大型航空復(fù)雜形狀復(fù)合構(gòu)件自動(dòng)化超聲無(wú)損檢測(cè)研究.pdf

1、在航空工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，越來(lái)越多地要求對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行更加有效和準(zhǔn)確的無(wú)損檢測(cè)。在各種各樣的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中，最適合進(jìn)行自動(dòng)化檢測(cè)的是超聲檢測(cè)技術(shù)。在進(jìn)行復(fù)雜形狀工件的超聲檢測(cè)過(guò)程中，出現(xiàn)了兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：（1）要求產(chǎn)生一個(gè)合適的三維坐標(biāo)和矢量序列，使得超聲檢測(cè)探頭能夠自動(dòng)跟蹤復(fù)雜形狀工件的輪廓；（2）要求能夠自動(dòng)化判讀一維、二維和三維的超聲無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)。 本論文結(jié)合國(guó)防型號(hào)工程項(xiàng)目“多自由度超聲檢測(cè)系統(tǒng)研制”及多項(xiàng)國(guó)防型號(hào)工程技術(shù)改造

2、項(xiàng)目，以航空工業(yè)中大型復(fù)雜形狀復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件（以下簡(jiǎn)稱大型復(fù)雜形狀復(fù)合構(gòu)件）為研究對(duì)象，以面向該研究對(duì)象的自動(dòng)化超聲無(wú)損檢測(cè)為研究?jī)?nèi)容，以提高其超聲檢測(cè)時(shí)的精度、效率和自動(dòng)化水平為目的。本論文以“建立一個(gè)系統(tǒng)，兩個(gè)方面分析和三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)研究”為主線，展開(kāi)了與大型航空復(fù)雜形狀復(fù)合構(gòu)件自動(dòng)化超聲檢測(cè)相關(guān)的理論、方法、試驗(yàn)及其系統(tǒng)實(shí)踐等各項(xiàng)研究工作。 首先，論文提出了一種針對(duì)復(fù)雜形狀工件無(wú)損檢測(cè)的通用研究方法，并將該方法應(yīng)用于大型航空

3、復(fù)雜形狀復(fù)合構(gòu)件超聲無(wú)損檢測(cè)研究中，并提出了一種集超聲仿形測(cè)量、曲面建模、路徑受控超聲檢測(cè)和檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)判讀于一體的研究策略。試驗(yàn)結(jié)果表明該研究策略可以顯著提高大型復(fù)雜形狀工件的超聲檢測(cè)精度、效率和自動(dòng)化水平，具有很好的應(yīng)用推廣價(jià)值。 其次，論文首次系統(tǒng)且深入的分析了大型航空復(fù)雜形狀復(fù)合構(gòu)件的應(yīng)用類型、聲學(xué)檢測(cè)特性、影響超聲檢測(cè)的主要因素、可能的超聲檢測(cè)方法以及超聲檢測(cè)數(shù)據(jù)的采集方式等等。并首次分析了針對(duì)大型復(fù)雜形狀復(fù)合構(gòu)件的自

4、動(dòng)化超聲檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，包括系統(tǒng)的總體構(gòu)成、IPC與可編程超聲卡集成的數(shù)控系統(tǒng)、IPC與運(yùn)動(dòng)控制卡集成的數(shù)控系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)的軟件構(gòu)成、檢測(cè)系統(tǒng)的模型以及檢測(cè)系統(tǒng)的控制模式等研究?jī)?nèi)容。系統(tǒng)實(shí)踐表明，這兩方面的分析，提高了對(duì)研究對(duì)象和研究?jī)?nèi)容的認(rèn)識(shí)程度，從而利于研究目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。 再次，論文從系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)角度研究了三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，分別是針對(duì)大型復(fù)雜形狀復(fù)合構(gòu)件的自動(dòng)化高精度超聲仿形測(cè)量、自動(dòng)化

5、超聲無(wú)損檢測(cè)和自動(dòng)化超聲無(wú)損檢測(cè)數(shù)掘判讀的研究，并著重就自動(dòng)化超聲無(wú)損檢測(cè)判讀進(jìn)行了研究。 在自動(dòng)化高精度超聲仿形測(cè)量研究中，對(duì)超聲測(cè)距中的影響因素及誤差補(bǔ) 償進(jìn)行了研究，同時(shí)研究了基于小波奇異性檢測(cè)的高精度超聲測(cè)距技術(shù)。對(duì)曲面工件超聲仿形測(cè)量自動(dòng)化、大型復(fù)雜形狀復(fù)合構(gòu)件輪廓表面的自動(dòng)化超聲仿形測(cè)量原理、方法和試驗(yàn)等進(jìn)行了研究。 在自動(dòng)化超聲無(wú)損檢測(cè)研究中，對(duì)大型復(fù)雜形狀復(fù)合構(gòu)件的超聲無(wú)損檢測(cè)的整體方案、具體步驟及

6、其檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)化等進(jìn)行研究。整體方案包括模型未知工件檢測(cè)和模型已知工件檢測(cè)兩方面。檢測(cè)具體步驟包括了被檢測(cè)工件的定位、探頭檢測(cè)軌跡數(shù)學(xué)模型的生成、探頭檢測(cè)軌跡生成方法及其數(shù)控多軸聯(lián)動(dòng)實(shí)時(shí)插補(bǔ)等內(nèi)容。檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)化包括自動(dòng)化超聲波形跟蹤和自動(dòng)化超聲增益自校正控制。 提出了自動(dòng)化超聲無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)判讀的概念及其研究總體框架。對(duì)自動(dòng)化超聲無(wú)損檢測(cè)數(shù)據(jù)判讀中的自動(dòng)化缺陷檢測(cè)、自動(dòng)化缺陷分類和自動(dòng)化缺陷定量三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了理論和試驗(yàn)研究。