導(dǎo)讀：金屬構(gòu)件在機(jī)械加工過(guò)程中不可避免會(huì)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(duì)金屬構(gòu)件進(jìn)行殘余應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)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(wú)損檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)，在各種金屬加工領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。在過(guò)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(cè)器和一維（線）探測(cè)器技術(shù)。2012年日本Pulstec公司成功發(fā)布了新一代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(cè)器技術(shù)，具有技術(shù)先進(jìn)、測(cè)試精度高、體積迷你、重量輕、便攜性高等特點(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(chē)間現(xiàn)場(chǎng)或戶外進(jìn)行原位的殘余應(yīng)力測(cè)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)一步的突破，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(dòng)化殘余應(yīng)力測(cè)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(dòng)、自主檢測(cè)、自動(dòng)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(dòng)測(cè)試的工作流程。
工業(yè)機(jī)器人是廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，具有一定的自動(dòng)性，可依靠自身的動(dòng)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)器人有眾多的優(yōu)勢(shì)，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)效益顯著等特點(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(cè)器的Pulstec μ-X360s殘余應(yīng)力分析儀采用了先進(jìn)的理論及方法，在殘余應(yīng)力測(cè)量的過(guò)程中不再需要多次轉(zhuǎn)動(dòng)探測(cè)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(cè)試速度快（鋼鐵樣品典型測(cè)試時(shí)間：＜90s），諸多特點(diǎn)使得殘余應(yīng)力測(cè)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(guó)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(dòng)、自主檢測(cè)、自動(dòng)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(guò)專用夾具將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(cè)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(duì)復(fù)雜形狀樣品進(jìn)行多點(diǎn)殘余應(yīng)力自動(dòng)測(cè)量功能，機(jī)器人帶動(dòng)探頭多自由度運(yùn)動(dòng)，置于待測(cè)點(diǎn)上，通過(guò)Pulstec與Sentenso聯(lián)合開(kāi)發(fā)的軟件，可自動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，自動(dòng)顯示測(cè)量結(jié)果，自動(dòng)繪制云圖。軟件內(nèi)還可以設(shè)置殘余應(yīng)力閾值，自動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)測(cè)量渦輪盤(pán)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(guò)“人-機(jī)”互動(dòng)實(shí)現(xiàn)基于新一代全二維面探技術(shù)殘余應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)的智能化、自動(dòng)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(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的實(shí)現(xiàn)又向前推進(jìn)了一步！、
參考文獻(xiàn)：
[1]. J?rg Behler, Yoshinobu Teramoto, and Eckehard Müller, Metal Finishing News, Volume 22, P22-25
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