根据GB/T 17626系列及GB 标准,勘探机器人需通过以下测试:
抗扰度(EMS) | 静电放电(ESD) | GB/T | 接触放电±6kV,空气放电±8kV | A级(无性能降级) |
射频辐射抗扰度 | GB/T 17626.3-2016 | 80MHz-1GHz,10V/m | A级 | |
工频磁场抗扰度 | GB/T 17626.8-2006 | 30A/m | A级 | |
浪涌(冲击) | GB/T | 线-地4kV,线-线2kV | A级 | |
发射(EMI) | 辐射发射 | GB | 30MHz-1GHz,A类设备限值 | ≤限值 |
电源端子传导骚扰 | GB | 150kHz-30MHz,A类限值 | ≤限值 |
注:A级性能判据要求测试中及测试后功能无异常;工业环境适用A类限值(工业场所)。
二、全球主流检测标准体系对比中国标准
强制性:GB (发射) + GB/T 17626系列(抗扰度)
CR认证要求:GB (工业环境发射) + GB/T (抗扰度)
最新规范:GBT 37414.1-2019(工业机器人EMC专用标准,ESD要求B级判据)
欧盟标准
EMI:EN (工业) / EN (民用)
EMS:EN (工业) / EN (民用)
机械安全:EN ISO 10218-1 + EN
北美标准
FCC Part 15B(EMI) + ANSI C63.4(测试方法)
安全规范:NEC电气安全标准(全美强制采用)
机器人专项:ASTM F45委员会制定30余项性能标准
三、勘探机器人典型EMC问题及成因(1) EMI类问题(干扰超标)辐射发射超标(30MHz-1GHz) | 伺服驱动器谐波、开关电源di/dt噪声 | 电机电缆、控制柜缝隙 |
传导骚扰超标 | 滤波电路不足、PCB布局不合理 | 电源输入端、DC/DC模块 |
谐波电流超标 | 大功率电机启停电流畸变 | 动力电源回路 |
ESD静电放电 | 触摸屏死机、传感器误触发 | 外露接口、按键面板 |
射频辐射抗扰度 | 通信中断、定位漂移 | 编码器信号线、无线模块 |
浪涌冲击 | 电源模块烧毁、I/O端口损坏 | 电源入口、长距离信号线 |
深层原因:
接地系统缺陷:数字/模拟地混接,接地阻抗过高
屏蔽失效:电缆屏蔽层未360°端接,控制柜缝隙泄漏
滤波不足:电源输入端未使用π型滤波,信号线缺少共模扼流圈
四、EMC整改关键技术方案1. 系统性设计整改(根源解决)接地优化
▶ 采用树形接地拓扑,分离数字/模拟/功率地(最终单点汇接)
▶ 金属框架接地点间距≤λ/20(100MHz时≤15cm),接地线长宽比≤5:1
屏蔽强化
▶ 控制柜:接缝处使用EMI导电衬垫,通风孔加装波导滤网(截止频率>1GHz)
▶ 线缆:双绞屏蔽线(屏蔽层覆盖率≥85%),屏蔽层与金属外壳360°搭接
滤波设计
[电源入口] → 气体放电管(8/20μs)→ π型滤波器(10-100μH+4700pF)→ TVS二极管 [信号线] → 穿芯电容(1nF) + 铁氧体磁环(100MHz阻抗≥1kΩ)2. 分项测试针对性整改辐射发射超标 | - 电机电缆加磁环(镍锌材质,绕3圈) - PCB时钟电路铺铜屏蔽,串联22Ω电阻 |
传导骚扰 | - 电源入口增加X/Y电容(0.1μF+2200pF) - 整流桥并联RC吸收电路(10Ω+0.01μF) |
ESD失效 | - 接口添加TVS管(SMDJ15CA) - 面板增加2mm放电齿,软件去抖动算法 |
浪涌损坏 | - 电源模块前级加入压敏电阻(14D471K)+自恢复保险丝 - 信号线加装GDT气体放电管 |
软件容错机制
▶ 看门狗复位周期优化至≤2ms,中值滤波消除瞬态脉冲干扰(误判率↓12%→0.3%)
▶ 运动控制算法增加干扰检测模块,触发时切换至安全模式
预测性整改
▶ 建立EMC数据库(频点/幅度/相位等12维参数),机器学习预测整改效果(准确率≥92%)
▶ 采用6dB安全裕度测试法,确保批量生产一致性
研发阶段
预兼容测试:在10m暗室进行摸底测试(30MHz-6GHz)
风险分析:基于FMEA识别高敏感电路(如ADC、晶振)
认证阶段
文档准备:技术构造文件(TCF)含原理图/PCB/滤波设计说明
选择实验室:具备CNAS/CMA资质的第三方(如北京仪综所)[[1]-[6]]
量产保障
关键部件管控:滤波器/屏蔽衬垫的批次抽检(依据CISPR 16-4-2)
自动化测试:采用ATE系统实现****传导骚扰检测
注:2025年新趋势——IEC TS 63234提出机器人无线共存性测试要求,需关注2.4GHz/5GHz频段抗扰。
勘探机器人EMC合规需贯穿产品全生命周期:
设计端:遵循GB/T 37414.1-2019专用标准,强化接地/屏蔽/滤波三重防护
整改端:结合硬件改造(如磁环、TVS管)与软件容错(看门狗、滤波算法)
认证端:提前进行6dB裕量预测试,确保一次性通过GB 4824 + GB/T 17626认证