Development of a test bench for powertrains of automated ultrasonic weld scanners

The objective of this thesis is to develop a bench to test the powertrain of automated ultrasonic weld scanners using magnetic wheels for locomotion and adherence on the structure. To reach this goal the first step is to develop a generic model for scanners, in order to identify contributions to resistant torque during function and their underlying laws. Subsequently the model is validated through tests performed onto standardized test tracks: the procedure consists in correlating the current drawn from the grid with the torque exerted by the motor of the scanner. These preliminary operations are needed to proceed to an accurate design of the bench and the components to be chosen for it. Once the prototype of the bench is built, a series of tests are performed on it in order to confirm its potentialities; these consist in the reproduction onto the bench of the same torque profile the scanner was subjected to during tests on real tracks; the results are promising. Finally a fatigue test is performed onto a real scanner to check its efficacy, relying on live monitoring of the status of the sample using the embedded sensors of the bench.

Questa tesi ha l’obiettivo di sviluppare un banco prova per testare la trasmissione di scanner a ultrasuoni automatici a ruote magnetiche per saldature. Per fare ciò inizialmente viene sviluppato un modello generico di scanner, al fine di individuare le sollecitazioni presenti e come esse scalano con le dimensioni. Successivamente questo modello viene validato, ossia viene trovato il valore di determinati parametri in esso presenti mediante una serie di prove sperimentali su piste reali standardizzate; attraverso l’acquisizione della corrente dell’azionamento è possibile ricostruire la coppia esercitata dal motore correlandola con essa. A valle di queste operazioni preliminari le forze agenti sul sistema sono note con sufficiente chiarezza ed è quindi possibile procedere alla progettazione del banco e dei suoi componenti. Una volta realizzato, si eseguono delle prove sul prototipo per testarne le potenzialità, in particolare si riproduce su banco il profilo di coppia cui lo scanner è soggetto durante le prove dal vivo, con risultati soddisfacenti. Confermata la capacità del banco di simulare queste condizioni, si procede ad un test di fatica su uno scanner commerciale col fine di valutarne l’efficacia, facendo uso delle informazioni circa lo status del campione sulla base delle letture dei sensori integrati.