軸承圈相控陣檢測系統(tǒng)

一、概述本方案設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是用于軸承內(nèi)外圈的內(nèi)部相控陣探傷，需要對工件的內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測、生成圖像、自動判別并生成報(bào)告。綜合考慮決定采用桁架的方式對工件進(jìn)行掃查。

二、工件材質(zhì)：軸承內(nèi)外圈形狀：各種風(fēng)電軸承圈尺寸：300mm-4000mm檢測效率：100mm/s線速度缺陷類型：200mm以內(nèi)0.5mm平底孔。

三、產(chǎn)品狀態(tài)和工況環(huán)境表面狀態(tài)：精磨工況環(huán)境要求（溫度、濕度、周邊大型機(jī)械）：周邊需無大型機(jī)械、有工業(yè)用水、工業(yè)用電、良好的接地端。

四、技術(shù)描述

4.1 系統(tǒng)構(gòu)成介紹系統(tǒng)采用水浸耦合的方式、使用三軸模組加載探頭對工件內(nèi)部進(jìn)行相控陣檢測、主機(jī)采用奧林巴斯FOCUSPX、整個系統(tǒng)主要包括以下幾個單元：超聲單元機(jī)械掃查運(yùn)動單元探頭及耦合單元水循環(huán)處理單元客戶操作軟件界面單元系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總圖如下：

4.2 檢測原理

檢測方法為超聲相控陣檢測技術(shù)，使用超聲相控陣技術(shù)進(jìn)行缺陷檢測。相控陣與常規(guī)超聲的對比：

使用常規(guī)超聲技術(shù)時(shí)，即使筆刷式超聲探頭能在一次旋轉(zhuǎn)中檢測較大的區(qū)域（寬度），但因?yàn)槊總€探頭的聲束之間并沒有物理交疊，因此缺陷的探出率依然很低。雖然使用兩排常規(guī)超聲探頭時(shí)可以增加超聲聲束的覆蓋率，但坯材中能量密度的相對嚴(yán)重的不均衡狀態(tài)依然存在。這樣坯材中的某些區(qū)域會接收到較低的超聲聲束能量，探出該區(qū)域中細(xì)小缺陷的能力也隨之減弱。

此外，使用兩排超聲探頭通常會造成機(jī)械定位的不穩(wěn)定。

相控陣檢測是一種特殊類型的超聲檢測，它使用成熟的多晶陣列探頭和功能強(qiáng)大的儀器/軟件，在測試工件中傳播高頻聲束，并在儀器/軟件中繪制回波曲線。相控陣探頭實(shí)質(zhì)上是一個被分為多個小晶片的長超聲探頭，這些晶片被單獨(dú)觸發(fā)。線性電子掃查是通過沿陣列軸方向移動聲束而進(jìn)行的，不需做任何機(jī)械運(yùn)動。聲束的移動通過分時(shí)多路切換激活晶片而完成。

三軸模組將加載相控陣探頭可以對工件的側(cè)面進(jìn)行掃查，只需要保證探頭聲束與工件的側(cè)面垂直即可對工件的內(nèi)部進(jìn)行檢測，底部電機(jī)將會帶動工件旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)工件的所有面掃查。

4.3 機(jī)械運(yùn)動結(jié)構(gòu)原理和檢測方法

1、上下料因軸承尺寸比較大、工件的重量較大，故需要使用航車自主上下料。檢測平臺設(shè)置有可上降平臺、方便工件的放置。

2、超聲檢測

如上圖所示、水槽底部將設(shè)置一個四爪卡盤用于固定工件，底部裝載有旋轉(zhuǎn)電機(jī)以實(shí)現(xiàn)工件的旋轉(zhuǎn)。

水槽上裝載有三軸模組、模組的行程將保證能對各種類型的工件進(jìn)行檢測。

4.4 探頭結(jié)構(gòu)布局及檢測效率計(jì)算

探頭裝載在XYZ3軸電缸上，如下圖所示：

根據(jù)工件的厚度、掃查的線速度為100mm/s左右，掃查寬度可選購、一般為24.5mm和50mm的掃查寬度，可自行選擇探頭寬度。

舉個例子、1.6m直徑400mm高度的軸承圈選用128晶片相控陣探頭掃查時(shí)間為7分鐘左右。

4.5 機(jī)械及運(yùn)動機(jī)構(gòu)技術(shù)規(guī)格設(shè)備上所有伺服均選用進(jìn)口西門子伺服電機(jī)確保機(jī)械精度。

4.6 超聲儀器介紹及技術(shù)規(guī)格

4.6.1 相控陣主機(jī)FOCUSPX是為自動檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的高性能傳統(tǒng)和相控陣超聲波采集單元。

它沒有進(jìn)氣口，經(jīng)過測試可以在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境中處理長時(shí)間運(yùn)行。

FOCUSPX旨在為上一代相控陣采集單元帶來重大改進(jìn)：

?改進(jìn)指標(biāo)（30MB/s數(shù)據(jù)吞吐量，1024個焦點(diǎn)法則，12位A掃描等）

?增強(qiáng)的可擴(kuò)展性（最多4個并行的活動FOCUSPX，設(shè)備同步功能等）

?簡化集成（減少了線纜，IP65防護(hù)等級，無風(fēng)扇設(shè)計(jì)等）

?提高編程效率

對于選定的型號，下表列出了主要FOCUSPX指標(biāo)：（完整版請查看附件）