[发明专利]一种在役杆件磁通量测试系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于钢结构件检测技术领域，特别是涉及一种在役杆件磁通量测试系统及控制方法。

背景技术

空间杆系结构已被广泛应用于体育场、会展中心、火车站及桥梁等大型建筑设施中。但是，作为大跨度空间结构的主要承重构件，一旦杆件出现损伤，将会降低这些结构的安全性，并可能造成结构发生灾难性的连续倒塌。由于空间杆系结构的提出距今不到30年，我国大规模兴建空间结构仅在近10年左右，因此，大量已建空间杆系结构在未来面临着检测、加固的问题。

如何评价杆件完好性以及获得杆件工作状况下的内力，则是解决这一问题的前提条件。在桥梁拉索检测领域，2013年采用“探索者Ⅲ”智能机器人对长江二桥斜拉索进行了外观损伤、内部钢丝缺陷（锈蚀、断丝等情况）的无损检测，为该问题的解决提供了参考。然而，该智能机器人仅能沿拉索上下移动，无法解决空间杆系结构节点多、杆件相对较短、杆件角度复杂等问题，因此无法直接应用于空间杆系结构的杆件完好性评价。此外，浙江大学白勇等通过实验证明了磁信号和应力集中状态及塑性变形状态有显著的关联，磁信号不仅可以用来判断缺陷的位置和尺寸,也可用于研究塑性变形的分布。因此，利用杆件截面的磁通量变化不仅可以完成“探索者Ⅲ”智能机器人的内部缺陷检测，还可以评价在役杆件的内力分布及应力集中状况，为进行空间杆系结构健康度评估提供技术手段。

因而，如何智能识别运动路径、动态获得在役杆件磁通量分布，就显得尤为重要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种在役杆件磁通量测试系统及控制方法。

为了达到上述目的，本发明提供的在役杆件磁通量测试系统包括测试机器人和控制计算机；其中，测试机器人由两个移动测试端和一个连接在两个移动测试端之间的三轴联动关节组成，所述的移动测试端包括钳形手臂、五轴联动关节、驱动部、多个滑动轴承和多个磁通量传感器，其中钳形手臂的开口位于外侧，其两个内侧面上分别安装有至少一个滑动轴承和磁通量传感器；五轴联动关节连接在钳形手臂和驱动部之间；驱动部的主体为弧形板，内圆周面上安装有多个驱动轮，外圆周面上安装有无线天线，并且其上安装有光电传感器、锂电池、陀螺仪、处理器和驱动电机，驱动电机的输出轴与驱动轮相连，处理器与三轴联动关节、五轴联动关节、驱动电机、磁通量传感器、光电传感器、锂电池和陀螺仪相连，同时以无线的方式通过无线天线与安装在控制中心的控制计算机相接。

所述的多个驱动轮分为两类，一类为沿杆件周向运动的周向轮，一类为沿杆件轴向运动的轴向轮。

本发明提供的在役杆件磁通量测试系统的控制方法包括按顺序进行的下列步骤：

1）处理器通电自检的S1阶段；在此阶段中，处理器首先对整个测试机器人的硬件进行上电自检，然后进入S2阶段；

2）空闲模式的S2阶段；在此阶段中，处理器通过无线天线在控制计算机的操作界面上显示各硬件自检结果，并进入S3阶段，等待执行用户命令；

3）判断是否点击测试按钮的S3阶段；在此阶段中，用户可根据硬件自检结果，确认各硬件是否正常工作，此时处理器将判断用户是否点击控制计算机操作界面上的“测试开始”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S4阶段，否则返回到S2阶段的入口处；

4）判断是否点击“两端磁通量同时测试”按钮的S4阶段；在此阶段中，处理器将判断用户是否点击控制计算机操作界面上的“两端磁通量同时测试”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S5阶段，否则进入S6阶段；

5）给两端磁通量传感器同时供电的S5阶段；在此阶段中，处理器将控制锂电池给已安装在某一待测杆件上的测试机器人上位于运动前方和后方的钳形手臂上的磁通量传感器同时供电，然后进入S7阶段；

6）给一端磁通量传感器供电的S6阶段；在此阶段中，处理器将根据用户指令控制锂电池给位于运动前方或后方的钳形手臂上的磁通量传感器供电，然后进入S7阶段；

7）驱动部工作带动测试机器人运动的S7阶段；在此阶段中，处理器将控制锂电池给驱动部上的驱动电机供电，以带动驱动轮转动，从而使测试机器人沿杆件轴向移动，在移动过程中，处理器将根据陀螺仪反馈的信息调整测试机器人的空间位置，然后进入S8阶段；

8）记录传感器测试结果的S8阶段；在此阶段中，处理器将动态采集磁通量传感器的测试数据结果并通过无线天线传输给控制计算机，并记录在控制计算机的硬盘上，然后进入S9阶段；