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Acoustic control

EXPERTEST New Generation

1. Principle

Expertest-NG
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Acoustic Resonance Testing is a fast method of non destructive testing which allows 100% testing of parts and materials for the metallurgy industry. Each mechanical part can be characterised by a unique set of resonance frequencies, which is a function of the dimensional characteristics and properties of the material it is made of.

The emergence of cracks or changes in the properties of the material, such as the nodularity percentage, directly influences the part's natural frequencies. Analysing how these frequencies change allows the good parts to be differentiated from the defective parts.

The oldest method of NDT (Non Destructive Testing) consists in assessing the acoustic identity of the part by striking the latter and then gauging by ear if the part is good or not. This method is based on experience and is not suitable for mass production:

  • Non negligible cost
  • Relative reliability, especially in terms of safety parts and in a noisy environment
  • Hardly reproducible and solely based on the person's experience
  • Fairly coarse since the human ear cannot distinguish more than 5 different sonorities
  • Efficiency linked to the performance of the individual in terms of concentration and experience

ecran-expt-250The system developed by NKE allows this empirical measurement to be replaced by an automated measurement that is reproducible and perfectly suitable for mass production. The system is based on the measurement of the vibration frequencies of the part's different resonance modes. The EXPERTEST-NG system allows the excitation of the part via inductive coupling and the measurement of these frequencies. It allows a transmitter-receiver probe to be controlled and around ten frequencies to be measured within a few seconds. Calculations and tests carried out with respect to thresholds adapted to the type of part allow the part to be accepted or rejected.

A program for analysing the measurements on a first batch of parts makes it possible to automatically determine the measurement settings, the calculation sorting criteria and the control thresholds. These are then stored in the control process.

The system sends the good parts / bad parts information to an automaton or allows the introduction, measurement and part sorting system to be controlled via the input/output card.

The main benefits of EXPERTEST-NG are:

  • Detection of internal or external defects (porosity, flaw, etc.)
  • Separation of nodularity defects
  • Measurement of geometry variations
  • Very good reproducibility
  • Automatable
  • Fast
  • No constraint of surface condition
  • No oil or water required
  • Possibility of analysing the measurements in order to separate the various defects
  • Recordings, statistics, file export

2. Technical description

The system comprises 3 main parts:

  • An electronic system that allows the probes to be controlled and the resonance frequencies of the parts tested to be measured.
  • One to four excitation and measurement probes. Excitation is performed by an electromagnet and the measurement by a microphone.
  • An operating software that allows the system to be controlled and its parameters to be set.

In addition, in order to refine the frequency analysis, it is possible to connect 2 scales to measure the weight of the parts.

The system includes an Input/Output card that allows an automaton to be controlled.

  • Power supply: 230/115V - 50-60Hz
  • Operating system: Windows XP Professional
  • Screen: 12.1" integrated flat screen
  • Memory: 1Gb
  • 4 USB ports (3 at the back and 1 at the front), 1 Ethernet port, 2 COM ports, 1 HUB with 7 integrated USB ports
  • Mouse, 102-key industrial keyboard and 30-key production keyboard
  • Acquisition card: 1 per channel
  • Input/Output card: 1 (possible upgrade to 2)
  • Manual control box
  • Operating range: 500 to 25,000Hz
  • Operating temperature: 0-40°C
  • Weight and dimensions: 20.5 Kg
  • Dimensions: L 556.2mm x W 460mm x H 292.4mm

Principe

L’analyse des résonances acoustiques (ART : Acoustic Resonance Testing) est une méthode de contrôle non destructif rapide et autorisant le test 100% des pièces et des matériaux de l’industrie métallurgique. Chaque pièce mécanique peut être caractérisée par un ensemble de fréquences de résonance unique qui est fonction de ces caractéristiques dimensionnelles et des propriétés du matériau qui le constitue.

L’apparition de fissures ou de modification de propriétés de la matière comme le pourcentage de nodularité influe directement sur les fréquences naturelles de la pièce. L’analyse de la modification de ces fréquences permet la différentiation de pièces bonnes de pièces défectueuses.

La méthode la plus ancienne de NDT (Non Destructive Testing) consiste à évaluer l’identité sonore de la pièce en frappant cette dernière et en estimant à l’oreille si la pièce est bonne ou non. Cette méthode basée sur l’expérience est mal adaptée à la production de masse :

  • Cout non négligeable

  • Fiabilité relative spécialement en se qui concerne les pièces de sécurité et dans un environnement bruyant

  • Difficilement reproductible et repose seulement sur l’expérience de la personne

  • Assez grossière car l’oreille humaine ne permet pas de distinguer plus de 5 sonorités différentes

  • Efficacité liée aux performances de l’individu en termes de concentration et d’expérience

Le système développé par la société NKE permet de remplacer cette mesure empirique par une mesure automatisée et reproductible parfaitement adapté à la production de masse. Le système est basé sur la mesure des fréquences de vibration des différents modes de résonances de la pièce. Le système EXPERTEST-NG permet d’exciter la pièce par un couplage inductif et de mesurer ces fréquences. Il permet la commande d’une sonde émettrice / réceptrice et la mesure d’une dizaine de fréquences en quelque secondes. Des calculs et des tests par rapport à des seuils appropriés au type de pièce permettent d’accepter ou de refuser la pièce.

Un programme d’analyse des mesures sur un premier lot pièces permet de déterminer automatiquement les paramètres de mesures et les critères de tri de calculs et les seuils de contrôle. Ceux-ci sont ensuite mémorisés dans le processus de contrôle.

Le système fournit les informations pièces bonnes /pièces mauvaises à un automate ou bien permet, via la carte entrées/sorties de commander le système d’introduction, de prise de mesures et de tri des pièces.

Les avantages principaux de l’EXPERTEST- NG sont :

  • Détection des défauts internes ou externes (porosité, fêlure, etc.…)

  • Séparation des défauts de nodularité

  • Mesure des variations de géométrie

  • Très bonne reproductibilité

  • Automatisable

  • Rapide

  • Pas de contrainte d’état de surface

  • Pas d’utilisation d’huile ni d’eau

  • Possibilité d’analyser les mesures pour séparer les différents défauts

  • Enregistrements, statistiques, exportation des fichiers

Descriptif technique

Le système est composé de 3 parties principales :

Un système électronique permettant la commande des sondes et la mesure des fréquences de résonance des pièces testées.

Une à quatre sondes d’excitation et de mesure. L’excitation est effectuée par un électro-aimant et la mesure par un microphone.

Un logiciel d’exploitation qui permet le pilotage et le paramétrage du système.





En outre, dans le but d’affiner l’analyse fréquentielle, il est possible de raccorder 2 balances pour la mesure du poids des pièces.

Le système possède une carte Entrées/Sorties permettant le contrôle d’un automate.





Alimentation ……………………………………………. : 230/115V - 50-60Hz

Système d’exploitation …………………………….. : Windows XP Professionnel

Ecran ……………………………………………………….. : écran plat 12.1 pouces intégré

Mémoire………………………………………………….. : 1Go

4 ports USB (3 en face arrière et 1 en face avant), 1 port Ethernet, 2 ports COM, 1 HUB 7 ports USB intégrés

Souris, clavier industriel 102 touches et clavier de production 30 touches

Carte d‘acquisition …………………………………… : 1 par voie

Carte Entrées/Sorties……………………………….. : 1 (extension possible à 2)

Boîtier de contrôle manuel

Domaine d’utilisation ………………………………..: 500 à 25000Hz

Température de fonctionnement …………….. : 0-40°C

Poids et encombrement …………………………… : 20.5 Kg

Encombrement…………………………………………. : L556.2mm x l 460mm x h 292.4mm