CN110375914A - 一种残余应力检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种残余应力检测系统及方法，属于残余应力检测技术领域。所述残余应力检测系统包括残余应力分析仪、移动机构、数控机床和第一控制系统；所述残余应力分析仪安装于所述移动机构上，所述移动机构适于带动所述残余应力分析仪运动；所述移动机构、所述残余应力分析仪和所述数控机床的机床控制系统均与所述第一控制系统通信连接；所述第一控制系统控制所述移动机构运动，所述移动机构与所述机床控制系统配合，实现所述残余应力分析仪与所述数控机床上待检测零部件的相对位置的调节。所述残余应力检测系统实现了所述待检测零部件的在机检测，避免了残余应力检测过程中的所述待检测零部件拆装，提高了检测效率，可靠性高，实用性强。

Description

一种残余应力检测系统及方法

技术领域

本发明涉及残余应力检测技术领域，具体涉及一种残余应力检测系统及方法。

背景技术

金属材料在机械加工和热加工的过程中都会产生不同的残余应力。残余应力的存在会使工件力学性能降低、产生变形和开裂等工艺缺陷。因此残余应力的检测对于热处理工艺、表面强化处理工艺、消除应力工艺的效果及废品分析等都有很重要的意义。目前，比较成熟且普遍应用的残余应力测试方法大致可以分为机械破坏测试法和无损测试法两大类。其中无损测试法中X射线衍射法(XRD)具有快速、精确等许多优点，可以有选择性的，定量的，局部的测量材料的残余应力。因此，该方法已经被广泛应用于晶体材料的机械状态(残余应力)的检测中。但现有残余应力检测中要频繁装拆车轴，检测效率低。

发明内容

本发明解决的问题是残余应力检测效率低的问题。

为解决上述问题，本发明一方面提供一种残余应力检测系统，所述残余应力检测系统包括：残余应力分析仪、移动机构、数控机床和第一控制系统；所述残余应力分析仪安装于所述移动机构上，所述移动机构适于带动所述残余应力分析仪运动；

所述移动机构、所述残余应力分析仪和所述数控机床的机床控制系统均与所述第一控制系统通信连接；

所述第一控制系统控制所述移动机构运动，所述移动机构与所述机床控制系统配合，实现所述残余应力分析仪与所述数控机床上待检测零部件的相对位置的调节。

因此，通过将所述第一控制系统与数控机床的机床控制系统通信连接，通过所述第一控制系统控制所述移动机构运动，所述移动机构与所述机床控制系统配合，实现所述残余应力分析仪与所述数控机床上的待检测零部件的相对位置的调节，所述残余应力检测系统实现了所述待检测零部件的在机检测，实现检测自动化，自动化程度高，避免了残余应力检测过程中的所述待检测零部件拆装，节省了作业工序，加快了处理进程，可靠性高，实用性强。

可选地，所述移动机构位于所述待检测零部件的上方，所述移动机构包括X轴运动组件和Z轴运动组件，分别适于实现所述残余应力分析仪在X轴方向和Z轴方向的运动，所述X轴方向与所述数控机床的主轴轴线方向相一致。

因此，通过所述X轴运动组件和所述Z轴运动组件即可实现所述残余应力分析仪位置的调整，结构简单，可靠性高，实用性强。

可选地，所述X轴运动组件包括第一导轨、第一滑块和第一驱动件；所述第一导轨位于所述待检测零部件的上方，所述第一滑块设置于所述第一导轨上，与所述第一导轨滑动连接，且滑动方向与所述X轴方向相一致；

所述第一驱动件通过第一传动组件驱动所述第一滑块在所述第一导轨上运动，实现所述残余应力分析仪在所述X轴方向的运动。

因此，通过所述第一滑块与所述第一导轨的滑动连接，使得所述残余应力分析仪在X轴方向上具有可靠的运动导向，再通过所述第一驱动件驱动所述第一滑块运动，实现所述残余应力分析仪在X轴方向的运动，所述残余应力分析仪在X轴方向上运动平稳，可靠性和可控性高，符合所述应力分析仪的使用需求。

可选地，所述第一传动组件包括第一齿条和第一齿轮；所述第一齿条固定安装于所述第一导轨上，所述第一齿轮安装于所述第一滑块上，所述第一齿轮与所述第一齿条相啮合，所述第一齿轮在所述第一齿条上运动的方向与所述X轴方向相一致；所述第一齿轮为斜齿轮。

因此，所述第一传动组件传动稳定，所述X轴运动组件运动平稳，可靠性高，能够满足高速度的要求，实用性强。

可选地，所述Z轴运动组件包括导向块、滑架和第二驱动件；所述导向块固定安装于所述第一滑块上，所述导向块与所述滑架滑动连接，且滑动方向与所述Z轴方向相一致；

所述第二驱动件通过第二传动组件驱动所述滑架相对于所述导向块滑动，实现所述残余应力分析仪在所述Z轴方向的运动。

因此，将所述导向块固定安装于所述第一滑块上，将所述滑架与所述导向块设置为滑动连接，使得所述残余应力分析仪在Z轴方向上具有可靠的运动导向，再通过所述第二驱动件驱动所述滑架运动，实现所述残余应力分析仪在Z轴方向的运动，所述残余应力分析仪在Z轴方向上运动平稳，可靠性和可控性高，符合所述应力分析仪的使用需求。

可选地，所述第二传动组件包括第二齿条和第二齿轮；所述第二齿条固定安装于所述滑架上，所述第二齿轮安装于所述第一滑块上，所述第二齿轮与所述第二齿条相啮合，所述第二齿轮在所述第二齿条上运动的方向与所述Z轴方向相一致；所述第二齿轮为斜齿轮。

因此，所述第二传动组件传动稳定，所述Z轴运动组件运动平稳，可靠性高，能够满足高速度的要求，实用性强。

可选地，所述移动机构还包括转动组件，所述转动组件固定安装于所述Z轴运动组件上，适于实现所述残余应力分析仪在竖直平面内的转动。

因此，通过所述转动组件实现所述残余应力分析仪在竖直平面内的转动，使得所述残余应力分析仪的检测范围增大，适用性增加，可靠性高，实用性强。

所述转动组件包括安装座、旋转轴和第三驱动件；所述安装座固定安装于所述Z轴运动组件的下端，所述旋转轴安装于所述安装座上，且与所述安装座转动连接，所述旋转轴的轴线方向与Y轴方向相一致，所述残余应力分析仪固定安装于所述旋转轴上；所述第三驱动件固定安装于所述安装座上，适于驱动所述旋转轴转动。

因此，在所述第三驱动件的作用下，所述残余应力分析仪能够以Y轴方向为旋转中心转动一定角度，方便对曲轴端面进行残余应力检测时所述残余应力分析仪残余应力检测位置的调整，检测数据可靠性高，实用性强。

本发明另一方面提供一种残余应力检测方法，适用于上述残余应力检测系统，所述残余应力检测方法包括如下步骤：

S1：根据数控机床的机床控制系统获取待检测零部件的数据；

S2：根据所述待检测零部件的数据确定所述待检测零部件的待检测点和待检测点的检测顺序；

S3：根据所述待检测点和所述待检测点的检测顺序确定所述残余应力分析仪运动的第一路径和所述待检测零部件运动的第二路径；

S4：根据所述第一路径控制所述移动机构运动，根据所述第二路径控制所述数控机床的主轴转动，实现所述待检测零部件按照所述第二路径运动，使得所述残余应力分析仪的检测位置调整至所述待检测点；

S5：控制所述残余应力分析仪按照所述待检测点的检测顺序依次对所述待检测点的残余应力进行检测。

因此，通过所述残余应力检测系统与数控机床的机床控制系统的通信连接，使得残余残余应力分析仪不再是一个单独的个体，所述移动机构和所述机床控制系统配合，使得在数控机床上就可以完成残余应力检测过程，实现检测自动化，减少了检测工序中的拆装，检测效率，自动化程度高，可靠性高。

可选地，在步骤S5之后还包括：

S6：获取所述待检测点的残余应力数据；

S7：当所述待检测点的残余应力数据满足第一预设条件时，检测过程结束；当所述待检测点的残余应力数据满足第二预设条件时，控制所述残余应力分析仪移开检测区，控制所述数控机床对所述待检测零部件进行再加工，然后重复依次执行步骤S1-S7。

因此，通过对所述待检测点的残余应力数据满足第二预设条件的零部件进行再加工再检测，提高了所述残余应力检测系统检测的通过率，提高了检测效率，可靠性高，实用性强。

附图说明

图1为本发明所述残余应力检测系统其中一种实施方式的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为图1中B处的局部放大图；

图4为图3去掉防护结构后得到的结构示意图；

图5为图1所示残余应力检测系统的另一结构示意图；

图6为图5中C处的局部放大图；

图7为图6去掉防护结构后得到的结构示意图；

图8为本发明所述残余应力检测系统其中一种实施方式的结构示意图；

图9为本发明所述残余应力检测系统其中一种实施方式的结构示意图；

图10为图9中D处的局部放大图；

图11为本发明所述残余应力检测系统其中一种实施方式中转动组件的结构示意图；

图12为本发明所述残余应力检测系统其中一种实施方式中第一控制系统的示意图；

图13为本发明所述残余应力检测系统检测一种主轴上待检测点的检测路径示意图；

图14为本发明所述残余应力检测方法其中一种实施方式的流程示意图图。

附图标记说明：

1-残余应力分析仪，2-移动机构，210-X轴运动组件，211-第一导轨，2111-导轨架，2112-第一导轨本体，212-第一滑块，2121-第一滑块本体，2122-滑块座，2123-第一安装板，213-第一驱动件，214-第一传动组件，2141-第一齿条，2142-第一齿轮，220-Z轴运动组件，221-导向块，222-滑架，2221-安装架，2222-第二导轨本体，223-第二驱动件，224-第二传动组件，2241-第二齿条，2242-第二齿轮，230-转动组件，231-安装座，2311-上安装板，2312-中间板，2313-下安装板，232-第三驱动件，233-耳座，3-第一控制系统，4-支撑座，410-立柱，420-下连接板，430-上连接板，5-清洗组件，6-机床控制系统。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，并不构成对技术特征的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述,不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

一种残余应力检测系统，所述残余应力检测系统包括残余应力分析仪1、移动机构2、数控机床和第一控制系统3；所述残余应力分析仪1安装于所述移动机构2上，所述移动机构2适于带动所述残余应力分析仪1运动；

所述移动机构2、所述残余应力分析仪1和所述数控机床的机床控制系统6均与所述第一控制系统3通信连接；

所述第一控制系统3控制所述移动机构2运动，所述移动机构2与所述机床控制系统6配合，实现所述残余应力分析仪1与所述数控机床上待检测零部件的相对位置的调节。

具体地，在一些实施例中，所述移动机构2位于所述待检测零部件的上方，所述移动机构2包括X轴运动组件210和Z轴运动组件220，分别适于实现所述残余应力分析仪1在X轴方向和Z轴方向的运动，所述X轴方向与所述数控机床的主轴轴线方向相一致。

请参阅图1、图3、图4和图7，所述X轴运动组件210包括第一导轨211、第一滑块212和第一驱动件213；所述第一导轨211位于所述待检测零部件的上方，所述第一滑块212设置于所述第一导轨211上，与所述第一导轨211滑动连接，且滑动方向与所述X轴方向相一致；

所述第一驱动件213通过第一传动组件214驱动所述第一滑块212在所述第一导轨211上运动，实现所述残余应力分析仪1在所述X轴方向的运动。

在一些实施例中，所述第一导轨211固定安装于车间的左右墙壁之间，这样，所述残余应力检测系统的作用范围大，还避免了占用地面空间，一套所述残余应力检测系统可以配合多台数控机床使用，应当理解的是，这时候，多台所述数控机床的主轴轴线方向应保持一致，即与X轴方向相一致。但是，在大型车间中，所述第一导轨211过长则刚度不能得到保证，检测结果误差可能较大，因此，请参阅图8，在另一些实施例中，所述残余应力检测系统还包括支撑座4，所述支撑座4至少设置为两个，其中两个所述支撑座4分别设置于所述第一导轨211的左右两端，且与所述第一导轨211固定连接，适于支撑所述第一导轨211，这样，支撑可靠，稳定性强。

请参阅图8，在一些实施例中，所述支撑座4包括从上至下依次设置的上连接板430、立柱410和下连接板420，应当理解的是，上下方向与Z轴方向相一致，所述上连接板430与所述第一导轨211通过螺钉固定连接，在本实施例中，所述上连接板430与所述第一导轨211的下端固定连接；所述下连接板420上设置多个孔，所述孔优选腰孔，适于通过螺钉将所述支撑座4固定安装于地面；所述上连接板430和所述下连接板420均与所述立柱410一体连接，较佳的，通过焊接实现所述上连接板430和所述下连接板420与所述立柱410的连接，且连接处设置多个加强筋，以加强支撑能力，在一些实施例中，所述立柱410采用350x350的方型钢材。这样，所述支撑座4结构简单，加工安装方便，定位可靠，支撑能力强。

请参阅图3和图4，在一些实施例中，所述第一导轨211包括一个导轨架2111和至少一个第一导轨本体2112，所述第一导轨本体2112固定安装于所述导轨架2111上，所述第一导轨本体2112的长度方向与X轴方向相一致；所述导轨架2111应起到承重作用，根据具体情况所述导轨架2111可以选择铝型材或钢材。

请参阅图4，在本实施例中，所述第一滑块212包括第一滑块本体2121和滑块座2122，所述第一滑块本体2121固定安装于所述滑块座2122上，所述第一滑块本体2121设置于所述第一导轨本体2112上，且与所述第一导轨本体2112滑动连接，所述第一滑块本体2121与所述第一导轨本体2112形成直线导轨副，实现所述第一滑块212与所述第一导轨211的滑动连接。在本实施例中，所述滑块座2122设置为板状结构，所述第一滑块本体2121固定安装于所述滑块座2122的后侧；在另一些实施例中，所述第一滑块本体2121也可以设置为滚轮，所述滚轮在所述第一导轨本体2112上滚动，所述滚轮与所述第一导轨本体2112的接触面分别设置有V型凹槽和V型凸起，实现对所述第一滑块212进行X轴方向的导向；较佳的，所述第一导轨本体2112设置为两个。

所述第一传动组件214包括第一齿条2141和第一齿轮2142；所述第一齿条2141固定安装于所述第一导轨211上，所述第一齿轮2142安装于所述第一滑块212上，所述第一齿轮2142与所述第一齿条2141相啮合，所述第一齿轮2142在所述第一齿条2141上运动的方向与所述X轴方向相一致。

在一些实施例中，所述第一滑块212还包括第一安装板2123，请参阅图4，在本实施例中，所述第一齿条2141固定安装于所述第一导轨211的导轨架2111上，所述第一齿轮2142与所述第一齿条2141相啮合形成齿轮齿条啮合副，在一些实施中，所述第一齿轮2142通过第一齿轮轴安装于第一安装板2123上，所述第一驱动件213的输出轴上固定安装有与所述第一齿轮2142相啮合的齿轮，所述第一驱动件213通过驱动所述第一齿轮2142在所述第一齿条2141上运动，实现所述第一滑块212在所述X轴方向滑动。

在本实施例中，所述第一驱动件213的输出轴与所述第一齿轮2142相连接，所述第一驱动件213的输出轴轴线方向与Z轴方向相一致，所述第一驱动件213包括固定连接的第一伺服电机和第一减速器，在本实施例中，为了保证所述第一驱动件213的输出轴轴线方向与Z轴方向相一致，所述第一安装板2123水平设置，且安装于所述滑块座2122的后侧，在本实施例中，所述第一齿条2141和所述第一齿轮2142采用6精度等级的模二斜齿，这种传动方式可以很好的满足对高速度的要求，并且传动精度能够控制在0.1mm以内，可靠性高，实用性强。应当理解的是，所述第一传动组件214也可以设置为其它传动方式，例如钢丝绳传动，链传动。

在本实施例中，所述第一传动组件214设置于所述第一导轨211的后侧上方，应当理解的是，在另一些实施例中，所述第一传动组件214也可以设置于所述第一导轨211下方。

因此，通过所述第一滑块212与所述第一导轨211的滑动连接，使得所述残余应力分析仪1在X轴方向上具有可靠的运动导向，再通过所述第一驱动件213驱动所述第一滑块212运动，实现所述残余应力分析仪1在X轴方向的运动，所述残余应力分析仪1在X轴方向上运动平稳，可靠性和可控性高，符合所述应力分析仪的使用需求。

请参阅图5至图7，所述Z轴运动组件220包括导向块221、滑架222和第二驱动件223；所述导向块221固定安装于所述第一滑块212上，所述导向块221与所述滑架222滑动连接，且滑动方向与所述Z轴方向相一致；

所述第二驱动件223通过第二传动组件224驱动所述滑架222相对于所述导向块221滑动，实现所述残余应力分析仪1在所述Z轴方向的运动。

请参阅图7，在本实施例中，所述导向块221设置于所述滑块座2122的前侧，且与所述滑块座2122固定连接，所述滑架222包括安装架2221和第二导轨本体2222；所述第二导轨本体2222固定安装于所述安装架2221上，所述导向块221与所述第二导轨本体2222滑动连接，且滑动方向与Z轴方向相一致，适于实现所述残余应力分析仪1在Z轴方向的导向。

所述第二传动组件224包括第二齿条2241和第二齿轮2242；所述第二齿条2241固定安装于所述滑架222上，所述第二齿轮2242安装于所述第一滑块212上，所述第二齿轮2242与所述第二齿条2241相啮合，所述第二齿轮2242在所述第二齿条2241上运动的方向与所述Z轴方向相一致；所述第二齿轮2242为斜齿轮。

请参阅图7，在本实施例中，所述第二齿条2241固定安装于所述滑架222的所述安装架2221上，所述第二齿轮2242与所述第二齿条2241相啮合形成齿轮齿条啮合副，在另外一些实施例中，所述第二齿轮2242通过第二齿轮轴安装于所述滑块座2122的前侧，所述第二驱动件223的输出轴上固定安装有与所述第二齿轮2242相啮合的齿轮，所述第二驱动件223通过驱动所述第二齿轮2242在所述第二齿条2241上运动，实现所述滑架222在所述Z轴方向滑动；在本实施例中，所述第二驱动件223的输出轴与所述第二齿轮2242相连接，所述第二驱动件223的输出轴轴线方向与前后方向相一致，所述第二驱动件223包括固定连接的第二伺服电机和第二减速器，所述第二驱动件223固定安装于所述滑块座2122的后侧，在本实施例中，所述第二齿条2241和所述第二齿轮2242采用6精度等级的模二斜齿，这种传动方式可以很好的满足对高速度的要求，并且传动精度能够控制在0.1mm以内，可靠性高，实用性强。在另一些实施例中，所述第二齿轮2242和所述第二驱动件223也可以设置于所述安装架2221上，对应的，所述第二齿条2241设置于所述滑块座2122上；应当理解的是，所述Z轴运动组件也可以采用其它驱动方式，例如，电动推杆或钢丝绳传动。

因此，通过将所述导向块221固定安装于所述第一滑块212上，将所述滑架222与所述导向块221设置为滑动连接，使得所述残余应力分析仪1在Z轴方向上具有可靠的运动导向，再通过所述第二驱动件223驱动所述滑架222运动，实现所述残余应力分析仪1在Z轴方向的运动，所述残余应力分析仪1在Z轴方向上运动平稳，可靠性和可控性高，符合所述应力分析仪的使用需求。

请参阅图3、图4、图6和图7所示，所述残余应力检测系统还包括防护结构，所述防护结构包括多个防护板，通过多个所述防护板将所述第一滑块212和所述第二驱动件223等防护在内，防止碰撞或异物，可靠性高，实用性强。所述X轴运动组件210和所述Y轴运动组件220均设有拖链，所述拖链用于保护电源线。

在另一些实施例中，所述移动机构2还可以包括Y轴运动组件，所述Y轴运动组件适于实现所述残余应力分析仪1在Y轴方向的运动，这样所述残余应力检测系统的检测范围更大，适用性更广。例如，将所述X轴运动组件的所述第一导轨211固定安装于所述Y轴运动组件的滑块上，通过所述Y轴运动组件的滑块整体带动所述X轴运动组件和Z轴运动组件，Y轴运动组件与所述X轴运动组件的结构相类似，此处不再进行阐述。应当理解的是，在本实施例中，没有采用Y轴运动组件，也可以实现对待检测零部件的应力检测功能。

所述移动机构2还包括转动组件230，所述转动组件230固定安装于所述Z轴运动组件上，适于实现所述残余应力分析仪1在竖直平面内的转动。

具体地，在上述实施例中，所述转动组件230固定安装于所述滑架222的所述安装架2221下端，请参阅图10，所述转动组件230包括安装座231、第三驱动件232和两个耳座233，所述安装座231固定安装于所述安装架2221下端，两个所述耳座233均与所述安装座231固定连接，所述残余应力分析仪1固定安装于一旋转轴上，所述旋转轴安装于两个所述耳座233上，且与所述耳座233转动连接，所述旋转轴与所述第三驱动件232的输出轴相连接，所述旋转轴的轴线方向位于水平面内，这样，在所述第三驱动件232的作用下，所述残余应力分析仪1能够在竖直平面内转动。在本实施例中，所述旋转轴的轴线方向与Y轴方向相一致，这样，在所述第三驱动件232的作用下，所述残余应力分析仪1能够以Y轴方向为旋转中心转动一定角度，方便对曲轴端面进行残余应力检测时所述残余应力分析仪残余应力检测位置的调整，可靠性高，实用性强。

请参阅图11，在本实施例中，所述安装座231包括从上至下依次设置的上安装板2311、中间板2312和下安装板2313，所述上安装板2311和所述下安装板2313均与所述中间板2312固定连接，在一些实施例中可以是焊接，在本实施例中，通过螺钉连接；所述中间板2312竖直设置，所述上安装板2311和所述下安装板2313分别向所述中间板2312的前后两端延伸形成Z字型结构；所述上安装板2311通过螺钉固定安装于所述安装架2221下端；所述耳座233固定安装所述下安装板2313上，所述第三驱动件232固定安装于所述中间板2312的前侧壁，且所述第三驱动件232的输出轴轴线方向与前后方向相一致，在本实施例中，所述第三驱动件232包括第三伺服电机和第三减速器；这样，在所述第三驱动件232的作用下，所述残余应力分析仪1能够绕Y轴方向旋转，所述残余应力分析仪1检测范围更大，检测更加准确。应当理解的是，当所述移动机构2包括Y轴运动组件时，所述残余应力分析仪1的转动方向不局限于绕所述Y轴方向旋转。应当理解的是，所述第三驱动件232也可以通过齿轮齿条驱动所述旋转轴转动。

因此，通过所述转动组件230实现所述残余应力分析仪1在竖直平面内的转动，使得所述残余应力分析仪1的检测范围增大，适用性增加，可靠性高，实用性强。

应当理解的是，在另外一些实施例中，所述移动机构2也可以是多自由度机械手，这样也能够实现带动所述残余应力分析仪1运动的需要，这样设置，检测精度也能够得到较好的保证，但在一定程度上会增加成本和控制难度。

所述残余应力检测系统还包括清洗组件5，所述清洗组件5设置于所述残余应力分析仪1上，适于对所述待检测零部件表面进行清洁。

请参阅图2，在一些实施例中，所述清洗组件5包括风枪，所述风枪可以采用等离子风枪，对待检测零部件的待检测表面去除屑、除尘，还能除静电，能够取得较好的清洁效果，减小对应力检测的影响。在另一些实施例中，所述清洗组件5还包括清洗枪，所述清洗枪适于喷射清洗液或水，对待检测零部件的待检测表面进行清洁。

因此，通过所述清洗组件5的作用，减小所述待检测零部件表面碎屑、灰尘对应力检测的影响，提高检测数据的真实性，可靠性高，实用性强。

在另外一些实施例中，所述第一控制系统3与所述机床控制系统6通过无线网络、Internet或GPRS网络相连接。在本实施例中，所述第一控制系统3与所述机床控制系统6通过I/O编码进行通信。

请参阅图12，所述第一控制系统3包括主控PLC、X轴伺服系统、Z轴伺服系统和转动伺服系统，所述主控PLC通过I/O编码通信控制X轴伺服系统、Z轴伺服系统和转动伺服系统分别控制所述残余应力分析仪1的X轴方向运动、Z轴方向运动和转动。所述主控PLC与所述机床控制系统6通过I/O编码通信，实现数控机床上在机检测残余应力。在一些实施例中，所述X轴伺服系统、所述Z轴伺服系统和所述转动伺服系统通过通讯模块实现与所述主控PLC的通信连接，采用RS485通信协议进行通信。在一些实施例中，所述主控PLC还通过通讯模块与终端电脑进行通信，实现可视化和智能化作业。

因此，通过将所述第一控制系统3与数控机床的机床控制系统6通信连接，通过所述第一控制系统3控制所述移动机构2运动，所述移动机构2与所述机床控制系统6配合，实现所述残余应力分析仪1与所述数控机床上的待检测零部件的相对位置的调节，所述残余应力检测系统实现了所述待检测零部件的在机检测，避免了残余应力检测过程中的所述待检测零部件拆装，节省了作业工序，加快了处理进程，可靠性高，实用性强。同时，一套残余应力检测系统可以配合多台数控机床使用，利用率大大提升。

具体地，在上述实施例中，所述残余应力分析仪1采用无损分析仪，在本实施例中选择的是日本Pulstec公司制造的快高精度X射线残余应力分析仪(μ-x360n)。

具体地，应当理解的是，在上述实施例中，所述数控机床可以是数控车床，数控磨床，所述残余应力检测系统使用在需要检测残余应力的工序中。

请参阅图14，本发明的另一方面提供一种残余应力检测方法，适用于上述残余应力检测系统，所述残余应力检测方法包括如下步骤：

S1：根据数控机床的机床控制系统6获取待检测零部件的数据；

S2：根据所述待检测零部件的数据确定所述待检测零部件的待检测点和待检测点的检测顺序；

S3：根据所述待检测点和所述待检测点的检测顺序确定所述残余应力分析仪1运动的第一路径和所述待检测零部件运动的第二路径；

S4：根据所述第一路径控制所述移动机构2运动，根据所述第二路径控制所述数控机床的主轴转动，实现所述待检测零部件按照所述第二路径运动，使得所述残余应力分析仪1的检测位置调整至所述待检测点；

S5：控制所述残余应力分析仪1按照所述待检测点的检测顺序依次对所述待检测点的残余应力进行检测。

具体地，所述检测零部件的数据包括所述待检测零部件的尺寸、空间位置和材质等信息，应当理解的是，所述残余应力检测系统与所述数控机床的空间位置关系应是已知的。例如，通过指定相同的坐标零点。

根据所述数据确定所述待检测零部件的待检测点和待检测点的检测顺序；具体地，请参阅图13，图13为本发明所述残余应力检测系统检测一种主轴上待检测点的检测路径示意图；为了表述简单，所述主轴选择的是直径一致的主轴，根据数控机床的机床控制系统6获取主轴的数据，所述主轴的数据包括所述主轴的加工尺寸、空间位置和材质信息；根据所述主轴的数据确定所述主轴的待检测点位于所述主轴长度方向上的多个圆周上，且每个圆周上均匀分布有四个检测点；检测顺序为先检测同一圆周上的四个检测点，再检测下一圆周上的检测点直至检测完成。

应当理解的是，所述第一路径和所述第二路径因理解为包括多个运动过程，在每次调整所述残余应力分析仪1的检测位置后，都有一个所述残余应力检测仪的检测过程。在一些实施例中，所述检测过程还包括对所述待检测零部件的待检测点的清洁过程。

因此，通过所述残余应力检测系统与数控机床的机床控制系统的通信连接，使得残余残余应力分析仪1不再是一个单独的个体，所述移动机构2和所述机床控制系统配合，使得在数控机床上就可以完成残余应力检测过程，实现检测自动化，减少了检测工序中的拆装，一方面提高了检测效率，另一方面还避免了手持检测的辐射，自动化程度高，可靠性高。

具体的，在一些实施例中，在步骤S5之后还包括：

S6：获取所述待检测点的残余应力数据；

S7：当所述待检测点的残余应力数据满足第一预设条件时，检测过程结束；当所述待检测点的残余应力数据满足第二预设条件时，控制所述残余应力分析仪1移开检测区，控制所述数控机床对所述待检测零部件进行再加工，然后重复依次执行步骤S1-S7。

应当理解的是，当所述待检测点的残余应力数据满足第一预设条件时，检测过程结束，当所述待检测点的残余应力数据不满足第一预设条件时，进一步判断所述待检测点的残余应力数据是否满足第二预设条件，否，检测过程结束；是，控制所述残余应力分析仪1移开检测区，控制所述数控机床对所述待检测零部件进行再加工，然后重复依次执行步骤S1-S7。应当理解的是，检测过程结束时，控制所述残余应力分析仪1移开检测区。

所述待检测点的残余应力数据满足第一预设条件，说明所述待检测点的残余应力数据符合加工和使用要求，当所述待检测点的残余应力数据满足第二预设条件时，说明所述待检测零部件可能可以通过在所述数控机床再次加工使得残余应力数据符合加工和使用需求。

这样，通过对所述待检测点的残余应力数据满足第二预设条件的零部件进行再加工再检测，提高了所述残余应力检测系统检测的通过率，提高了检测效率，可靠性高，实用性强。

应当理解的是，在一些实施例中，所述第一预设条件为：所述待检测点的残余应力数据满足预设残余应力值；所述第二预设条件为：所述待检测点的残余应力数据与预设残余应力值的差值在预设范围内。

应当理解的是，当所述待检测点的残余应力数据满足预设残余应力值时，说明所述待检测点的残余应力数据符合使用要求，检测过程结束；当当所述待检测点的残余应力数据不满足预设残余应力值时，判断所述待检测点的残余应力数据与预设残余应力值的差值是否在预设范围内，当所述待检测点的残余应力数据与预设残余应力值的差值在预设范围内时，可以通过再次加工(例如提高磨削精度)，使得处理后所述待检测点的残余应力数据大概率满足所述第一预设条件；使得当所述待检测零部件初次检测不合格时，简化再加工再检测处理过程，提高了检测效率，可靠性高实用性强。应当理解的是，所述预设范围可以根据实际情况进行调整，可以是历史数据得到的范围，也可以是人为设置或调整的范围。

因此，通过将所述第一预设条件设置为：所述待检测点的残余应力数据满足预设残余应力值；将所述第二预设条件设置为：所述待检测点的残余应力数据与预设残余应力值的差值在预设范围内，使得所述残余应力检测系统的检测结束和再加工再检测的判断依据可靠，科学化，合理化。

在步骤S7中，所述控制所述数控机床对所述待检测零部件进行再加工步骤包括：

根据所述残余应力数据和所述待检测零部件的数据确定所述数控机床对所述待检测零部件进行再加工的加工参数；

控制所述残余应力分析仪1移开检测区，控制所述数控机床对所述待检测零部件进行再加工。

应当理解的是，在数控机床加工零部件的过程中，材质、进给量和切削速度等参数对残余应力的影响是较大的，当发现零部件的残余应力检测不合格，而又可能可以通过再次加工的方式消除缺陷时，确定合理的加工参数是至关重要的，这里我们可以通过建立数据库的方式，对处理的数据进行分析，根据材料、残余应力要求和距离合格产品差距等因素确定再加工的参数，或者可以通过人为经验设置加工参数。

因此，通过在再加工步骤中，根据所述检测数据确定所述待检测零部件的加工参数，使得再加工再检测更加科学化，避免盲目对待检测零部件进行再加工再检测，可靠性高，实用性强。

这样，只有当待检测零部件检测数据合格或者不能继续通过在所述数控机床上再加工的方式获得合格零部件时，所述检测过程才结束，将零部件的加工与检测过程相结合，大大提高了零部件的加工效率，可靠性高。

应当的理解的是，上述实施例中，所述检测过程结束包括通过所述移动机构2将所述残余应力分析仪1移出所述数控机床到某一位置，一般可以是回到所述应力检测系统的原点。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种残余应力检测系统，其特征在于，包括：残余应力分析仪(1)、移动机构(2)、数控机床和第一控制系统(3)；所述残余应力分析仪(1)安装于所述移动机构(2)上，所述移动机构(2)适于带动所述残余应力分析仪(1)运动；

所述移动机构(2)、所述残余应力分析仪(1)和所述数控机床的机床控制系统(6)均与所述第一控制系统(3)通信连接；

所述第一控制系统(3)控制所述移动机构(2)运动，所述移动机构(2)与所述机床控制系统(6)配合，实现所述残余应力分析仪(1)与所述数控机床上待检测零部件的相对位置的调节。

2.如权利要求1所述的残余应力检测系统，其特征在于，所述移动机构(2)位于所述待检测零部件的上方，所述移动机构(2)包括X轴运动组件(210)和Z轴运动组件(220)，分别适于实现所述残余应力分析仪(1)在X轴方向和Z轴方向的运动，所述X轴方向与所述数控机床的主轴轴线方向相一致。

3.如权利要求2所述的残余应力检测系统，其特征在于，所述X轴运动组件(210)包括第一导轨(211)、第一滑块(212)和第一驱动件(213)；所述第一导轨(211)位于所述待检测零部件的上方，所述第一滑块(212)设置于所述第一导轨(211)上，与所述第一导轨(211)滑动连接，且滑动方向与所述X轴方向相一致；

所述第一驱动件(213)通过第一传动组件(214)驱动所述第一滑块(212)在所述第一导轨(211)上运动，实现所述残余应力分析仪(1)在所述X轴方向的运动。

4.如权利要求3所述的残余应力检测系统，其特征在于，所述第一传动组件(214)包括第一齿条(2141)和第一齿轮(2142)；所述第一齿条(2141)固定安装于所述第一导轨(211)上，所述第一齿轮(2142)安装于所述第一滑块(212)上，所述第一齿轮(2142)与所述第一齿条(2141)相啮合，所述第一齿轮(2142)在所述第一齿条(2141)上运动的方向与所述X轴方向相一致；所述第一齿轮(2142)为斜齿轮。

5.如权利要求3所述的残余应力检测系统，其特征在于，所述Z轴运动组件(220)包括导向块(221)、滑架(222)和第二驱动件(223)；所述导向块(221)固定安装于所述第一滑块(212)上，所述导向块(221)与所述滑架(222)滑动连接，且滑动方向与所述Z轴方向相一致；

所述第二驱动件(223)通过第二传动组件(224)驱动所述滑架(222)相对于所述导向块(221)滑动，实现所述残余应力分析仪(1)在所述Z轴方向的运动。

6.如权利要求5所述的残余应力检测系统，其特征在于，所述第二传动组件(224)包括第二齿条(2241)和第二齿轮(2242)；所述第二齿条(2241)固定安装于所述滑架(222)上，所述第二齿轮(2242)安装于所述第一滑块(212)上，所述第二齿轮(2242)与所述第二齿条(2241)相啮合，所述第二齿轮(2242)在所述第二齿条(2241)上运动的方向与所述Z轴方向相一致；所述第二齿轮(2242)为斜齿轮。

7.如权利要求2所述的残余应力检测系统，其特征在于，所述移动机构(2)还包括转动组件(230)，所述转动组件(230)固定安装于所述Z轴运动组件(220)上，适于实现所述残余应力分析仪(1)在竖直平面内的转动。

8.如权利要求7所述的残余应力检测系统，其特征在于，所述转动组件(230)包括安装座(231)、旋转轴和第三驱动件(232)；所述安装座(231)固定安装于所述Z轴运动组件(220)的下端，所述旋转轴安装于所述安装座(231)上，且与所述安装座(231)转动连接，所述旋转轴的轴线方向与Y轴方向相一致，所述残余应力分析仪(1)固定安装于所述旋转轴上；所述第三驱动件(232)固定安装于所述安装座(231)上，适于驱动所述旋转轴转动。

9.一种残余应力检测方法，其特征在于，适用于如权利要求1至8任一项所述的残余应力检测系统，所述残余应力检测方法包括如下步骤：

S1：根据数控机床的机床控制系统(6)获取待检测零部件的数据；

S2：根据所述待检测零部件的数据确定所述待检测零部件的待检测点和待检测点的检测顺序；

S3：根据所述待检测点和所述待检测点的检测顺序确定所述残余应力分析仪(1)运动的第一路径和所述待检测零部件运动的第二路径；

S4：根据所述第一路径控制所述移动机构(2)运动，根据所述第二路径控制所述数控机床的主轴转动，实现所述待检测零部件按照所述第二路径运动，使得所述残余应力分析仪(1)的检测位置调整至所述待检测点；

S5：控制所述残余应力分析仪(1)按照所述待检测点的检测顺序依次对所述待检测点的残余应力进行检测。

10.如权利要求9所述的残余应力检测方法，其特征在于，在步骤S5之后还包括：

S6：获取所述待检测点的残余应力数据；

S7：当所述待检测点的残余应力数据满足第一预设条件时，检测过程结束；当所述待检测点的残余应力数据满足第二预设条件时，控制所述残余应力分析仪(1)移开检测区，控制所述数控机床对所述待检测零部件进行再加工，然后重复依次执行步骤S1-S7。