基于时空同步的机器人与ACFM协同检测系统.pdf

无损检测2023年第45卷第5期56仪器研制DOI:10.11973/wsjc202305011基于时空同步的机器人与ACFM协同检测系统杜颖，袁新安”，武斌斌，韩敬艳，王汉?，卡旭东，刘杰（1.海洋石油工程股份有限公司，天津30 0 46 1；2.中国石油大学（华东）海洋油气装备与安全技术研究中心，青岛2 6 6 58 0）摘要：针对交流电磁场检测（ACFM)技术在机器人自动化检测过程中对时空同步的需求，围绕工业机器人与ACFM协同检测方法展开系统研究，解决机器人与ACFM协同检测过程中位置与磁场信号同步提取方法、三维磁场特征信号成像、缺陷量化与定位方法等关键问题。搭建完整的一套机器人与ACFM协同检测试验系统并对系统进行测试。结果表明，时空同步协同检测系统能够实现试件表面缺陷检测成像显示和精准定位与量化，位置同步精度为0.5mm，可提升ACFM自动化检测过程中的效率和精度。关键词：交流电磁场检测技术；协同检测；时空同步；缺陷定位；三维成像中图分类号：TG156；T G 115.2 8文献标志码：A文章编号：10 0 0-6 6 56（2 0 2 3)0 5-0 0 56-0 8Robot and ACFM collaborative detection system based on space-time synchronizationDU Ying,YUAN Xinan,WU Binbin,HAN Jingyan,WANG Han,BIAN Xudong,LIU Jie?(1.Offshore Oil Engineering Co.,Ltd.CNOOC,Tianjin 300461,China;2.Center for Offshore Engineering andSafety Technology,China University of Petroleum(East China),Qingdao 266580,China)Abstract:Aiming at the requirements of space-time synchronization in the process of robot automatic detectionbased on ACFM technology,the collaborative detection method of industrial robot and ACFM was systematicallystudied.The key problems such as synchronous acquisition method of position and magnetic field signal,three-dimensional magnetic field characteristic signal imaging,defect quantification and location method in the process ofcooperative detection of robot and ACFM were solved consequently.A complete set of robot and ACFMcollaborative detection experimental system was developed and systematically tested.The results show that theexperimental system of space-time synchronization can realize surface defect detection and imaging,precisepositioning and quantification of surface defect in specimens.The location synchronization accuracy is O.5 mm,which will promote the efficiency and accuracy of ACFM detection automation.Key words:ACFM;collaborative detection;space-time synchronization;defect location;three-dimensionalimaging机器人作为智能化生产线的关键装备，已被广泛应用于汽车、电子、重型机械等行业，极大地提高了工收稿日期：2 0 2 2-0 7-0 1基金项目：国家自然科学基金青年项目（52 0 0 5512）；山东省自然科学基金（ZR201911040388）作者简介：杜颖（197 9一），女，硕士，高级工程师，主要从事海洋工程检测工作通信作者：杜颖,业生产的效率和智能化水平1-5。无损检测技术作为产品质量检测手段，与生产线的智能化机器人结合已成必然趋势，可为检测工艺提供更稳定、精准的作业平台。国内外学者就机器人与检测工艺协同作业方法开展了大量研究，在国外，针对利用机器人实现自动化无损检测的研究开始较早。ISAWA等6 将扫描超导量子干涉装置（SQUID)与工业机器人相结合，以操纵SQUID传感器在物体上移动，并用该系统检测无损检测2023年第45卷第5期57基于时空同步的机器人与ACFM协同检测系统杜颖，等：了不锈钢样品的人为损伤，证明了该系统的有效性，可用于测量固定物体的二维磁图像。RUTTERN等研制了一种自动化检测装置，能够通过编程的方式完成曲面轮廓的自动跟踪和检测。2 0 14年，OLIVIERI等7 提出一种基于机器人系统的自动化无损检测方法，采用分治策略实现了对航空结构复杂零件的扫查仿真，证明了该方法的有效性。国内相关研究起步相对较晚，但也取得了一定进展。徐小云等8 研制了适用于管径为40 0 6 50 mm的煤气管道内缺陷自动探测系统，采用网络技术远程控制管道机器人移动，所研制的管道检测机器人系统可在管道中平稳运行，具有稳定的牵引力，其值可达1.40 4kN。江健等9基于10-DOF机械手研发了一体化超声检测系统，采用超声测距和曲面反求的方法得到复杂曲面构建的CAD(计算机辅助设计)数据，并基于机器人D-H(一种对机器人建模的标准方法)模型求解得到控制超声探头走位的运动点位文件，设计了一种可以配合曲面构件厚度变化的灵敏度自动补偿算法。刘新柱等10 设计了一种面向复杂曲面的超声检测用机械手，其具有结构简单、制造成本低、姿态调整速度快、检测范围大以及适应性广等优点。邓平11研究了ROV(遥控无人潜水器)搭载ACFM(交流电磁场检测技术)设备进行水下检测作业的集中探头形式和扫描方法，列举了一些深水检测实施案例。刘波等12 针对铜条检测问题，利用机器人配合高频聚焦超声探头，搭建了用于高铁电机铜导条的超声自动化检测系统，检测系统能够识别铜导条的皮下缩尾缺陷，采用固定检测探头、机器人夹持工件运动的方式完成检测作业。上述检测方法提供了机器人与无损检测技术结合的方式，但尚存在以下难解决的问题。（1）在生产线检测过程中，机械臂运动较快，其位置控制时间与检测采集时间存在偏差，导致检测结果存在滞后现象。（2）机械臂检测位置为物理空间坐标，缺陷检测信息为结构尺寸空间信息，两者坐标难以吻合，造成检测结果空间信息不对应，缺陷定位偏差大，同时评估精度降低，（3）针对非平面工件，空间位置坐标难以捕获，缺陷重构困难，ACFM是一种新型的无损检测技术，该技术不需要耦合剂、对提离不敏感、无需清理工件表面、无需标定13，同时具有检测数学模型精确，量化精度高，检测灵敏度高等优势14-16 ，能够实现对金属零件表面或者近表面缺陷的快速检测。文章以交流电磁场检测技术为研究对象，提出时间位置混合驱动信号采集方法，解决机器人控制信号与采集信号的时空同步问题，搭建时空同步的机器人与ACFM协同检测系统，解决机器人与ACFM协同检测过程中的时空同步问题，实现位置信号与磁场信号的精准同步采集，并设计了基于位置信息的磁场信号三维成像方法，实现三维缺陷定位与量化，最终形成一套完整的机器人与交流电磁场协同的自动化检测系统，并对整套检测系统进行优化和测试。1ACFM仿真选用COMSOL软件建立交流电磁场的有限元仿真模型，模拟机器人与ACFM协同扫查作业过程，分析交流电磁场检测中，三维空间下缺陷外轮廓特征对磁场信号分布的影响规律。使用COMSOL软件中的几何建模工具，建立交流电磁场检测几何模型（见图1），其包括检测试件、缺陷、磁芯、线圈，传感器和空气域，模型参数如表1所示。磁芯材料定义为软铁、线圈材料定义为铜，检测试件材料为铝材，缺陷定义为空气，为线圈加载5V，10 0 0 H z 正弦交流电。表1ACFM检测系统仿真模型参数mm模型组件长度宽度高度厚度检测试件20020010一缺陷2013一磁芯297163线圈20731空气域300300100二提取检测试件正上方1mm处的磁场信号（水平方向磁感应强度B，和竖直方向磁感应强度B。），得到缺陷表面磁场分布如图2 所示。B，信号使用不同颜色表示，B，信号使用面上箭头表示，箭头沿轴方向的长度代表B，信号的大小。磁场信号分空气域线圈磁芯缺陷检测试件传感器图1ACFM检测系统几何模型无损检测2023年第45卷第5期58基于时空同步的机器人与ACFM协同检测系统杜颖，等：布规律与ACFM理论相符合3864202498(Lg-01X)/y之图2缺陷表面磁场分布2机器人轨迹规划ACFM检测在执行面扫过程中，探头提离扰动、电场激励方向的改变等会影响ACFM信号幅值，干扰缺陷判定。因此，为了保证对不同结构零件进行准确的ACFM检测，需要检测设备具有以固定姿态准确跟踪零件表面外轮廓的能力，必须做到以下3点：在ACFM检测过程中要始终保持探头轴方向与零件被测点的法向一致；保证探头扫查过程中，探头始终沿相同方向对零件表面产生激励，即探头长度方向与被测点探头移动方向的切向一致；保证扫查过程中被测点到ACFM检测探头的距离一致，即探头提离一致。因此，为保证机器人能够携带ACFM检测探头以特定的姿态沿规定轨迹运动，在ACFM扫查过程中，需要对不同结构零件进行扫查轨迹规划，机器人正逆运动学计算是机器人运动轨迹规划的前提和基础。2.1D-H模型采用的HRI-6D5机器人具有6 个关节轴，且各关节轴均为旋转关节（见图3）。图3中编号为0 的部件为机器人基座，编号16 的部件分别对应机器人的连杆1到连杆6，机器人的第2,3，4旋转轴相互平行。根据机器人的结构杆长和转轴方向等参数，得到机器人的D-H参数，如表2 所示。0123456图3机器人模型表2机器人D-H参数连杆a;/mmd;/mm1元/20d-17017020a20-17017030a30-1701704元/20d4-1701705一元/20ds-130130600d6-170170表2 中i为当前连杆坐标系绕上一级连杆坐标系轴旋转的角度；为当前连杆坐标系沿上一级连杆坐标系轴的平移距离；d；为当前连杆坐标系沿上一级连杆坐标系轴的平移距离；0；为当前关节轴绕上一级坐标系轴的旋转角度（i=1,2，为连杆编号）。2.2运动学分析机械手当前连杆坐标系与上一级连杆坐标系之间的变换矩阵Ti-1为Ti-1=cos0;sin;cos isin O;sinia;cos 0,sin 0;cos O;cos;-cos O;sin ia;sin;0sinicosid;0001(1)同时，定义sin01为S1，s i n（0 1十0 2）为S12，c o s01为C1,cOs(01十0 2)为C12，以此类推。将每个连杆之间的变换矩阵相乘，得到交流电磁场检测探头的位置和姿态矩阵T。为nanayPyT=TITiTTT=（2)02a0001式中：n，n y，n 分别为探头位置坐标系单位法向量n的，y，分量；0，0，0 分别为探头位置坐标系单位方位矢量o的，y，分量；a，a，a 分别为探头位置坐标系单位接近矢量的，分量；p为手部位姿矢量，分量为ppy，p。将式（2)左右两边同时左乘（T）-1,得到na.nyayPy(T)-1=T,TSTiT(3)02az0001根据矩阵元素对应相等的原则进行机械手逆运动学求解，求解结果如式（4)所示（A，B，C 为过渡运算变量）。基于时空同步的机器人与ACFM协同检测系统杜颖，等：01=arctan2da/(p-dea,)+(dea,-p,)?-d-arctan2(deay,)/(p-dear)02=arctan2(C+a2-a)/V4aC-(C+a-a)-arctan2(A/B)03=arctan2(B2S2)/A-a2c2+a r c t a n 2(A/B)arctan2(C+a2-a)/V4aC-(C+a-a)(4)04=arctan2/(ac1+ys1)a r c t a n 2(Ba 2s2)/(A-a2c2)0=arctan2V(nyc1nsi)+(oyci-0,si)/(a,S1ayci)0yC1-01S1nrsi-nyCi0=arctan2S5S5A=prC1+pyS1+deC234S5dsS234,B=p,di+dsC234+deS234Ss,C2=A+B2其中机器人的逆运动闭解共有8 组，实际作业中根据关节角度限位等情况选择最优解。3同步触发模块设计3.1同步触发原理常见的信号采集方法分为时间驱动和位置驱动两种，其中时间驱动方法检测速度快，但缺少准确的位置信息，难以实现精确量化；位置驱动的信号同步方法即采用位置序列驱动检测探头移动，当探头到达指定位置后采集磁场信号，采集完成后探头前往下一个检测点，磁场信号的数据与位置序列对应，实现位置信号同步。该方法能够实现位置信号的准确同步，由于是一步一采，采样精度依赖于数据点的密集程度，采样点数增多时，检测时间会大幅增加，两种信号同步方法无法兼顾精度和效率。不同于常规的ACFM检测信号采集方法，机器人与ACFM协同检测系统采用将时间触发和位置触发相结合的信号同步采集方法，能够兼顾采样效率和采样精度，其工作原理如图4所示机械手位置信号信号同步同步触发模块工检测探头磁场信号采集图4协同检测系统信号同步采集原理ACFM检测探头固连在机器人末端，可借助机器人获取到ACFM检测探头的实时位置信息。磁场信号的获取参考传统ACFM采集系统，通过信号采集卡采集原始磁场信号，并利用数字锁相的方法实现B信号和B，信号的有效提取。检测过程中利用同步触发模块协调位置信号采集系统和磁场信号采集系统，实现时空同步采集，提取得到精确对应的位置信号与磁场信号，3.2同步触发流程位置信号采集速度和ACFM信号采集速度的确定是同步触发模块密切协调位置信号采集系统和磁场信号采集系统工作的关键。位置信号采集时间由机器人的响应时间决定，而磁场信号采集时间由ACFM检测系统采集和处理磁场信号的速度决定，二者存在差异。设计独立的位置信号采集测量程序和交流电磁场采集测量程序，用于测量位置信号和磁场信号的采集时间，采样时间测量程序运行流程如图5所示。程序开始程序初始化（计数器i=0,创建采集任务）创建CPU计时器cup_timer采集开始信号采集否i10000是采集停止cpu_timer停止计算采样时间程序停止图5采样时间测量程序运行流程计算得到在USB(通用串行总线）采集卡采样率为2 0 0 0 0 0 的情况下，采集和处理磁场信号数据耗时约44ms，而单次位置信号采集耗时仅为12ms，同时磁场信号采集速度可能受采样率、采样点数和信号处理方法等影响，时间相对不固定，优先592023年第45卷第5期无损检测无损检测2023年第45卷第5期60基于时空同步的机器人与ACFM协同检测系统杜颖，等：位置信号采集能够更准确地对位置误差进行评估和矫正。3.3同步触发方法在优先位置信号采集的前提下对同步触发方法进行开发，选择软件编码方式实现同步触发，基于Qt(一个图形用户界面开发框架）实现同步触发采集。同步触发模块流程如图6 所示。程序开始定时器Timeout信号getPos函数发送获取位置请求接收到机器人控制器返回的数据包触发readyRead信号软件解析出机器人坐标(,y,2)发送OnGetPos信号,触发磁场信号采集磁场信号采集结束图6同步触发模块流程首先定义Qtimer对象，利用Qt信号与槽的机制，将Qtimer的timeout信号绑定到位置信号采集函数getPos上。每间隔50 ms触发一次位置采集，根据机器人Socket网络通信协议，计算机需要发送命令头为Ox2a02的Json字符串命令完成位置信息读取，机器人控制器接收到位置读取命令会返回命令头为Ox2a03的Json字符串，字符串中包含了机器人当前的位置信息。同样利用Qt信号与槽的机制，定义OnGetPos(，y，)信号，位置接收完成后，系统发出OnGetPos(，y，）信号，完成位置信息传递。将OnGetPos（，y，z）信号绑定到ACFM信号采集函数上，则实现了由时间触发位置采集，再由位置采集触发磁场信号采集的时间位置混合触发的信号同步采集。3.4位置误差评估由于磁场信号采集耗时远大于位置信号的采集耗时，理论上同步误差主要由磁场信号采集过程产生。定义机器人的直线运行速度为，机器人控制器速度百分比为q，单次信号采集时间为t，则完成单次位置信号和磁场信号采集时，探头的移动距离L=vqt。当 为50 mms-l;q为5%;t为40 ms时，探头移动距离为0.10 2 5mm。在磁场信号采集过程中，探头始终处于移动状态，其采集结果是一个范围内的平均值，取该范围的中心点作为采集磁场信号对应的实际位置。从定时器触发位置采集开始计时，磁场信号采样耗时为39ms，当t为2 2 ms时探头位于该范围中心，此时探头移动0.0 55mm。因此磁场信号对应的实际位置与采集到的位置信号误差为0.0 55mm，取与磁场信号对应的位置信号和下一个位置信号的均值来矫正位置信号可进一步减小位置误差。经过激光仪测定，机器人的重复定位误差可以保证小于0.3mm，因此理论上整个系统的定位精度可以控制在0.5mm以内。4协同检测系统设计可靠的硬件系统和软件是保证系统稳定运行的关键，为实现三维零件的自动化ACFM检测，设计开发机器人与交流电磁场协同检测系统，其由3部分组成（见图7）：机器人运动控制系统；ACFM信号采集系统；协同检测软件系统。机器人运动控制系统和ACFM信号采集系统共同组成机器人与ACFM协同检测硬件系统，其检测软件电源模块激励模块NI-DAQmX机器人体化探头Qt激励线圈B同步触发传感器模块大滤波电路信号采集电路！图7协同检测系统组成无损检测2023年第45卷第5期61基于时空同步的机器人与ACFM协同检测系统杜颖，等：中，机器人运动控制系统主要由机器人运动控制器和计算机组成。交流电磁场检测系统主要包括一体化检测探头、电源模块、信号发生器、数据采集卡和计算机，其中电源为探头内的信号处理电路提供12V、十5V和GND(电线接地端）的开关电源，磁场信号采集由数据采集卡实现。机器人与ACFM协同检测硬件系统实物如图8 所示。信号发生器机器人控制器计算机电源模块信号采集卡(a)控制部分机器人检测探头试件平台(b)执行部分图8协同检测系统外观软件系统一方面负责与机器人控制器通讯，控制机器人完成指定动作；另一方面，还需在机器人运动过程中密切协调机器人运动控制系统和ACFM信号采集系统，实现检测探头位置信号与ACFM检测信号的同步采集，该过程涉及复杂的网络通信、数据处理、文件操作和GUI(图形用户界面）。除了基本的GUI功能外，Qt还融合了网络通信、文件处理、数据库访问等功能，其独特的信号与槽机制可极大简化软件的开发过程。文章的协同检测软件采用Qt/C十十编写，包括机器人控制模块、信号同步采集模块、信号处理模块和显示模块，可实现位置信号与磁场信号的精准同步采集。机器人与ACFM协同检测软件界面如图9所示。协同检测软件按照功能主要分为机器人驱动模块、同步采集模块、信号采集模块、信号处理模块、信号显示和存储模块等5个部分。（1）机器人驱动模块。机器人驱动模块主要完成机械手的控制和位置解析，是软件实现机械手的照协同检藏系统一伺服状态就绪模式运行坐标关节速度20%采样间隔100ms机械手控制ACFM检测参数作业文件ZHAO开始刷新暂停停止上电下电缺陷信号BX复位零点13J1一+J2+LO2.0004.0006.0008.00010.00012.00014.000J3+缺陷信号BZJ47.0006.0005.000J5+4.0003.0002.000J6+1.000LO2.0004.0006.0008.00010.00012.00014.000图9协同检测系统软件界面运动控制和位置获取的核心模块。该模块基于QtNetwork模块、纳博特Socket网络通讯协议开发，主要实现机器人的上电、下电、置位、回零、示教、伺服状态调整、运行状态调整、运行程序、停止程序和位置读取等功能。用户通过图形界面发起示教命令，驱动模块将命令按照通信协议编码并发送给机器人完成对机器人的控制，机器人执行动作并返回状态信息，驱动模块负责解析状态信息，并将其分发给其他模块。（2）同步采集模块。同步采集模块的功能是基于时间位置混合驱动信号同步，完成位置信号采集和磁场信号采集。位置采集由机器人驱动模块完成，位置采集结束时机器人驱动模块将发出位置采集完成信号，该信号会被信号采集系统接收，触发磁场信号采集。在保证检测效率的同时，将位置误差控制在可以忽略的范围内。（3）信号采集模块。该模块主要完成机器人速度设置、机器人伺服状态设置、机器人运行模式设置和采样间隔设置。采集卡的采样通道、采样率和采样数均会影响ACFM信号采样时间（采样时间为采样数与采样通道数的乘积与采样率的比值）。例如，当采样率为2 0 0 0 0 0 Hz，单通道采样数为40 0 0 时，完成双通道ACFM信号采集花费的时间约为40 mS。为简化用户操作步骤，软件中设置了这些参数的默认值，能够适应大多数扫查检测情况，当需要提高检测速度时，调节机器人运动速度即可。（4）信号处理模块。该模块主要用于处理原始的ACFM信号。信号采集模块从采集卡读取的原始ACFM信号为正弦信号，而有效信号为正弦信号幅值，信号处理模块负责从原始正弦信号中提取幅值信息并将信号幅值与探头位置信息发送给信号显示和存储模块。（5）信号显示和存储模块。该模块主要实现数无损检测2023年第45卷第5期62基于时空同步的机器人与ACFM协同检测系统杜颖，等：据的显示、存储和清零等功能。数据存储主要将精确对应的位置信号和磁场信号按顺序存入文本文件，便于后续信号分析。5三维磁场信号成像方法借助机器人与ACFM检测系统可以提取到精确对应的位置信号和磁场信号数据，相对于传统ACFM检测中提取到的规则二维矩阵式磁场信号数据，该协同检测系统采集得到的磁场信号数据包含三维坐标，离散且不规则，无法通过传统的二维数据处理方法实现信号成像。笔者借助三维空间下Delaunay四面体网格划分方法，实现基于位置信息的三维磁场信号成像。以某曲面试件检测结果为例，其三维空间网格划分后的结果如图10(a)所示。在三维空间下，对空间散点进行Delaunay四面体网格划分后的结果是一个体形状，在文中，机器人与ACFM协同检测系统通常只对一个曲面进行扫查，网格划分后的结果不能准确地显示扫查结果。图10(a)中网格密集的曲面部分为实际扫查面，侧面部分并未实施扫查，其上的网格是Delaunay四面体网格划分产生的多余结果，需要去除。结合实际协同检测扫查试验数据的Delaunay四面体网格划分结果，根据四面体边长对多余的四面体进行去除。假设边长的阅值为1max，边长超过Imax的四面体网格将被移除。Imax根据实际的扫查间隔确定，当机器人轨迹规划程序设定的速度为50mm?s-1、机器人以2 0%的运行速度实施扫查、采样间隔为50 ms时，当前检测点与上一个检测点之间的距离为0.5mm，程序设定的扫查间距为483uru/2-486-487-488-489580570560550406080100y/mm540020ac/mm(a)处理前uu/2二48 0-487488-489580570560801005504060y/mm540020c/mm(b)处理后图10某曲面试件网格划分结果1mm，由相邻检测点组成的四面体总边长应为4.5mm，考虑试验误差的影响，部分四面体边长可能大于该值，取Imax=20mm作为去除多余四面体网格的阈值，处理后的结果如图10（b）所示，可见，处理后的网格能更准确地反映扫查面的形状。网格处理完成后，选择颜色映射，将磁场信号大小映射成颜色对网格节点颜色进行赋值，即可形成三维的磁场信号图像。Jet颜色映射具有较高的对比度，能够有效突出图像中的细节，故基于Jet颜色映射对网格节点颜色进行赋值，并绘制曲面图。6协同检测试验为验证该系统对三维曲面试件的检测和成像可行性，利用三维曲面试件进行试验研究。如图11所示的曲面检测试件，材料为碳钢，使用电火花加工有1号和2 号两个缺陷。其中1号缺陷为椭圆形缺陷，长轴长2 0 mm，短轴长10 mm；2号缺陷为周向裂纹缺陷，长度为40 mm。图11检测曲面试件外观由于曲面试件弧度面积较大，为了节省时间，分别对椭圆缺陷附近区域和周向裂纹缺陷区域进行扫查检测和成像试验。对曲面试件进行轨迹规划，确保检测扫查过程中检测探头始终垂直于检测平面，扫查轨迹规划的引线为试件左侧边，主扫查方向为垂直引线方向，扫查轨迹生成策略为S型，扫查间隔设置为0.5mm，最终生成示教程序后上传至机器人控制器。椭圆缺陷和周向裂纹缺陷的协同检测成1.00.830uu/20.620100.4730100720y/mm71060800.270040690/mm2010.0图12椭圆缺陷的协同检测成像结果无损检测63基于时空同步的机器人与ACFM协同检测系统杜颖，等：1.00.8300.6uruu/20100.4580100800.2y/mm5606040ac/mm540200.0图13裂纹缺陷的协同检测成像结果由于实际扫查的弧度较小，为了更明显地观察三维成像效果，对采集到的位置信号的之坐标进行了放大处理。由图12,13可以看出机器人与ACFM协同检测系统对曲面试件的缺陷区域响应明显，能准确地显示缺陷，B，和B，信号在缺陷位置处产生畸变。实现时空同步采集后的成像结果与实际缺陷的对应情况如图14所示。图14时空同步采集成像结果与实际缺陷的对应情况试验测量得到椭圆形缺陷短轴长度为9.0 1mm，与实际长度误差约为1mm；裂纹缺陷长度量化结果为37.97 mm，与实际裂纹长度误差为2.0 3mm，证明了机器人与ACFM协同检测系统能够对三维曲面试件上的缺陷进行检测成像，能通过坐标定位缺陷区域，缺陷的定位精度由采样间隔和采样速度决定。在文章设定的0.5mm采样间隔下，当扫查速度不高于25mms-时，定位精度为士0.5mm。7结语针对机器人与ACFM协同自动化检测的时空同步问题，设计并搭建了机器人与ACFM协同检测系统，并实现了基于位置信息的三维磁场信号成像，开展了协同检测系统测试试验。成像结果说明了检测系统能够实现ACFM检测位置信号和磁场信号的时空同步采集，对准确定位和分析三维空间下的零件缺陷具有重大意义。提出了基于时间位置混合驱动的信号同步方法，同时评估了同步定位精度，理论上误差小于0.5mm。参考文献：1张曙.2 0 30 的未来工厂.机械制造与自动化，2 0 18，47(3):1-8.2张明文.工业机器人基础与应用M.北京：机械工业出版社，2 0 18.3谢邦晋.基于机器视觉的工业机器人定位抓取技术J.内燃机与配件，2 0 18（2 1）：2 16-2 18.4王迎晖.基于机器视觉的物料分栋工业机器人技术研究J.仪器仪表标准化与计量，2 0 18（5）：2 8-30.5ROWSHANDEL H.Characterisation of clusteredcracks using an ACFM sensor and application of anartificial neural networkJJ.NDT&.E International,2018,98:80-88.6ISAWA K,TAKAGI S,TOSAKA S,et al.Practicalscanning SQUID system for nondestructive evaluationJ.IEEE Transactions on Applied Superconductivity,2005,15(2):715-718.7OLIVIERI P,BIRGLEN L，M A L D A G U E X ，e tal.Coverage path planning for eddycurrentinspectiononcomplexaeronautical parts 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