導讀：金屬構(gòu)件在機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。在過去的幾十年時間中，市面上的X射線殘余應(yīng)力分析儀主要采用零維（點）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、測試精度高、體積迷你、重量輕、便攜性高等點，不僅可以在實驗室使用，還可以方便攜帶至非實驗室條件下的各種車間現(xiàn)場或戶外進行原位的殘余應(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)用上實現(xiàn)了更進步的突破，也為“工業(yè)機器人”搭載X射線殘余應(yīng)力分析儀提供了可能！

近期，《Metal Finishing News》報道了工業(yè)機器人搭載Pulstec μ-X360s殘余應(yīng)力分析儀進行自動化殘余應(yīng)力測量的全新應(yīng)用，在該模式下可以實現(xiàn)X射線殘余應(yīng)力分析儀的自主運動、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)機器人是廣泛應(yīng)用于工業(yè)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器裝置，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)機器人有眾多的勢，比如機器人具有易用性、智能化水平高、生產(chǎn)效率及安全性高、易于管理且經(jīng)濟效益顯著等點，使得它們可以在各種環(huán)境下進行作業(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個衍射點進行殘余應(yīng)力數(shù)據(jù)擬合，測試速度快（鋼鐵樣品典型測試時間：＜90s），諸多點使得殘余應(yīng)力測量與工業(yè)機器人的聯(lián)合使用成為現(xiàn)實。

Pulstec與德國Sentenso（Sentenso GmbH）公司合作，于近期推出了工業(yè)機器人搭載殘余應(yīng)力分析儀的全新解決方案，實現(xiàn)了X射線殘余應(yīng)力分析儀的自主運動、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)機器人，通過用夾具將Pulstec μ-X360s的探頭部分搭載于工業(yè)機器人手臂上，得益于Pulstec的小質(zhì)量探頭，工業(yè)機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)機器人強大的程序控制功能，此系統(tǒng)可輕松的對復雜形狀樣品進行多點殘余應(yīng)力自動測量功能，機器人帶動探頭多自由度運動，置于待測點上，通過Pulstec與Sentenso聯(lián)合開發(fā)的軟件，可自動進行測量，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)機器人”+“便攜式X射線殘余應(yīng)力分析儀”的模式可通過“人-機”互動實現(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)力無損檢測域的實現(xiàn)又向前推進了步！、

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參考文獻：

[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