基于機(jī)器車(chē)爬行掃查的自動(dòng)化超聲TOFD檢測(cè)技術(shù)的研究.pdf

1、包括儲(chǔ)罐和管道等大型焊接結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的重要基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人類(lèi)生活產(chǎn)生巨大的影響。由于焊縫是焊接結(jié)構(gòu)最薄弱部位，易產(chǎn)生缺陷故障，因而對(duì)焊縫質(zhì)量的監(jiān)控一直以來(lái)是無(wú)損檢測(cè)的重要內(nèi)容之一，并針對(duì)焊縫檢測(cè)已專(zhuān)門(mén)發(fā)展了超聲衍射時(shí)差法(TOFD，Time Of Flight Diffraction)成像檢測(cè)技術(shù)，表現(xiàn)出明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。但大型焊接結(jié)構(gòu)的缺陷空間分布較廣，人工往往難以觸及，因而傳統(tǒng)的人工超聲TOFD成像檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用受到

2、極大地限制，必須向自動(dòng)化成像檢測(cè)方向發(fā)展，加之已有的技術(shù)還不能滿(mǎn)足薄層材料焊縫或近表面缺陷檢測(cè)的應(yīng)用需求。基于以上背景，本論文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“圓柱類(lèi)部件高性能自動(dòng)化相控陣超聲成像檢測(cè)理論與技術(shù)的研究”(No.51675480)資助下，提出開(kāi)展基于機(jī)器車(chē)爬行掃查的自動(dòng)化超聲TOFD檢測(cè)技術(shù)的研究。在系統(tǒng)了解超聲TOFD成像檢測(cè)相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，確定面向大型焊接結(jié)構(gòu)的自動(dòng)化超聲TOFD成像檢測(cè)總體技術(shù)方案，完成爬

3、行機(jī)器車(chē)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)以及超聲TOFD檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理和近表面缺陷超聲TOFD成像檢測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)的研究，并基于機(jī)器車(chē)爬行掃查研發(fā)出一套自動(dòng)化超聲TOFD成像檢測(cè)系統(tǒng)。本文主要的研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)在于:
　　第一章，論述大型焊接結(jié)構(gòu)的作用及開(kāi)展焊縫無(wú)損檢測(cè)的重要性，系統(tǒng)總結(jié)超聲TOFD成像檢測(cè)相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)，分析超聲TOFD成像檢測(cè)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)，明確本文的研究方向，并對(duì)各章節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行安排。
　　第二章，分析自動(dòng)化超

4、聲TOFD成像檢測(cè)原理，建立焊縫缺陷定量超聲檢測(cè)的理論基礎(chǔ)，并在明確功能和性能目標(biāo)的基礎(chǔ)上，完成基于機(jī)器車(chē)爬行掃查的自動(dòng)化超聲TOFD檢測(cè)系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)。
　　第三章，完成四輪磁吸附式爬行機(jī)器車(chē)機(jī)械本體以及超聲TOFD探頭壓緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，并對(duì)相關(guān)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。
　　第四章，開(kāi)展面向近表面缺陷的超聲TOFD成像檢測(cè)技術(shù)的研究。利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD，Empirical Mode Decomposi

5、tion)技術(shù)實(shí)現(xiàn)超聲TOFD檢測(cè)信號(hào)的模態(tài)分解，根據(jù)模態(tài)優(yōu)化篩選準(zhǔn)則重構(gòu)分解信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲TOFD檢測(cè)原始信號(hào)的消噪。同時(shí)，結(jié)合隱藏缺陷識(shí)別方法(ESIT,Embedded Signal Identification Technique)，提取缺陷波時(shí)域參數(shù)，實(shí)現(xiàn)近表面缺陷的超聲TOFD成像檢測(cè)。
　　第五章，采用分布式體系結(jié)構(gòu)、模塊化設(shè)計(jì)策略，以多模式通訊總線(xiàn)為信息傳輸橋梁，在重點(diǎn)研發(fā)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控、超聲檢測(cè)和高速通訊等硬件模