一种工业机器人电气接插件表面磨损检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种工业机器人电气接插件表面磨损检测方法及装置。目前电子及电气装备的失效中有70％是由于电子元器件的失效引起的,而这些故障中的40％是由于电气接插件的失效引起的。本发明专利技术采用可靠性加速试验，通过改变工作温度、插拔速度、插拔偏移量和偏移角对接插件表面进行检测，观察其表面磨损情况，通过粗糙度计算公式，能够较为方便地估算出在不同工况下接插件的粗糙度值，配合插拔力能够看出不同工况下接插件的电气性能的变化。并通过自制的清洁装置，清洗接插件表面从而延长接插件的使用寿命。该试验台具有测试内容丰富、测试结果精确，结构精简方便安装，操作简单易懂等特点。等特点。等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种工业机器人电气接插件表面磨损检测方法及装置


[0001]本专利技术涉及工业机器人
，尤其涉及一种工业机器人电气接插件表面磨损检测与磨屑清洁的方法与装置。

技术介绍

[0002]工业机器人电气接插件作为一种基础电器元件，用于实现电信号的传输和控制以及电子与电气设备之间的电连接。工业机器人电气接插件的存在使得原本一个极大的结构分为多个相互连接的小部件，使大的系统结构变得模块化，变得更加灵活多变。其使用寿命和可靠性影响甚至决定着产品的控制系统、通讯系统、数据传输以及工作电压的稳定性。因此，通过一定的技术手段对接插件的使用寿命和可靠性进行检测，在短时间内检查其结构、材料等方面的技术缺陷，以此为根据对产品进行完善和升级，对于提高产品的性能和质量有着至关重要的作用。同时，通过对接插件的可靠性和使用寿命的测试，可以快速地知道产品的使用预期，对于有关接插件可靠性和寿命带来的问题和危险，给出产品的使用安全裕度。
[0003]目前电子及电气装备的失效中有70％是由于电子元器件的失效引起的,而这些故障中的40％是由于电气接插件的失效引起的，接插件失效表现为：接触对瞬断和接触电阻增大。一方面当有电流经过接插件时，接触电阻和金属材料导体产生焦耳热，使得接触表面金属软化、融合甚至沸腾，这使接触电阻增大引发接触失效。另一方面，在接插件工作时，伴随着插拔次数的增加，接触面摩擦产生的磨屑会停留在接触面间，不仅会增大接触电阻，还会在下一次插拔时对接触面造成二次磨损，使得接插件之间的接触压力不断减小，当接触压力减小到一定程度时，接触电阻会急剧增大，最终导致电接触不良，引发接触失效。在产品完成工作后，对接插件接触表面进行清洁，去除表面的碎屑，可以保持接插件的基础性能，增加接插件的使用寿命。专利号为201820514466.7提供了一种红外线检测电连接器微动磨损的装置，用于确定电连接器表面碎屑的分布情况，然而却只是对表面碎屑进行观测，无法有效解决这一问题。专利号为201921493880.5提供了一种能实现自清洁的电连接器组件，但该装置并没有办法观测接触面的磨损状况，具体清洁效果不能得到保证，无法作为接插件可靠性检测的参考依据。上述专利均在单一方向做出重点研究，但仍无法彻底解决接插件接触面间的碎屑问题，由此看来，检测接插件可靠性迫切需要既能观测接触面磨损状况，又能对其进行清洁的装置。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种工业机器人电气接插件表面磨损检测与磨屑清洁的方法与装置。是一种通过改变工作环境、插拔方式来检测接插件表面磨损状况以及磨屑清洁的方法与装置。该方法是一种将工业机器人电气接插件工作的环境温度、插拔速度、插拔次数等效为加速疲劳的可靠性加速测试方法与装置；是一种将插拔的偏移量和插拔的偏移角度等效为不同的插拔方式从而导致不同磨损状况的方法与装置；是一种通过激光散
漫检测插针、插孔表面磨损状况的方法与装置；是一种能够对插针、插孔插拔后残留的磨屑进行清洁的方法与装置；是一种能够在不同的工况下优选出对于接插件粗糙度影响最小的最优组合参数的方法与装置。
[0005]本专利技术一种工业机器人电气接插件表面磨损检测与磨屑清洁的方法，具体步骤如下：
[0006]步骤一、设定初始状态如下：设定试验温度为T0，插拔速度为v0，插针与插接件母端的偏移量为x0，插针与插接件母端的偏移夹角θ0。
[0007]步骤二、设定插拔试验的过程如下：将插针与插接件母端在试验温度下，按照设定的偏移量、偏移夹角和插拔速度进行m次，m≥10。之后，使用激光散斑计量术检测插针表面进行粗糙度均值方根Ra。
[0008]步骤三、保持温度、插拔速度、偏移量、偏移夹角为初始状态，进行一次插拔试验，获得激光散斑计量术中得到的物光光强I
O,0
、参考光光强I
R,0
。
[0009]步骤四、保持插拔速度、偏移量、偏移夹角为初始状态，依次将试验温度调节为T1、T2、T3。每调节一次温度均进行一次插拔试验，每次插拔试验后，均测量插针表面的粗糙度均值方根Ra1、Ra2和Ra3。
[0010]步骤五、保持温度、偏移量、偏移夹角为初始状态，依次将插拔速度调节为v1、v2、v3。每调节一次插拔速度均进行一次插拔试验，每次插拔试验后，均测量插针表面的粗糙度均值方根Ra4、Ra5和Ra6。
[0011]步骤六、建立参观光波的复振幅R
(x,y)
、物光波的复振幅O
(x,y)
与插拔试验偏移量、偏移夹角的关系式。
[0012]步骤七、进行三组横向偏移模拟。设定三组横向偏移模拟的偏移量为x1、x2、x3；根据步骤六所得的关系式，得到三组横向偏移模拟参观光波的复振幅、物光波的复振幅，进而获得三组横向偏移模拟对应粗糙度均值方根Ra7、Ra8、Ra9。
[0013]步骤八、进行三组偏移角模拟。设定三组偏移角模拟的偏移角为θ1、θ2、θ3。根据步骤六所得的关系式，得到三组偏移角模拟参观光波的复振幅、物光波的复振幅，进而获得三组偏移角模拟对应粗糙度均值方根Ra
10
、Ra
11
和Ra
12
。
[0014]步骤九、建立接插件在不同工况下插拔m次后的插针表面粗糙度Ra的表达式如式(4)所示。
[0015]Ra＝A+Bθ+Cx+DT+Ev+Fθ2+Gx2+HT2+Iv2+Jθx+kθT+Lθv
ꢀꢀꢀ
(4)
[0016]其中，A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L均为待定系数。
[0017]将θ1、θ2、θ3；x1、x2、x3；T1、T2、T3；v1、v2、v3和Ra1、Ra2、Ra3、Ra4、Ra5、Ra6、Ra7、Ra8、Ra9、Ra
10
、Ra
11
和Ra
12
代入式(4)中求解出将式(4)中十二个待定系数。从而根据式(4)预测接插件在不同工况下插拔m次后的插针表面粗糙度。
[0018]作为优选，步骤二中，每插拔一次或多次后，对插接件母端的插孔进行一次磨屑清洁。
[0019]作为优选，步骤二中的激光散斑计量术具体如下：将初始光波分束为物光波和参考光波；物光波在插针表面反射后与参考光波干涉呈条纹，得到物光光强I
O
和参考光强I
R
；再根据物光光强I
O
和参考光强I
R
计算粗糙度均值方根Ra，具体过程如下：
[0020]①
.建立对比度C的表达式如式(1)。
[0021][0022]式(1)中，k＝exp(iO/λS)；i为虚数单位，O为物光与参考光的位相差；λ为初始光波的光强度；S为被测物体表面中心至观察屏的距离；
[0023]②
.计算出对比度
[0024]③
.将对比度C代入式(1)，求出插针表面粗糙度均值方根Ra。
[0025]作为优选，T1、T2、T3均在20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业机器人电气接插件表面磨损检测方法，其特征在于：步骤一、设定初始状态如下：设定试验温度为T0，插拔速度为v0，插针与插接件母端的偏移量为x0，插针与插接件母端的偏移夹角θ0；步骤二、设定插拔试验的过程如下：将插针与插接件母端在试验温度下，按照设定的偏移量、偏移夹角和插拔速度进行m次，m≥10；之后，使用激光散斑计量术检测插针表面进行粗糙度均值方根Ra；步骤三、保持温度、插拔速度、偏移量、偏移夹角为初始状态，进行一次插拔试验，获得激光散斑计量术中得到的物光光强I
O,0
、参考光光强I
R,0
；步骤四、保持插拔速度、偏移量、偏移夹角为初始状态，依次将试验温度调节为T1、T2、T3；每调节一次温度均进行一次插拔试验，每次插拔试验后，均测量插针表面的粗糙度均值方根Ra1、Ra2和Ra3；步骤五、保持温度、偏移量、偏移夹角为初始状态，依次将插拔速度调节为v1、v2、v3；每调节一次插拔速度均进行一次插拔试验，每次插拔试验后，均测量插针表面的粗糙度均值方根Ra4、Ra5和Ra6；步骤六、建立参观光波的复振幅R
(x,y)
、物光波的复振幅O
(x,y)
与插拔试验偏移量、偏移夹角的关系式；步骤七、进行三组横向偏移模拟；设定三组横向偏移模拟的偏移量为x1、x2、x3；根据步骤六所得的关系式，得到三组横向偏移模拟参观光波的复振幅、物光波的复振幅，进而获得三组横向偏移模拟对应粗糙度均值方根Ra7、Ra8、Ra9；步骤八、进行三组偏移角模拟；设定三组偏移角模拟的偏移角为θ1、θ2、θ3；根据步骤六所得的关系式，得到三组偏移角模拟参观光波的复振幅、物光波的复振幅，进而获得三组偏移角模拟对应粗糙度均值方根Ra
10
、Ra
11
和Ra
12
；步骤九、建立接插件在不同工况下插拔m次后的插针表面粗糙度Ra的表达式如式(4)所示；Ra＝A+Bθ+Cx+DT+Ev+Fθ2+Gx2+HT2+Iv2+Jθx+kθT+Lθv
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)其中，A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L均为待定系数；将θ1、θ2、θ3；x1、x2、x3；T1、T2、T3；v1、v2、v3和Ra1、Ra2、Ra3、Ra4、Ra5、Ra6、Ra7、Ra8、Ra9、Ra
10
、Ra
11
和Ra
12
代入式(4)中求解出将式(4)中十二个待定系数；从而根据式(4)预测接插件在不同工况下插拔m次后的插针表面粗糙度。2.根据权利要求1所述的一种工业机器人电气接插件表面磨损检测方法，其特征在于：步骤二中，每插拔一次或多次后，对插接件母端的插孔进行一次磨屑清洁。3.根据权利要求1所述的一种工业机器人电气接插件表面磨损检测方法，其特征在于：步骤二中的激光散斑计量术具体如下：将初始光波分束为物光波和参考光波；物光波在插针表面反射后与参考光波干涉呈条纹，得到物光光强I
O
和参考光强I
R
；再根据物光光强I
O
和参考光强I
R
计算粗糙度均值方根Ra，具体过程如下：
①
.建立对比度C的表达式如式(1)；
式(1)中，k＝exp(iO/λS)；i为虚数单位，O为物光与参考光的位相差；λ为初始光波的光强度；S为被测物体表面中心至观察屏的距离；
②
.计算出对比度
③
.将对比度C代入式(1)，求出插针表面粗糙度均值方根Ra。4.根据权利要求1所述的一种工业机器人电气接插件表面磨损检测方法，其特征在于：T1、T2、T3均在20℃～60℃的范围内；v1、v2、v3均在9mm/s～27mm/s的范围内；x1、x2、x3均在0μm～2μm的范围内；θ1、θ2、θ3均在0
°
～0.5
°
的范围内。5.根据权利要求1所述的一种工业机器人电气接插件表面磨损检测方法，其特征在于：步骤六的具体过程如下：建立参观光波的复振幅R
(x,y)
的表达式如式(2)所示，物光波的复振幅O
(x,y)
的表达式如式(3)所示，的表达式如式(3)所示，其中，U、W为两个待定参数；j为虚数单位；α为入射光与插针的水平夹角；β为入射光与插针的竖直夹角；x为插针中心在坐标系中的X轴坐标，y为插针中心在坐标系中的Y轴坐标；λ1为参考光波的波长；λ2为物光波的波长；取初始状态下插针轴线在水平面上的投影与物光反射镜反射到插针上的光波在水平面上的投影之间的夹角α0作为α；取初始状态下插针轴线在竖直面上的投影与物光反射镜反射到插针上的光波在竖直面上的投影之间的夹角β0作为β；计算步骤二中对应的参观...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩立栋，谷孝耕，王溪地，倪敬，崔智，曾晓天，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：