一、概述本方案设计的系统是用于轴承内外圈的内部相控阵探伤，需要对工件的内部缺陷进行检测、生成图像、自动判别并生成报告。综合考虑决定采用桁架的方式对工件进行扫查。

二、工件材质：轴承内外圈形状：各种风电轴承圈尺寸：300mm-4000mm检测效率：100mm/s线速度缺陷类型：200mm以内0.5mm平底孔。

三、产品状态和工况环境表面状态：精磨工况环境要求（温度、湿度、周边大型机械）：周边需无大型机械、有工业用水、工业用电、良好的接地端。

四、技术描述

4.1 系统构成介绍系统采用水浸耦合的方式、使用三轴模组加载探头对工件内部进行相控阵检测、主机采用奥林巴斯FOCUSPX、整个系统主要包括以下几个单元：超声单元机械扫查运动单元探头及耦合单元水循环处理单元客户操作软件界面单元系统结构总图如下：

4.2 检测原理

检测方法为超声相控阵检测技术，使用超声相控阵技术进行缺陷检测。相控阵与常规超声的对比：

使用常规超声技术时，即使笔刷式超声探头能在一次旋转中检测较大的区域（宽度），但因为每个探头的声束之间并没有物理交叠，因此缺陷的探出率依然很低。虽然使用两排常规超声探头时可以增加超声声束的覆盖率，但坯材中能量密度的相对严重的不均衡状态依然存在。这样坯材中的某些区域会接收到较低的超声声束能量，探出该区域中细小缺陷的能力也随之减弱。

此外，使用两排超声探头通常会造成机械定位的不稳定。

相控阵检测是一种特殊类型的超声检测，它使用成熟的多晶阵列探头和功能强大的仪器/软件，在测试工件中传播高频声束，并在仪器/软件中绘制回波曲线。相控阵探头实质上是一个被分为多个小晶片的长超声探头，这些晶片被单独触发。线性电子扫查是通过沿阵列轴方向移动声束而进行的，不需做任何机械运动。声束的移动通过分时多路切换激活晶片而完成。

三轴模组将加载相控阵探头可以对工件的侧面进行扫查，只需要保证探头声束与工件的侧面垂直即可对工件的内部进行检测，底部电机将会带动工件旋转以实现工件的所有面扫查。

4.3 机械运动结构原理和检测方法

1、上下料因轴承尺寸比较大、工件的重量较大，故需要使用航车自主上下料。检测平台设置有可上降平台、方便工件的放置。

2、超声检测

如上图所示、水槽底部将设置一个四爪卡盘用于固定工件，底部装载有旋转电机以实现工件的旋转。

水槽上装载有三轴模组、模组的行程将保证能对各种类型的工件进行检测。

4.4 探头结构布局及检测效率计算

探头装载在XYZ3轴电缸上，如下图所示：

根据工件的厚度、扫查的线速度为100mm/s左右，扫查宽度可选购、一般为24.5mm和50mm的扫查宽度，可自行选择探头宽度。

举个例子、1.6m直径400mm高度的轴承圈选用128晶片相控阵探头扫查时间为7分钟左右。

4.5 机械及运动机构技术规格设备上所有伺服均选用进口西门子伺服电机确保机械精度。

4.6 超声仪器介绍及技术规格

4.6.1 相控阵主机FOCUSPX是为自动检测系统设计的高性能传统和相控阵超声波采集单元。

它没有进气口，经过测试可以在恶劣的生产环境中处理长时间运行。

FOCUSPX旨在为上一代相控阵采集单元带来重大改进：

改进指标（30MB/s数据吞吐量，1024个焦点法则，12位A扫描等）

增强的可扩展性（最多4个并行的活动FOCUSPX，设备同步功能等）

简化集成（减少了线缆，IP65防护等级，无风扇设计等）

提高编程效率

对于选定的型号，下表列出了主要FOCUSPX指标：（完整版请查看附件）