工業(yè)機(jī)器人電磁抗擾度測(cè)試監(jiān)控方法

黃武凱　孫添飛　竇滿義

摘 要：本文為工業(yè)機(jī)器人電磁場(chǎng)輻射抗擾度測(cè)試過程中的一種性能評(píng)定方法，屬于機(jī)器人及智能制造高新技術(shù)裝備的創(chuàng)新測(cè)試方法。在電磁兼容（EMC）電磁輻射抗擾度測(cè)試過程中通過圖像比對(duì)，監(jiān)控工業(yè)機(jī)器人在電磁輻射抗擾度測(cè)試過程中的性能降低情況。通過搭建所需硬件架構(gòu)，包括電波暗室、圖像采集儀等對(duì)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人 輻射抗擾度 監(jiān)控方法

現(xiàn)有檢測(cè)工業(yè)機(jī)器人性能的儀器分為接觸式和非接觸式兩類。例如采用接觸式測(cè)量方法的拉線式測(cè)量?jī)x，利用三邊測(cè)量法原理將測(cè)量線與機(jī)器人測(cè)量點(diǎn)連接，光學(xué)編碼器將連接線的拉伸長(zhǎng)度實(shí)時(shí)傳輸?shù)较到y(tǒng)軟件，軟件分析得到機(jī)器人測(cè)量點(diǎn)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo);采用非接觸式測(cè)量方法的激光跟蹤儀，通過比較發(fā)射和接收到的激光光束對(duì)目標(biāo)位姿信息實(shí)時(shí)跟蹤來測(cè)算目標(biāo)的位置，通過軟件分析得到機(jī)器人的動(dòng)態(tài)

性能。

在進(jìn)行電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)時(shí)，為了確保在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)受試設(shè)備周圍的磁場(chǎng)均勻性，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求優(yōu)先采用的實(shí)驗(yàn)設(shè)施為安裝有吸波材料的屏蔽室即電波暗室或可調(diào)式半電波暗室。

檢測(cè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的測(cè)量?jī)x器對(duì)電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)所需的強(qiáng)磁場(chǎng)很敏感，如果將測(cè)量?jī)x器暴露在強(qiáng)磁場(chǎng)中，自身很容易受到干擾甚至損壞無法正常工作，難以得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。采用非接觸式測(cè)量?jī)x器在測(cè)量時(shí)必須放置在暗室中，因此在強(qiáng)磁場(chǎng)下進(jìn)行測(cè)量時(shí)測(cè)量結(jié)果不確定度大且儀器損壞風(fēng)險(xiǎn)較高;若采用接觸式測(cè)量?jī)x器，為避免測(cè)量?jī)x器在強(qiáng)磁場(chǎng)下受到干擾，可考慮將測(cè)量?jī)x器放置在暗室外部，然而暗室的結(jié)構(gòu)性能決定了測(cè)量?jī)x器的結(jié)構(gòu)部件無法自由穿過墻壁，從而限制了接觸式測(cè)量?jī)x器在工業(yè)機(jī)器人電磁抗擾度測(cè)試中的應(yīng)用。所以，現(xiàn)有的主流測(cè)試儀器不適用于在電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)時(shí)檢測(cè)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

本監(jiān)控方法工作原理如下：

對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行編程，使工業(yè)機(jī)器人的末端沿立方體兩個(gè)側(cè)面循環(huán)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡為“起點(diǎn)→1→2→3→4→起點(diǎn)→5→6→7→8→起點(diǎn)”。 圖像采集儀采集在白板1和白板2上形成的圖像信息，并傳給電腦處理同時(shí)將其圖像顯示在監(jiān)視器上。

當(dāng)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行程序“起點(diǎn)→1→2→3→4→起點(diǎn)”時(shí)，激光探頭發(fā)出的激光束在白板1上形成一個(gè)正方形跡線（運(yùn)動(dòng)軌跡1），另一個(gè)激光探頭則在白板2上形成一條豎線（運(yùn)動(dòng)軌跡2），如圖1所示。

當(dāng)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行程序“起點(diǎn)→5→6→7→8→起點(diǎn)”時(shí)，激光探頭發(fā)出的激光束則在白板1上形成一條豎線（運(yùn)動(dòng)軌跡3），另外一個(gè)激光探頭在白板2上形成一個(gè)正方形跡線（運(yùn)動(dòng)軌跡4），如圖2所示。

測(cè)試時(shí)，在未施加電磁干擾的情況下讓工業(yè)機(jī)器人按照所編程序自動(dòng)運(yùn)行，圖像采集儀記錄下白板1、2上各自形成的跡線圖像信息并傳給電腦。然后，對(duì)工業(yè)機(jī)器人施加電磁抗擾度測(cè)試所需電磁場(chǎng)，工業(yè)機(jī)器人繼續(xù)自動(dòng)運(yùn)行，圖像采集儀將實(shí)時(shí)采集圖像信息并傳給電腦。

通過軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)前后圖像信息進(jìn)行比較，并將結(jié)果顯示在監(jiān)視器上。根據(jù)顯示結(jié)果來判定其軌跡偏離程度，從而確定電磁輻射抗擾度試驗(yàn)過程中工業(yè)機(jī)器人受干擾程度。

本方法通過搭建所需硬件架構(gòu)，包括電波暗室、圖像采集儀等對(duì)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。利用圖像采集儀采集工業(yè)機(jī)器人電磁抗擾度測(cè)試過程中的圖像信息，通過軟件分析和比對(duì)差異，實(shí)時(shí)監(jiān)控工業(yè)機(jī)器人在電磁抗擾度測(cè)試過程中性能的變化情況。

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