[发明专利]一种回转体零件的微磁无损检测系统

说明书

本发明公开了一种回转体零件的微磁无损检测系统，系统搭载的微磁传感器可自动躲避零件表面凸起物并与零件表面保持恒定提离距离。系统包括零件转台、双轴精密导轨、微磁检测仪器、提离测量与反馈控制组件、模块协同控制主机及上位机。针对特定零件，模块协同控制主机驱动控制双轴精密导轨、零件转台和提离测量与反馈控制组件，实现安装于双轴精密导轨的微磁传感器和零件表面的恒提离及相对运动，微磁检测仪器同步进行微磁信号获取，上传至上位机，通过软件算法提取微磁信号特征，用于评价扫查路径上零件微观组织和残余应力的均匀性。本发明公布的微磁无损检测系统适用于轴承内圈、飞轮、直齿轮等回转体零件。

技术领域

一种回转体零件的微磁无损检测系统，属于无损检测技术领域，主要通过运动执行模块携带专用微磁传感器对零件表面进行微磁信号检测，用于间接评价零件表面的微观组织和残余应力均匀性。

背景技术

回转体零件如轴承外圈、车轮、齿轮及飞轮等的工作面的微观组织和残余应力均匀性直接影响零件的可靠性与使用寿命。依据申请人已公布的“铁磁性材料结构力学性能的微磁检测标定方法(CN105891321A)”，微磁检测技术具备无损评价零件表面的微观组织和残余应力均匀性的优势，但针对回转体零件的微磁检测系统需要特殊设计。本发明即公布了一种回转体零件的微磁无损检测系统，利用零件转台、双轴精密导轨的协同控制，能够携带专用微磁传感器对零件表面进行微磁扫查，且传感器具备躲避表面凸起物、与表面保持恒定提离距离等功能。公布的系统可以用于实验室条件下轴承外圈、车轮、齿轮及飞轮等回转体零件的微磁检测。

发明内容

本发明目的是公布一种面向回转体零件表面力学性能的微磁无损检测系统，不仅可对实现轴承外圈表面、车轮踏面、齿轮齿阔面及飞轮表面的微观组织和残余应力均匀性评价，还可在实验室条件下用于精确测试转速、提离距离等对微磁信号的影响。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

对回转体工件表面的微观组织和残余应力的均匀性评价，是在零件旋转过程中，微磁检测仪器按照设定的励磁参数，进行微磁信号检测，检测信号上传至上位机进行信号处理和特征参量提取，将检测的特征参量数据映射到扫查路径，形成磁参量极坐标图或平面分布图，用以形成均匀性评价。

该系统主要由基座支架1、零件转台7、双轴精密导轨2、微磁检测仪器5、提离测量与反馈控制组件13、模块协同控制主机(含电机驱动器及PLC控制器)6及上位机5构成。

双轴精密导轨由径向运动执行模块2、轴向运动执行模块8组成，通过上夹板10、下夹板16及紧固螺母12夹紧试件。零件转台7由功率为750W的大扭矩伺服电机提供动力，通过主轴11、轴承15带动试件旋转，其中电机与主轴、主轴与下夹板间通过键连接传递动力；轴向及径向运动执行模块由重复定位精度为10μm的精密直线模组提供动力，两轴通过T形支架14相连，微磁传感器探头3通过传感器夹具13安装在径向运动模块的滑台上，检测时微磁传感器探头与试件表面(轴承外圈4、飞盘17、齿轮18)间保持一定的提离距离，并由检测精度为10μm的涡流传感器13实时监测记录该提离距离的波动。微磁检测模块3与上位机5相连，将信号采集板卡采集的电压信号传输至系统上位机软件，由基于MATLAB与Labview的编写上位机软件对该信号进行分析处理。

为实现对工件表面力学性能的快速扫查，其工作步骤如下：

步骤1：初始提离距离调整，利用涡流传感器13测量其与试件表面的提离距离h，由上位机软件控制点动调整双轴精密导轨滑块位置，使得微磁传感器与零件表面的提离距离s保持在合理范围(1±0.05mm)；

步骤2：检测参数设定，依据零件转速N和检测半径R范围要求，设定零件转台和双轴精密导轨的电机控制参数，根据圆周方向的检测点数n要求，计算微磁传感器的励磁频率F及检测周期数m，满足