大型航空復(fù)雜形狀復(fù)合構(gòu)件自動化超聲無損檢測研究.pdf

1、在航空工業(yè)生產(chǎn)過程中，越來越多地要求對關(guān)鍵部件進行更加有效和準確的無損檢測。在各種各樣的無損檢測技術(shù)中，最適合進行自動化檢測的是超聲檢測技術(shù)。在進行復(fù)雜形狀工件的超聲檢測過程中，出現(xiàn)了兩項關(guān)鍵技術(shù)：（1）要求產(chǎn)生一個合適的三維坐標和矢量序列，使得超聲檢測探頭能夠自動跟蹤復(fù)雜形狀工件的輪廓；（2）要求能夠自動化判讀一維、二維和三維的超聲無損檢測數(shù)據(jù)。 本論文結(jié)合國防型號工程項目“多自由度超聲檢測系統(tǒng)研制”及多項國防型號工程技術(shù)改造

2、項目，以航空工業(yè)中大型復(fù)雜形狀復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件（以下簡稱大型復(fù)雜形狀復(fù)合構(gòu)件）為研究對象，以面向該研究對象的自動化超聲無損檢測為研究內(nèi)容，以提高其超聲檢測時的精度、效率和自動化水平為目的。本論文以“建立一個系統(tǒng)，兩個方面分析和三項關(guān)鍵技術(shù)研究”為主線，展開了與大型航空復(fù)雜形狀復(fù)合構(gòu)件自動化超聲檢測相關(guān)的理論、方法、試驗及其系統(tǒng)實踐等各項研究工作。 首先，論文提出了一種針對復(fù)雜形狀工件無損檢測的通用研究方法，并將該方法應(yīng)用于大型航空

3、復(fù)雜形狀復(fù)合構(gòu)件超聲無損檢測研究中，并提出了一種集超聲仿形測量、曲面建模、路徑受控超聲檢測和檢測數(shù)據(jù)自動判讀于一體的研究策略。試驗結(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精度、效率和自動化水平，具有很好的應(yīng)用推廣價值。 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)檢測特性、影響超聲檢測的主要因素、可能的超聲檢測方法以及超聲檢測數(shù)據(jù)的采集方式等等。并首次分析了針對大型復(fù)雜形狀復(fù)合構(gòu)件的自

4、動化超聲檢測系統(tǒng)實現(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與運動控制卡集成的數(shù)控系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)的軟件構(gòu)成、檢測系統(tǒng)的模型以及檢測系統(tǒng)的控制模式等研究內(nèi)容。系統(tǒng)實踐表明，這兩方面的分析，提高了對研究對象和研究內(nèi)容的認識程度，從而利于研究目標實現(xiàn)，對于檢測方法實現(xiàn)和系統(tǒng)的開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。 再次，論文從系統(tǒng)實現(xiàn)角度研究了三項關(guān)鍵技術(shù)，分別是針對大型復(fù)雜形狀復(fù)合構(gòu)件的自動化高精度超聲仿形測量、自動化

5、超聲無損檢測和自動化超聲無損檢測數(shù)掘判讀的研究，并著重就自動化超聲無損檢測判讀進行了研究。 在自動化高精度超聲仿形測量研究中，對超聲測距中的影響因素及誤差補 償進行了研究，同時研究了基于小波奇異性檢測的高精度超聲測距技術(shù)。對曲面工件超聲仿形測量自動化、大型復(fù)雜形狀復(fù)合構(gòu)件輪廓表面的自動化超聲仿形測量原理、方法和試驗等進行了研究。 在自動化超聲無損檢測研究中，對大型復(fù)雜形狀復(fù)合構(gòu)件的超聲無損檢測的整體方案、具體步驟及

6、其檢測過程自動化等進行研究。整體方案包括模型未知工件檢測和模型已知工件檢測兩方面。檢測具體步驟包括了被檢測工件的定位、探頭檢測軌跡數(shù)學(xué)模型的生成、探頭檢測軌跡生成方法及其數(shù)控多軸聯(lián)動實時插補等內(nèi)容。檢測過程自動化包括自動化超聲波形跟蹤和自動化超聲增益自校正控制。 提出了自動化超聲無損檢測數(shù)據(jù)判讀的概念及其研究總體框架。對自動化超聲無損檢測數(shù)據(jù)判讀中的自動化缺陷檢測、自動化缺陷分類和自動化缺陷定量三項關(guān)鍵技術(shù)進行了理論和試驗研究。