JP7111405B2 - 巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボットおよび水門の検査方法 - Google Patents
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Description
前記磁気探傷センサは、励磁機構、巨大磁気センサおよび2つの磁気コンセントレーターを含み、励磁機構は、逆U字形の導磁性接続体を含み、導磁性接続体の両端に駆動輪として励磁機が設けられ、2つの励磁機によって励磁機構の2つの磁極が形成され、駆動輪は、NdFeB永久磁石であり、導磁性接続体は、接続フレームの上端に固定接続され、接続フレームの下端は駆動輪に回転可能に接続され、2つの駆動輪は、第1モータによって駆動され、前記巨大磁気センサは、2つの磁気コンセントレーターの間に位置し、
前記測距位置検出モジュールは、キャリッジの底部に垂直に設けられる2つの超音波センサを含み、一方の超音波センサは、検査ロボットから水門の側辺までの距離を測定するために用いられ、他方の超音波センサは、検査ロボットから水門の底部までの距離を測定するために用いられる。
検査ロボットに防水処理が施されている。
検査対象水門の上端の1つの頂点にロボットを配置し、2つの超音波センサにより測定し、ロボットから水門他方の側辺までの距離およびロボットから水門の底部までの距離である水門全体のサイズを測定し、該情報を制御機に送信し、制御機における計算モジュールにより、該頂点を座標原点とし、水門の幅方向をX軸とし、水門の高さ方向をY軸として直交座標系を確立するステップ1と、
制御機における計算モジュールにより検査ロボットの検査走行路を計画し、設定された経路に沿って検査するようにロボットを制御し、検査中、磁界を媒介物として励磁機構で水門を磁化させ、水門の表面に欠陥がある場合、該局所領域の透磁率が低下し、磁気抵抗が増加し、結果として磁力線に歪みが発生して水門外まで拡散し、検出可能な漏洩磁界信号が形成されており、巨大磁気抵抗素子で構成される巨大磁気センサを励磁機構に同期して移動させるとともに、異常な磁電信号を出力させ、制御機によりこの時2つの超音波センサにより測定されたデータに基づいて検査ロボットの詳細な位置、即ち欠陥の詳細な位置を取得し、欠陥情報および欠陥位置情報を上位機に送信するステップ2と、を含む。
図1から図3に示すように、巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボットであって、上位機(図示せず)および検査機構を含む。前記検査機構は、キャリッジ1を含み、キャリッジの底部に案内輪2および2つの駆動輪6が設けられる。キャリッジに、制御機(図示せず)、測距位置検出モジュールおよび巨大磁気抵抗素子に基づく磁気探傷センサが設けられる。
巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボットを用いた検査方法は、
検査対象水門の上端の1つの頂点にロボットを配置し、2つの超音波センサにより、ロボットから水門他方の側辺までの距離およびロボットから水門の底部までの距離、即ち水門全体のサイズを測定し、該情報を制御機に送信し、制御機における計算モジュールにより、該頂点を座標原点とし、水門の幅方向をX軸とし、水門の高さ方向をY軸として直交座標系を確立するステップ1と、
制御機における計算モジュールにより検査ロボットの検査走行路を計画し、設定された経路に沿って検査するようにロボットを制御し、検査中、磁界を媒介物として励磁機構で水門を磁化させ、水門の表面に欠陥がある場合、該局所領域の透磁率が低下し、磁気抵抗が増加し、結果として磁力線に歪みが発生して水門外まで拡散し、検出可能な漏洩磁界信号が形成されており、巨大磁気抵抗素子で構成される巨大磁気センサを励磁機構に同期して移動させるとともに、異常な磁電信号を出力させて制御機に送信し、制御機によりこの時2つの超音波センサにより測定されたデータに基づいて検査ロボットの詳細な位置、即ち欠陥の詳細な位置を取得し、欠陥情報および欠陥位置情報を上位機に送信するテップ2と、を含む。
(付記1)
検査機構を含み、
前記検査機構はキャリッジを含み、キャリッジの底部に案内輪および2つの駆動輪が設けられ、キャリッジに制御機、測距位置検出モジュールおよび巨大磁気抵抗素子に基づく磁気探傷センサが設けられ、
前記磁気探傷センサは、励磁機構、巨大磁気センサおよび2つの磁気コンセントレーターを含み、励磁機構は、逆U字形の導磁性接続体および2つの励磁機を含み、前記駆動輪は、材質がNdFeB永久磁石であり、励磁機構の励磁機として機能し、導磁性接続体の両端にそれぞれ励磁機としての駆動輪が設けられ、2つの励磁機によって励磁機構の2つの磁極が形成され、2つの駆動輪は第1モータによって駆動され、前記巨大磁気センサは2つの磁気コンセントレーターの間に位置し、
前記測距位置検出モジュールは、キャリッジに垂直に設けられる2つの超音波センサを含み、一方の超音波センサがキャリッジの一端に設けられ、検査ロボットから水門の側辺までの距離を測定するために用いられ、他方の超音波センサがキャリッジの底部に設けられ、検査ロボットから水門の底部までの距離を測定するために用いられ、
前記第1モータ、巨大磁気センサおよび超音波センサはいずれも制御機に信号接続される、
ことを特徴とする巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボット。
上位機をさらに含み、制御機と上位機はケーブルを介して接続され、シリアル通信が採用されている、
ことを特徴とする付記1に記載の巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボット。
接続フレームと回転軸をさらに含み、励磁機としての駆動輪が接続フレームを介して導磁性接続体の両端に連設され、2つの駆動輪は回転軸を介して接続され、接続フレームの上端は導磁性接続体に固定接続され、接続フレームの下端は駆動輪の回転軸に回転可能に接続される、
ことを特徴とする付記1に記載の巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボット。
前記駆動輪は、タービンウォームにより駆動され、タービンウォームは、キャリッジの底部に固定されるケーシング内に取り付けられ、第1モータの出力軸は、カップリングを介してウォームに接続され、タービンの回転軸の両端は、ケーシングの外に延出してそれぞれ対応する駆動輪に接続される、
ことを特徴とする付記1に記載の巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボット。
前記巨大磁気センサおよび2つの磁気コンセントレーターがケーシングに取り付けられる、
ことを特徴とする付記4に記載の巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボット。
前記磁気コンセントレーターの材質がNiFe合金である、
ことを特徴とする付記1に記載の巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボット。
ブレードおよびブラシアセンブリを備える掃除機構をさらに含み、ブレードは、キャリッジの前端に斜めに設けられ、水門上にある汚泥、苔癬を掃除するために用いられ、
前記ブラシアセンブリは、第2モータ、回動軸、回転盤およびブラシを含み、第2モータがキャリッジに固定設置され、第2モータの出力軸がカップリングを介して回動軸に接続され、回動軸の他端が回転盤に固定接続され、ブラシが回転盤に接続される、
ことを特徴とする付記1に記載の巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボット。
前記ブレードは、キャリッジにヒンジ接続され、ブレードの上面が1つのバネの一端に接続され、ブレードの下面がもう1つのバネの一端に接続され、2つのバネの他端がいずれもキャリッジに接続される、
ことを特徴とする付記7に記載の巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボット。
前記巨大磁気センサは、励磁機構の2つの磁極の間に位置し、複数の巨大磁気抵抗素子を組み合わせてなる、
ことを特徴とする付記1に記載の巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボット。
検査対象水門の上端の1つの頂点にロボットを配置し、2つの超音波センサにより、ロボットから水門他方の側辺までの距離およびロボットから水門の底部までの距離である水門全体のサイズを測定し、該情報を制御機に送信し、制御機における計算モジュールにより、該頂点を座標原点とし、水門の幅方向をX軸とし、水門の高さ方向をY軸として直交座標系を確立するステップと、
制御機における計算モジュールにより検査ロボットの検査走行路を計画し、設定された経路に沿って検査するようにロボットを制御し、検査中、磁界を媒介物として励磁機構で水門を磁化させ、水門の表面に欠陥がある場合、該局所領域の透磁率が低下し、磁気抵抗が増加し、結果として磁力線に歪みが発生して水門外まで拡散し、検出可能な漏洩磁界信号が形成されており、巨大磁気センサを用いて励磁機構に同期して移動させ、該信号を制御機に送信させ、制御機によりこの時2つの超音波センサにより測定されたデータに基づいて検査ロボットの詳細な位置である欠陥の詳細な位置を取得し、欠陥情報および欠陥位置情報を上位機に送信するステップと、を含む、
ことを特徴とする付記1から9のいずれか1つに記載の巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボットの検査方法。
Claims (10)
- 検査機構を含み、
前記検査機構はキャリッジを含み、キャリッジの底部に案内輪および2つの駆動輪が設けられ、キャリッジに制御機、測距位置検出モジュールおよび巨大磁気抵抗素子に基づく磁気探傷センサが設けられ、
前記磁気探傷センサは、励磁機構、巨大磁気センサおよび2つの磁気コンセントレーターを含み、励磁機構は、逆U字形の導磁性接続体および2つの励磁機を含み、前記駆動輪は、材質がNdFeB永久磁石であり、励磁機構の励磁機として機能し、導磁性接続体の両端にそれぞれ励磁機としての駆動輪が設けられ、2つの励磁機によって励磁機構の2つの磁極が形成され、2つの駆動輪は第1モータによって駆動され、前記巨大磁気センサは2つの磁気コンセントレーターの間に位置し、
前記測距位置検出モジュールは、キャリッジに垂直に設けられる2つの超音波センサを含み、一方の超音波センサがキャリッジの一端に設けられ、検査ロボットから水門の側辺までの距離を測定するために用いられ、他方の超音波センサがキャリッジの底部に設けられ、検査ロボットから水門の底部までの距離を測定するために用いられ、
前記第1モータ、巨大磁気センサおよび超音波センサはいずれも制御機に信号接続される、
ことを特徴とする巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボット。 - 上位機をさらに含み、制御機と上位機はケーブルを介して接続され、シリアル通信が採用されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボット。 - 接続フレームと回転軸をさらに含み、励磁機としての駆動輪が接続フレームを介して導磁性接続体の両端に連設され、2つの駆動輪は回転軸を介して接続され、接続フレームの上端は導磁性接続体に固定接続され、接続フレームの下端は駆動輪の回転軸に回転可能に接続される、
ことを特徴とする請求項1に記載の巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボット。 - 前記駆動輪は、タービンウォームにより駆動され、タービンウォームは、キャリッジの底部に固定されるケーシング内に取り付けられ、第1モータの出力軸は、カップリングを介してウォームに接続され、タービンの回転軸の両端は、ケーシングの外に延出してそれぞれ対応する駆動輪に接続される、
ことを特徴とする請求項1に記載の巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボット。 - 前記巨大磁気センサおよび2つの磁気コンセントレーターがケーシングに取り付けられる、
ことを特徴とする請求項4に記載の巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボット。 - 前記磁気コンセントレーターの材質がNiFe合金である、
ことを特徴とする請求項1に記載の巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボット。 - ブレードおよびブラシアセンブリを備える掃除機構をさらに含み、ブレードは、キャリッジの前端に斜めに設けられ、水門上にある汚泥、苔癬を掃除するために用いられ、
前記ブラシアセンブリは、第2モータ、回動軸、回転盤およびブラシを含み、第2モータがキャリッジに固定設置され、第2モータの出力軸がカップリングを介して回動軸に接続され、回動軸の他端が回転盤に固定接続され、ブラシが回転盤に接続される、
ことを特徴とする請求項1に記載の巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボット。 - 前記ブレードは、キャリッジにヒンジ接続され、ブレードの上面が1つのバネの一端に接続され、ブレードの下面がもう1つのバネの一端に接続され、2つのバネの他端がいずれもキャリッジに接続される、
ことを特徴とする請求項7に記載の巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボット。 - 前記巨大磁気センサは、励磁機構の2つの磁極の間に位置し、複数の巨大磁気抵抗素子を組み合わせてなる、
ことを特徴とする請求項1に記載の巨大磁気抵抗素子に基づく水門用検査ロボット。 - 検査対象水門の上端の1つの頂点に請求項1から9のいずれか一項に記載された水門用検査ロボットを配置し、前記2つの超音波センサにより、該水門用検査ロボットから水門他方の側辺までの距離および該水門用検査ロボットから水門の底部までの距離である水門全体のサイズを測定し、測定した情報を前記制御機に送信し、前記制御機における計算モジュールにより、該頂点を座標原点とし、水門の幅方向をX軸とし、水門の高さ方向をY軸として直交座標系を確立するステップと、
前記制御機における計算モジュールにより該水門用検査ロボットの検査走行路を計画し、設定された経路に沿って検査するように該水門用検査ロボットを制御し、検査中、磁界を媒介物として前記励磁機構で水門を磁化させ、水門の表面に欠陥がある場合、局所領域の透磁率が低下し、磁気抵抗が増加し、結果として磁力線に歪みが発生して水門外まで拡散し、検出可能な漏洩磁界信号が形成されており、前記巨大磁気センサを用いて前記励磁機構に同期して移動させ、異常な磁電信号を前記制御機に送信させ、前記制御機によりこの時前記2つの超音波センサにより測定されたデータに基づいて該水門用検査ロボットの詳細な位置である欠陥の詳細な位置を取得し、欠陥情報および欠陥位置情報を上位機に送信するステップと、を含む、
ことを特徴とする水門の検査方法。
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