置的架体1161，至少两个架体1161所在的直线穿过第一磁体部111和第二磁体部112之间的空间。通过支架116固定被测件200，既保证了被测件200的位置固定，又
有利于保障被测件200穿过第一磁体部111和第二磁体部112之间的位置，检测效果更好。
73.在某些实施例中，检测输出部120包括示波器。示波器能够用于显示感应电流波形，实现输出结果可视化。并且在一些如质检部门等使用场所中，示波器能够将检测的电流波形数据导出，方便这类工作人员出具检测结果。
74.本发明还提供一种工件探伤的方法，包括：
75.建立周期性波动磁场，周期性波动磁场用于使被测件200产生感应电流；
76.采集被测件200产生的感应电流并对采集的结果进行输出。
77.本实施例依据楞次定律，通过匀速运动的磁力线切割被测件200，例如电缆，让电缆中产生稳定周期的电流波形，并当装置从头到尾扫描完电缆后，分析电流波形或者电流值中异常部分的时间节点和幅值，来分析出电缆铜丝断裂处的位置和断裂程度。相比于现有技术中通过给电缆加大电流的探伤方式而言，本实施例有不破坏被测件200的优势，而相比于超声波和视检的探伤方式而言，本实施例的探测精准度更高，相比于x射线的探伤方式而言，本实施例的测量模式是不会对操作者和周围人群造成任何伤害的。
78.一个具体实施例
79.对于工业机器人线束电缆的问题排查，受电缆本身耐压能力和使用工况的制约，往往无法加高压测试，甚至需要在机器人上，未拆卸状态下进行测试。这样，就需要有一种能够精准定位且对操作者或者现场工作人员不造成不可逆伤害的设备来满足这种测试需求。因此，本实施例提出了一种测试装置，更具体地，测试装置为电磁非接触式电缆探伤测试仪。
80.本实施例提出的测试装置是依据楞次定律，通过匀速运动的磁力线切割被测电缆，让电缆中产生稳定周期的电流波形，并当设备从头到尾扫描完电缆后，分析电流波形中异常部分的时间节点和幅值，来分析出电缆铜丝断裂处的位置和断裂程度。
81.在原理上，根据楞次定律，切割磁感线运动可以产生感应电动势。感应电动势e＝blv sin a，电阻
82.所以感应电流
83.根据上述公式可以看出，如果在稳定变化(或者固定周期性变化)的磁力线切割下，如果铜丝出现断裂，铜丝垂直磁力线的宽度d变小，则感应电流i会急剧下降。从而通过感应电流波形可以快速锁定电缆故障位置，并评估故障的状态。
84.依据以上原理，本实施例提供了两种可实施方式，其中一种是台架式的测试装置100a，另一种是手持式测试装置100b。
85.关于台架式的测试装置100a，详细地，测试装置100a包括示波器、电机运动装置、12相电磁铁轮盘机构、电缆固定支架116组。
86.示波器用来采集被测电缆中产生的感应电流的波形；
87.电机丝杠运动装置，用于带动电磁铁轮盘机构匀速转动(产生固定周期的磁场)的同时，轮盘机构整体匀速延丝杆轴向方向运动(用于扫描整根电缆)；
88.12相电磁铁轮盘机构为在直径为200mm的轮盘一周，均匀固定12个同型号的
8000gs的直流电磁铁，并将其串联，这样当期匀速旋转起来后，会产生相位差为30
°
的周期性波动磁场。
89.电缆固定支架116组用来保证电缆固定在匀速运动的两个电磁铁轮盘的中心点连线正中央；
90.当设备开启后，左右两个电磁铁轮盘机构的电磁铁，通反向直流电流，保证一个电磁铁组n极指向被测电缆，另一个电磁铁组s极指向被测电缆，从而在两个轮盘中心点产生磁力最强的相位差30
°
的稳定磁场。当轮盘开始旋转后，示波器就会采集到稳定波形的感应电流。同时，轮盘在丝杆上会匀速的向另一端运动。如果电缆完好无损，那么垂直磁力线的宽度会始终不变，那么示波器采集到的波形会是规律的，如果电缆铜丝有断裂，那么宽度会变小，电流值正比于宽度的平方，也就是说电流值会有较大的向下突变。如图6，x轴为时间，y轴为电流，通过计算轮盘在丝杆的运行速度，可以将x轴的波形突变点还原到电缆长度上，从而锁定故障点的位置，根据幅值可以评估处铜丝断裂程度。
91.关于手持式的测试装置100b，详细地，测试装置100b包括示教器、手持电动双永磁铁轮盘仪。
92.其中示教器与上述台架式的测试装置100a无差别，手持电动双永磁铁轮盘仪是用一个锂电池带动直流电机，通过齿轮机构带动两个12相永磁铁轮盘进行同步转动。
93.相比于台架式设备，为迎合现场使用工况，去掉了丝杠运动系统和电缆固定支架116组。手持旋转运动的永磁体轮盘仪，沿着机器人线束的走向自上向下滑动，同时将示波器的接线端121接入被测电缆，如果电缆铜丝有断裂情况，电流值会产生突变，所以操作者手持运动造成的速度波动对结果判断影响不大。同台架式的描述，如果电流出现大幅度异动，就可以根据图6所示方法找到故障点。
94.虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种测试装置，其特征在于，包括：磁场发生部，所述磁场发生部能产生旋转磁场，所述旋转磁场用于使被测件产生感应电流；检测输出部，具有至少两个接线端，至少两个所述接线端用于与所述被测件电连接并形成回路，所述检测输出部能够经所述回路采集所述被测件产生的感应电流并对采集的结果进行输出。2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述磁场发生部包括：第一磁体部；第二磁体部，与所述第一磁体部相对且间隔地设置，所述第一磁体部和所述第二磁体部二者在相对一侧的磁极相反，且所述第一磁体部和所述第二磁体部之间的空间能用于供被测件穿过；驱动部，与所述第一磁体部和所述第二磁体部相连，并适于驱动所述第一磁体部和所述第二磁体部旋转。3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述第一磁体部包括多个串联连接的第一直流电磁铁，多个所述第一直流电磁铁周向相隔设置；所述第二磁体部包括多个串联连接的第二直流电磁铁，多个所述第二直流电磁铁周向相隔设置，其中，所述第一直流电磁铁所通电流的方向和所述第二直流电磁铁所通电流的方向相反；所述第一直流电磁铁的数量和所述第二直流电磁铁的数量相等。4.根据权利要求2或3所述的测试装置，其特征在于，所述驱动部包括：第一传动件，与所述第一磁体部相连，所述第一传动件运动带动所述第一磁体部旋转；第二传动件，与所述第二磁体部相连，所述第二传动件运动带动所述第二磁体部旋转；驱动件，与所述传动件和所述第二传动件相连，并适于驱动所述第一传动件和所述第二传动件运动。5.根据权利要求2或3所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括固定架，所述第一磁体部、所述第二磁体部和所述驱动部设置于所述固定架上，所述固定架设有把手结构；所述磁场发生部还包括一个或多个电池，所述电池配置为所述第一磁体部和所述第二磁体部供电。6.根据权利要求2或3所述的测试装置，其特征在于，还包括：第三传动件，所述第一磁体部和所述第二磁体部中的一个或两个设有传动结构，所述传动件和所述传动结构传动相连，所述传动结构和所述第三传动件的传动运动使得所述磁场发生部能沿所述第三传动件运动。7.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述第三传动件包括丝杆，所述传动结构包括与所述丝杆适配的螺纹结构。8.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于，还包括：支架，用于固定被测件，所述支架包括至少两个间隔设置的架体，至少两个所述架体所在的直线穿过所述第一磁体部和所述第二磁体部之间的空间。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的测试装置，其特征在于，所述检测输出部包括示波器。10.一种工件探伤的方法，其特征在于，包括：建立周期性波动磁场，所述周期性波动磁场用于使被测件产生感应电流；采集所述被测件产生的感应电流并对采集的结果进行输出。

技术总结
本发明提供了一种测试装置和工件探伤的方法，测试装置包括：磁场发生部，所述磁场发生部能产生旋转磁场，所述旋转磁场用于使被测件产生感应电流；检测输出部，具有至少两个接线端，至少两个所述接线端用于与所述被测件电连接并形成回路，所述检测输出部能够经所述回路采集所述被测件产生的感应电流并对采集的结果进行输出。本发明的测试装置实现非接触式探伤，即避免了在检测过程中对被测件造成二次损伤，又避免了对检测人员的伤害，产品使用安全性更佳。性更佳。性更佳。


技术研发人员：吴昊天
受保护的技术使用者：库卡机器人（广东）有限公司
技术研发日：2022.03.17
技术公布日：2023/9/22