QS-CScan 水浸超聲波檢測系統技術方案

1 系統概述

我公司提供的 QS-Cscan 檢測設備，系統采用穩定的框架結構設計，系統包括三個電動軸（X/Y/Z），兩個手動軸（A/B）滿足貴公司的標準零件的超聲檢測；設備系統涉及到的計量單位全部采用國標單位，系統結構設計合理、具有高精度、高靈敏度、良好的穩定性和足夠高的靜態和動態剛度；軟件功能全面、分析快捷，可實現平面工件快速探傷，可根據客戶提供報告格式生成檢測報告；探傷方法簡單實用，使用維護方便，應用支持全面；系統采用水浸脈沖反射式探傷方式，可實現全波和閘門采集，能夠顯示 A/B/C 掃描圖像。

1.1 設備外形示意圖

               圖1 設備外形示意圖

1.2 工件特征及尺寸范圍

檢測材料：金屬板材、復合材料板材

工件尺寸范圍：

平板工件最大尺寸：長 1200mm×寬 800mm

檢測方法：單探頭脈沖反射

1.3 檢測系統機械主要結構和電氣主要參數

QS-CSCAN 系統是高精度計算機控制的超聲波水浸檢測系統，針對平板工件進行全自動超聲檢測；

主要包括以下幾個部分：

3 軸框架機械掃查模塊；

檢測水槽；

平板檢測工裝；

操作臺及控制部分；

超聲主機和軟件。

系統的整個坐標系定義如下：

圖2 系統坐標系

電動掃查軸數量：3 軸，具體是 X、Y、Z 軸，在以上坐標系下運行。三個直線運動軸 X、Y、Z 軸方向依據左手定則；

手動 AB 軸，進行探頭角度調整，滿足超聲波工件表面垂直入射，探頭調整角度為 A/B 兩個方向。調整范圍均為：-20°～20°。

圖3 手動 A/B 軸裝置

表1 系統主要機械參數

表2 檢測水浸探頭參數

1.4 機械主要機構特點

設備機械結構設計符合 GB 相關設計標準；

采用合理的結構布局，改善設備的受力狀態，提高設備的剛度和穩定性；

低速運動平穩性好；

設備的關鍵部件均為知名品牌，保證設備的質量和可靠性；

所有與水接觸的部分全部為優質 304 不銹鋼材料，防腐防銹，其它部分為鋁合金材質，表面進行氧化處理；

設備每個直線軸均設置一組正負限位電氣限位和一組機械硬限位來保證設備和人身安全。

1.5 機械主要結構描述：

三軸掃查器：

圖4 5軸掃查器示意圖

外框架底座為重型鋁合金型材組成，外觀漂亮；

X 軸的傳動機構由直線電機+進口直線導軌模組組成，保證掃查軸運行平穩，低噪音和長時間使用壽命，同時可以給操作員一個更舒適安靜的工作環境；

Y 軸的傳動機構由臺灣大品牌高精度絲杠+雙直線導軌寬幅模組組成， 驅動為雙混合伺服電機，保證步進軸的運行平穩和精度；

Z 軸的傳動機構由臺灣大品牌高精度絲杠+直線導軌模組組成，驅動為優質步進電機，保證運行平穩和精度的情況下，有效減低電氣噪聲；

AB 軸為純銅手動角度調整組件，保證長期的可調節的靈活性； 拖鏈采用優質、靜音拖鏈，保證平滑性和使用壽命；

水槽與水接觸的部分材質全部為 304 不銹鋼，防止生銹腐蝕，采用折彎焊接而成，經濟適用且美觀，正面設計有鋼化玻璃可視窗，可以隨時觀察探頭的位置和檢測情況。

平板檢測工裝：

圖5 平板裝示意圖

圖6 CNC精密虎鉗

平板檢測工裝，放置在水槽內部，工裝采用不銹鋼材質，可以在水下使用，方便取放工件。工裝采用 CNC 通用虎鉗，裝卡孔為斜孔，自動適應通用性較強，可以方便裝卡多種形狀的板材，例如：矩形、圓形，工裝行程大，精度高。如有特殊需要，外形和功能可以根據用戶的要求進行定制設計，到達最佳的使用效果。

1.6 電氣主要部件描述

電氣設計符合 GB 相關設計標準；

設備強電盡量遠離操作人員，設備、機柜和操作臺良好接地，保證設備和人身安全，設備可靠穩定運行。

電控柜采用與操作臺一體的結構，布局緊湊、占地空間小，其內部電纜線號清晰可查，方便維修。

電氣主要斷路器，開關和光電、接近開關等都采用進口品牌產品，來保證設備的穩定性。

為了降低設備的電氣噪聲對超聲波的干擾，我們都選擇機床專用的雙屏蔽拖鏈柔性電纜，也保證電纜的使用壽命。

1.7 設備電氣控制系統關鍵部件描述

運動控制器：

圖6 運動控制卡接線盒

運動控制，中國正運動控制器產品 ZMC404，特點如下：

系統處理器

32-bit 微處理器

Flash EEPROM

RAM

通訊接口

Ethernet 100BASE-T

RS232 115.2K

命令以 ASCII 碼傳送，支持二進制通信方式運動方式

點-點定位控制

位置追蹤

JOG

帶有進給倍率的 2D 直線/圓弧插補：包含有橢圓縮放、拐角減速過度、無限線段進給、進給倍率控制等功能

具有可設置多個主動軸的電子齒輪控制

本軸電子齒輪同步

龍門同步通用數字 I/O

8 路輸入/4 路輸出

專用輸入（適用各軸）

主編碼器輸入：A、A-、B、B-、I、I-（+/-12V 或 TTL）

正、負向限位輸入

回零輸入

高速位置鎖存輸入

急停輸入

專用輸出（適用各軸）

用于步進電機的指令脈沖和方向輸出

伺服使能輸出

報警輸出（一個軸對應一個報警輸出）

工作環境

工作溫度：0~70°C

濕度：20~95% RH，無凝結

驅動部分：

X/Y/Z 軸直線電機采用日本進口的高品質且市場上占有率高的松下 A6伺服，具有、高精度，高響應和靜音等特點。

圖7 運動控制驅動器

松下 A6 是可滿足追求高速度、高精度、高性能以及需簡單設定的機器所需求的最新伺服驅動器

電機產品具備如下特點：

輸出轉矩大

運行可靠、不失步

電機發熱小，能耗低

運行平穩，振動噪聲小

響應速度快，適合頻繁啟停

1.8 操作臺

圖8 操作臺示意圖

放置工控機，UPS 和顯示器，設置功能控制按鈕。噴塑表面內置控制電路。

知名品牌工業計算機：

處理器：工業領域主流配置；

硬盤存儲容量： 1TB；

內存：16G；

2G 以上獨立顯卡，能夠支持雙顯示器；

2 個 10-100-1000M 以太網接口；

2 超聲主機及軟件部分技術說明

2.1 超聲主機

超聲主機采用我公司自研的高速、高穩定的超聲卡，集成度高，體積小，高速以太網數據連接，可以實現遠距離傳輸，同時可以有效縮短超聲電纜長度，實現更好的系統信噪比。

以下為超聲波探傷儀的主要技術參數：

技術規格：儀器滿足JJG-746-2004 超聲探傷儀標準

表3 主要技術參數

2.2 運動控制和數據采集分析軟件

QS-CSCAN由我公司自行開發，并應用于市場，可以滿足特殊用戶軟件功能定制開發。集成運動控制、工件路徑教學掃查、超聲參數設置、數據采集成像分析和出具檢測報告為一身的功能全面軟件，也是一套離線分析軟件，軟件運行于WINDOWS 7以上系統環境下，可根據不同級別的檢測和管理人員設置準入口令，以防止非授權人員進行的設置參數更改。是現場及實驗室數據分析應用的強大工具。

QS-CSCAN 可以在小型低端計算機或大型工作站上有效運行，能夠處理大型數據文件。軟件提供的圖形界面友好，易于學習使用。

在編碼采集過程中實時顯示 C 掃描，用戶可在掃描的過程中根據需要隨時停止檢測。

運動控制

手動（JOG）控制與自動（GOTO）運動控制功能

帶安全措施的 HOME 坐標系歸零動作，自動系統坐標校準

支持多種掃查計劃：柵格掃查（掃查軸：X、步進軸 Y）、螺旋掃查（選項。掃查軸：W、步進軸 X 或 XZ 2.5D）；

平面掃查支持單向掃查和雙向掃查兩種方式。

數據采集與數據分析

A 掃描、B 掃描、C 掃描和 D（B’）掃描（最大回波顯示功能、底波衰減功能）；

軟件閘門可調

無級縮放功能

時基線單位可設置為時間、聲程或深度

自動加載探傷儀參數設置；

掃描數據自動硬盤存儲，掉電永不丟失；

分析模式下缺陷自動回位功能；

圖像處理功能（縮放，測量，A/B 掃描回放，更換調色板，離線增益調節）；

支持焊合率計算，專門針對各種焊接工件檢測客戶；

C 掃描分析功能包括：

圖9 軟件界面

各種缺陷的標注，測量，縮放，平移；

A，B，C，D 各種視圖連動查看；

計算總的缺陷量和總缺陷長度；

按時間和幅值不同方式成像；

軟增益可調；

支持多種調色板功能，用戶可以根據自己需求進行選擇設置。

用戶自定義報告，包括設置參數、標定和滿足用戶要求的檢測結果數據， 方便用戶完成報告打印存檔。

3 設備現場水電及場地要求

表4 水電及場地要求

4 設備供貨范圍

表5 供貨范圍

5 供貨周期

收到預付款，合同正式生效。

合同正式生效后六個月內完成設計、制造、安裝和驗收。

6 項目的驗收內容及標準

設備驗收包括預驗收和最終驗收。

預驗收的內容主要包括：設備功能與技術協議的一致性、設備的完整性、負載狀態下的系統速度、參考試樣調試情況、軟件功能、各項技術指標，買方人員的上機操作等項目。

設備制造、調試接近完成，賣方應提前通知買方參加設備的預驗收。買方可以決定是否參加設備的預驗收。由于賣方原因導致預驗收未通過，賣方應進行改進后，并免費安排買方預驗收人員到賣方工廠進行再一次預驗收。

設備到達買方現場，賣方接到買方的安裝、調試通知后，兩周內賣方派工程技術人員到買方工廠進行設備的安裝、調試以及設備的試生產和考核驗收。安裝調試期間，買方應按照賣方要求提供水、電、氣、天車等工具等相應人員的配合， 詳細要求在設計聯絡時確定。

系統最終驗收應當以用于生產目的為考慮，不妨礙系統進行生產的細小缺陷， 不能作為拒收的理由。若由于非賣方責任導致最終驗收測試不能進行，則在不遲 于設備到達買方現場后3個月內，未簽署最終驗收證明的合同設備應被視為已被 買方驗收。對買方人員的培訓在安裝期間于用戶現場進行，語言為中文/英文， 培訓包括所有必要的操作功能和與軟件、硬件及機械有關的維護。

最終驗收確認后，用戶可以自由使用系統，開始進入質量保證期。

7 培訓、保修期和售后服務

7.1 培訓

培訓主要包括對操作人員的培訓，對維護人員的培訓。

操作人員培訓包含以下項目：

系統構成；

系統每個模塊的特定功能及作用；

如何使用超聲儀器及設定超聲參數；

運動控制及超聲成像軟件的正確應用及操作；

機械及電氣維護人員的培訓內容應包含以下項目：

系統構成及系統各部分的功能及應用；

常見故障的分析及解決、排除；

7.2 質量保證

設備最終驗收后，保修一年，在保修期內免費提供保修范圍內的零件及服務。設備保修期滿之后，依然提供優惠的技術支持及成本價備件供應。設備采用合格的工藝、工業標準或更好的材料進行制造和加工；我公司將負責維修和更換由系統故障造成的損壞零件。耗材及誤操作、非正確使用，非正確維修和儲藏、意外疏忽、不正常安裝、調整等造成的部件損壞不在保修范圍之內。

QS-CSCAN軟件交付時為最新版本，并提供終身免費維護。

8 文件

提供以下文檔：

系統操作手冊和維護手冊。

電氣圖紙

軟件備份