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工業(yè)機(jī)器人再成焦點(diǎn):殘余應(yīng)力自動測量系統(tǒng)賦能未來工業(yè)

時(shí)間:2021-5-14閱讀:1077

導(dǎo)讀:金屬構(gòu)件在機(jī)械加工過程中不可避免會產(chǎn)生殘余應(yīng)力,而殘余應(yīng)力與工件變形、服役壽命等息息相關(guān),因此對金屬構(gòu)件進(jìn)行殘余應(yīng)力無損檢測至關(guān)重要。X射線殘余應(yīng)力分析方法和技術(shù),因其具有理論成熟、數(shù)據(jù)可靠、無損檢測等勢,在各種金屬加工域具有廣泛的應(yīng)用。在過去的幾十年時(shí)間中,市面上的X射線殘余應(yīng)力分析儀主要采用零維(點(diǎn))探測器和維(線)探測器技術(shù)。2012年日本Pulstec公司成功發(fā)布了新代X射線殘余應(yīng)力分析儀設(shè)備(μ-X360系列),該設(shè)備采用了新型圓形全二維(面)探測器技術(shù),具有技術(shù)進(jìn)、測試精度高、體積迷你、重量輕、便攜性高等點(diǎn),不僅可以在實(shí)驗(yàn)室使用,還可以方便攜帶至非實(shí)驗(yàn)室條件下的各種車間現(xiàn)場或戶外進(jìn)行原位的殘余應(yīng)力測量,這使得X射線殘余應(yīng)力分析方法和技術(shù)在應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)了更進(jìn)步的突破,也為“工業(yè)機(jī)器人”搭載X射線殘余應(yīng)力分析儀提供了可能!

近期,《Metal Finishing News》報(bào)道了工業(yè)機(jī)器人搭載Pulstec μ-X360s殘余應(yīng)力分析儀進(jìn)行自動化殘余應(yīng)力測量的全新應(yīng)用,在該模式下可以實(shí)現(xiàn)X射線殘余應(yīng)力分析儀的自主運(yùn)動、自主檢測、自動繪制應(yīng)力分布云圖以及三維振蕩等功能,從而輕松改變常規(guī)的操作者手動測試的工作流程。

工業(yè)機(jī)器人是廣泛應(yīng)用于工業(yè)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置,具有定的自動性,可依靠自身的動力能源和控制能力實(shí)現(xiàn)各種工業(yè)加工制造功能。相比于傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)備,工業(yè)機(jī)器人有眾多的勢,比如機(jī)器人具有易用性、智能化水平高、生產(chǎn)效率及安全性高、易于管理且經(jīng)濟(jì)效益顯著等點(diǎn),使得它們可以在各種環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)。

使用圓形全二維面探測器的Pulstec μ-X360s殘余應(yīng)力分析儀采用了進(jìn)的理論及方法,在殘余應(yīng)力測量的過程中不再需要多次轉(zhuǎn)動探測器,X射線單次入射即可獲得500個(gè)衍射點(diǎn)進(jìn)行殘余應(yīng)力數(shù)據(jù)擬合,測試速度快(鋼鐵樣品典型測試時(shí)間:<90s),諸多點(diǎn)使得殘余應(yīng)力測量與工業(yè)機(jī)器人的聯(lián)合使用成為現(xiàn)實(shí)。

Pulstec與德國Sentenso(Sentenso GmbH)公司合作,于近期推出了工業(yè)機(jī)器人搭載殘余應(yīng)力分析儀的全新解決方案,實(shí)現(xiàn)了X射線殘余應(yīng)力分析儀的自主運(yùn)動、自主檢測、自動繪制應(yīng)力分布云圖以及三維振蕩等功能。該系統(tǒng)可采用Kuka公司(Kuka AG)或UR公司(Universal Robots)的工業(yè)機(jī)器人,通過用夾具將Pulstec μ-X360s的探頭部分搭載于工業(yè)機(jī)器人手臂上,得益于Pulstec的小質(zhì)量探頭,工業(yè)機(jī)器人的有效載荷僅需4kg即可滿足測試需求。

圖1. 搭載于UR5e上的Pulstec μ-X360s探頭

借助工業(yè)機(jī)器人強(qiáng)大的程序控制功能,此系統(tǒng)可輕松的對復(fù)雜形狀樣品進(jìn)行多點(diǎn)殘余應(yīng)力自動測量功能,機(jī)器人帶動探頭多自由度運(yùn)動,置于待測點(diǎn)上,通過Pulstec與Sentenso聯(lián)合開發(fā)的軟件,可自動進(jìn)行測量,自動顯示測量結(jié)果,自動繪制云圖。軟件內(nèi)還可以設(shè)置殘余應(yīng)力閾值,自動判定樣品的殘余應(yīng)力狀態(tài)是否合格(OK/NG)。

圖2. 鐵素體鋼零件的殘余應(yīng)力Mapping結(jié)果

(圖中紅色部分為壓應(yīng)力,綠色部分為拉應(yīng)力)

圖3. 使用自動系統(tǒng)測量渦輪盤的殘余應(yīng)力

“工業(yè)機(jī)器人”+“便攜式X射線殘余應(yīng)力分析儀”的模式可通過“人-機(jī)”互動實(shí)現(xiàn)基于新代全二維面探技術(shù)殘余應(yīng)力無損檢測的智能化、自動化,這將“工業(yè)4.0”的美好愿景在全二維面探X射線殘余應(yīng)力無損檢測域的實(shí)現(xiàn)又向前推進(jìn)了步!、

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參考文獻(xiàn):

[1]. Jörg Behler, Yoshinobu Teramoto, and Eckehard Müller, Metal Finishing News, Volume 22, P22-25

相關(guān)產(chǎn)品:

小而輕的便攜式X射線殘余應(yīng)力分析儀μ-X360s

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