曲面合金材料构件超声自动检测系统研究

论文摘要

合金构件一般将毛坯料温挤成形的,具有着强度高、硬度高、密度小等特点,在现代武器中得到广泛的应用。在其成形过程中,会产生不同类型的缺陷,这些缺陷直接会影响其产品质量,因此在加工之前,有必要对其进行缺陷检测,本课题以曲面合金构件为研究对象,利用超声波为检测手段,研发出一套针对曲面结构构件超声自动检测系统,课题的研究对此类结构产品的检测具有一定的应用价值。本文针对曲面合金构件结构的复杂性,分析了不同结构的超声检测原理以及可能影响系统精度和灵敏度的因素;根据检测对象的要求,确定了系统的技术指标,提出了自动检测系统的总体方案,设计了多自由度自动检测系统结构;研究了超声探头在自动检测过程中的运动轨迹,分析了运动误差对检测精度的影响,给出了误差补偿方法;设计了完整的检测流程图,并采用VC++实现了检测过程的控制和数据采集、信号放大、回波图像显示功能;针对系统的电磁干扰问题,分析了瞬态电噪声干扰的特点,采用屏蔽和多点接地方式,有效地抑制了电磁干扰。最后,对含有人工缺陷的某种构件进行整体的自动检测,通过C扫描的方式对其进行图像重构,准确地给出了所作缺陷的个数,直观地判定出缺陷的位置、形状等信息。自动检测系统的结果表明了,其检测的分辨率达到2mm×2mm,且系统的缺陷检出率达到98%。为进一步证明系统检测结果的可靠性,对上述构件进行X射线进行对比试验,发现检测结果是一致的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景、意义及来源
• 1.2 曲面构件超声检测技术研究进展
• 1.2.1 合金材料构件检测现状
• 1.2.2 复杂构件超声自动检测技术研究现状
• 1.3 论文研究的主要内容
• 第二章 曲面合金材料构件超声检测原理
• 2.1 曲面合金材料构件的结构特点
• 2.2 曲面合金材料构件缺陷检测原理
• 2.2.1 构件的细端实心体超声检测原理和实验结果
• 2.2.2 构件的粗端开口部分超声检测原理和实验结果
• 2.2.3 构件的曲面部分超声检测原理和实验结果
• 2.3 曲面构件超声检测方法
• 2.3.1 超声探头方向要求
• 2.3.2 探头扫查方式
• 2.3.3 探头检测轨迹
• 2.3.4 超声探头选择
• 2.3.5 耦合方式的选择
• 2.3.6 材料声速的测定
• 2.3.7 缺陷特征信号提取
• 2.4 曲面合金材料构件超声自动检测系统的总体方案
• 2.4.1 构件自动检测系统的技术指标
• 2.4.2 总体控制方案
• 2.5 本章小结
• 第三章 超声自动检测系统实现
• 3.1 检测控制系统结构组成
• 3.1.1 检测控制系统总体结构
• 3.1.2 多自由度自动检测系统结构
• 3.1.3 检测系统工作过程分析
• 3.2 误差对构件结构检测的影响
• 3.2.1 检测路径的形成
• 3.2.2 误差对检测回波的影响
• 3.2.3 误差补偿
• 3.3 检测系统软件设计
• 3.3.1 系统软件设计要求
• 3.3.2 系统软件功能组成
• 3.3.3 系统软件的窗口设计
• 3.3.4 系统软件流程图
• 3.3.5 软件界面及功能简介
• 3.4 系统的抗干扰
• 3.4.1 系统的干扰源
• 3.4.2 系统的降噪措施
• 3.5 本章小结
• 第四章 检测系统的性能测试
• 4.1 系统的可靠性分析
• 4.1.1 工件尾端缺陷检测试验
• 4.1.2 工件弧面处缺陷检测试验
• 4.1.3 工件口端缺陷检测试验
• 4.2 系统的准确性分析
• 4.3 对比试验
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和研究成果
• 致谢