1、机器人控制部件可靠性强化试验方法Reliability Enhancement Test Method of Robot Control Components目次前言II引言III1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 通用要求24.1 受试样机24.2 试验应力34.3 试验设备34.4 试验准备工作要求34.5 保护与隔离要求45 试验方法45.1 试验分类、选择与流程45.2 A 组强化试验55.3 B 组强化试验115.4 C 组强化试验155.5 特殊环境强化试验166 故障处理方法166.1 试验设备故障处理166.2 受试样机故障处理167 纠正措施落实188 回归验证189 结果报告18附录A（资料性） 可靠性强化试验准备工作指导19A.1 技术资料要求20A.2 受试样机准备20A.3 受试样机外壳20A.4 试验设备20A.5 保障设备和负载装置21A.6 工装夹具和测试夹具21A.7 测试和监测用仪器仪表21A.8 排故、维修工具和备件21A.9 试验与技术保障队伍22附录B（资料性） 可靠性强化试验流程示例21B.1 试验前23B.2 试验实施24B.
2、3 试验后26附录C（规范性） 极限应力确定25C.1 目的27C.2 应力极限27附录D（资料性） 可靠性强化试验记录表格28参考文献33III引 言0.1 机器人控制部件主要包括两部分：第一是控制器或控制柜，包含多个PLC控制模块，主要用于控制机器人六轴或N轴的运动；第二是示教器，可用于编程和发送控制命令给控制器或控制柜以命令机器人运动。0.2 国内外暂无工业机器人控制部件的可靠性强化试验标准，调研表明，机器人控制部件存在故障率偏高的问题，这也是严重影响国产机器人可靠性的一个重要因素。针对国内机器人控制部件故障比例高的共性问题，本文件给出机器人控制部件的可靠性强化试验的方法，用于快速激发控制部件的潜在缺陷并加速暴露成故障，为控制部件设计、工艺、加工制造改进提供输入条件。0.3 本文件中强化试验方法的原理是累计损伤模型，国内已有GB/T 293092012 电工电子产品加速应力试验规程 高加速寿命试验导则，DB44/T 17582015 电动汽车电子设备可靠性强化试验方法，T/CIS 03002.12020 科学仪器设备电气系统可靠性强化试验方法，具有一定的参考作用，需要进一步结合工
3、业机器人控制部件的特点及应用环境。强化试验的目的是支持机器人控制部件在研发的各阶段（初样、定型和改型），更充分、彻底地暴露机器人控制部件的潜在缺陷，让潜在缺陷留在实验室，降低售后故障率，支持国产机器人控制部件质量提升和品牌建设，为我国机器人控制部件质量可靠性水平综合提升提供一种可行标准指导。1机器人控制部件可靠性强化试验方法1 范围本文件规定了机器人控制部件开展可靠性强化试验的通用要求、试验方法和故障处理方法、纠正措施落实、回归验证和结果报告。本文件适用于机器人的控制部件，控制部件相关的电子部件和电路组件可参照使用。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 11606-2007 分析仪器环境试验方法GB/T 29309-2012 电工电子产品加速应力试验规程 高加速寿命试验导则GB/T 34986-2017 产品加速试验方法3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1控制部件 control unit一套具有逻辑分
4、析、控制和驱动功能的部件，能控制和监测机器人机械结构并具备通讯和数据处理的能力。来源：GB/T 12643-2013，2.7，有修改3.2步进应力试验 step stress testing按照规定的应力步长逐步地对受试样机增加试验应力值，直到其发生故障或达到预先确定的应力水平的试验。通常包括低温步进试验、高温步进试验、振动步进试验，对其它试验应力，当不确定受试样机的承受能力时，也可采取步进应力试验。来源：GB/T 34986-2017，3.1.23.3温度工作极限 operational limit of temperature在某温度值下工作时，受试样机功能或性能指标不再满足技术条件要求，但温度恢复至上一阶梯测试温度时，仍能恢复到正常工作状态，该温度值为工作温度极限。工作温度极限包括高温工作极限和低温工作极限。来源：GB/T 29309-2012，3.2，有修改3.4温度破坏极限 destruct limit of temperature在某温度值下工作时，受试样机功能或性能指标不再满足技术条件要求，且温度恢复至上一阶梯测试温度时，也不能恢复到正常工作状态，该温度值为破坏温度极限。
5、破坏温度极限包括高温破坏极限和低温破坏极限。来源：GB/T 29309-2012，3.3，有修改3.5振动工作极限 operational limit of vibration在某振动量值下工作时，受试样机功能性能指标不再满足技术条件要求，但振动量值恢复至上一阶梯测试振动量值时，仍能恢复到正常工作状态，该振动量值为振动工作极限。来源：GB/T 29309-2012，3.2，有修改3.6振动破坏极限 destruct limit of vibration在某振动量值下工作时，受试样机功能性能指标不再满足技术条件要求，且振动量值恢复至工作极限测试振动量值或以下时，也不能恢复到正常工作状态，该振动量值为振动破坏极限。来源：GB/T 29309-2012，3.3，有修改3.7预处理 pre-conditioning为消除或部分抵消受试样机以前经历的各种效应，或为防止试验过程中产生某种不希望的后果，在试验前对受试样机所做的处理。来源：GB/T 11606-2007，4.4.1，有修改4 通用要求4.1 受试样机4.1.1 试前准备受试样机技术状态应符合以下要求：a) 产品应经过调试优化、功能性能
6、测试，满足技术条件要求，功能性能基本稳定；b) 建议计划进行的（如有）控制部件环境试验安排在可靠性强化试验前进行，并对上述试验中出现的问题已经采取纠正措施并落实到控制部件中。4.1.2 受试样机数量受试样机数量根据可靠性强化试验设备可放置（安装）的样机数量和受试样机的经济成本综合考虑确定。推荐采用不少于2台（套）受试样机开展可靠性强化试验。同时，应准备备份样机或备件用于试33验过程的故障处理。4.1.3 明确样机信息在试验前，需明确提供受试样机的组成、功能、尺寸、重量、安装要求、供电要求及运行条件等信息。4.2 试验应力可靠性强化试验应力类型应根据受试样机在实际使用中承受的典型应力确定。可靠性强化试验应力通常包括：高温、低温、温度变化、湿热、振动、温度变化-振动、温湿度-振动综合应力等典型环境条件。对可能在酸、碱、腐蚀性气体、盐雾、工业粉尘等特殊环境条件下使用的受试样机，可选取相应的特殊应力用于开展可靠性强化试验。4.3 试验设备4.3.1 一般要求可靠性强化试验用设备应符合以下要求：a） 设备能力应覆盖本文件规定的试验条件要求；b） 按照国家规范，如使用计量器具应提供检测机构出具的证
7、书且处于检测合格有效期内。4.3.2 设备能力要求通常，试验设备的温度、振动等能力应分别达到以下规定： a）具有快速升降温能力，温变速率不小于10/min； b）设备振动应力施加能力应满足以下两种情况之一：1） 三轴六自由度振动台：振动带宽不小于5Hz5000Hz，振动应力范围要求Z轴应不小于 60grms、X轴和Y轴应不小于30grms；2） 振动台：振动带宽不小于20Hz2000Hz、推力不小于30kN、加速度不小于80g，能满足图 1 振动谱型图， 振动应力范围方均根加速度（ Grms13.56grms ） 或功率谱密度（W0.20g2/Hz）。功率谱密度 g2/Hz+3dB/oct0.20g2/Hz均方根加速度值Grms=13.56grms注：oct倍频程-3dB/oct2080350频率Hz 2000图1 随机振动基准谱型图c） 当采用其它特殊应力开展可靠性强化试验时，试验设备应满足相关应力施加的要求。4.4 试验准备工作在开展可靠性强化试验前，送检方应完成以下各项的准备工作：a） 所需的技术资料（研制任务书或技术要求、产品说明书、控制部件测试细则等）；b） 受试样机（明确组
8、成、试前准备、尺寸重量、数量等要求）；c） 能够满足试验要求可靠性强化试验用设备及其水电气设施；d） 工装夹具、测试夹具及其连接电缆（受试样机安装和测试用）；e） 保障设备和负载装置（受试样机正常运行所需的供电电源、计算机、配试品、模拟负载等）；f） 测试和监测用仪器仪表（在计量校准有效期范围内）和测试软件；g） 排故、维修工具和备件；h） 样机技术保障队伍（包括测试、排故和维修）。各项试验准备工作参见附录A。4.5 保护与隔离进行可靠性强化试验时，受试样机中可能存在对试验应力敏感的元器件或部件，在试验应力的作用下，容易引起失效，影响试验继续进行。为消除或减轻应力的影响，应对此类元部件采取保护与隔离措施。5 试验方法5.1 试验分类、选择与流程5.1.1 分类机器人控制部件可靠性强化试验可分成A组（温度变化-振动应力可靠性强化试验）、B组（温湿度振动应力可靠性强化试验）、C组（耐久强化试验）。a) A 组包括 1）5）项强化试验： 1） 低温步进试验；2） 高温步进试验；3） 温度变化试验；4） 振动步进试验；5） 温度变化振动综合试验。b) B 组包括 1）4）项强化试验： 1） 恒定湿热步进试验；2） 恒定湿热极限试验；3） 交变湿热试验（受试样机可直接开展 B3 步骤试验时，可不开展B1 和B2 步骤试验）；4） 温湿度-振动综合试验。c) C 组包括 1）3）项耐久强化试验： 1） 交变湿热耐久试验；2） 温度变化-振动综合耐久试验；3） 温湿度-振动综合耐久试验。5.1.2 选择通常，至少应进行A组强化试验，鼓励进行B组强化试验。当采用2台（套）受试样机试验时，可并行进行A组试验和B组试验；当受试样机数量受限制时，可采用同一台（套）受试样机串行开展A组试验和B组试验。当考虑耐久寿命时，可结合产品实际使用环境，从C组中选择1项耐久强化试验。根据产品组成特点和试验设备能力，送检方可选择部分试验项目开展可靠性强化试验，可调整试验项目中的试验条件参
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