煤矿机械回转类零件缺陷超声自动检测系统研制

论文摘要

回转类零件在煤矿机械中有着大量应用,其质量直接影响着煤矿设备的安全运行。超声检测作为一种重要的无损检测方法,被广泛应用于工业产品质量控制和在役设备安全监测中。目前对于回转类零件超声检测普遍采用手动检测,存在效率低、漏检、检测结果不准确等缺点。因此,研制一种回转类零件超声自动检测系统具有重要意义。本文以系统集成思想为指导,以数字超声探伤仪为基础,借助于机电一体化技术、超声成像技术、虚拟仪器技术等,开发了一种回转类零件超声自动检测系统。该系统能够进行超声A、B、C、D、P扫描成像,具有数据处理和存储、缺陷定位等功能,实现了回转类零件检测的数字化、自动化和图像化。开发的自动扫查装置和控制系统,可根据检测参数对扫查路径进行自动规划,实现工件快速、全面扫查;设计了浮动探头夹持器,保证了探头与工件表面的良好接触。研究了斜探头超声扫描成像的原理和方法,解决了超声扫描成像软件实现的关键技术问题,按照超声波的入射方向搜索像素单元,并利用线性插值算法将非等分辨率的图像转换为等分辨率的图像,实现了斜探头超声B扫描图像的校正,提高了斜探头B扫描图像的易读性。以B扫描图像校正为基础,可实现超声斜探头D扫描和P扫描成像,并可获取缺陷的大小和位置等信息。基于LabWindows/CVI软件平台,在回转类零件超声自动检测软件开发过程中利用了多线程技术,保证了探头运动的可靠性及数据采集的实时性、图像生成的快速性。对超声数据进行编码存储,实现了超声数据的离线分析和图像重构,并可回放各检测点处A扫描波形和回波幅值。还可以进行多断层C扫描成像,多截面B、D扫描成像。通过对缺陷回波信号进行去噪,有效抑制电磁干扰和点状噪声的影响,提高了缺陷定位、定量的准确性和可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题的背景及研究的意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 超声检测技术
• 1.2.2 超声信号分析技术
• 1.3 课题研究内容
• 2 超声成像原理
• 2.1 超声声场
• 2.1.1 圆盘声源的声场
• 2.1.2 斜探头横波声场
• 2.2 超声及超声成像方法
• 2.2.1 超声A 扫描成像
• 2.2.2 超声B 扫描成像
• 2.2.3 超声C 扫描成像
• 2.2.4 超声D 扫描成像
• 2.2.5 超声 P 扫描成像
• 2.3 斜探头检测原理
• 2.3.1 斜探头选择
• 2.3.2 斜探头校正
• 2.4 检测策略
• 2.5 本章小结
• 3 回转类零件检测系统设计
• 3.1 系统总体方案
• 3.2 硬件系统
• 3.2.1 自动扫描装置
• 3.2.2 浮动探头夹持器的设计
• 3.2.3 运动控制系统
• 3.2.4 超声数据采集系统
• 3.3 系统软件
• 3.3.1 虚拟仪器技术和LabWindows/CVI 软件的特点
• 3.3.2 系统软件功能模块设计
• 3.4 本章小结
• 4 回转类零件超声成像关键技术
• 4.1 超声图像显示模式
• 4.2 超声成像技术的研究
• 4.2.1 斜探头超声B 扫描成像
• 4.2.2 斜探头超声C 扫描成像
• 4.2.3 斜探头超声D 扫描成像
• 4.2.4 斜探头超声P 扫描成像
• 4.3 多线程技术在系统中的应用
• 4.3.1 多线程的特点
• 4.3.2 LabWindows/CVI 环境下多线程设计
• 4.4 超声数据存储
• 4.4.1 动态内存分配技术
• 4.4.2 内存块复制技术
• 4.4.3 二进制流文件读写技术
• 4.5 软件功能验证
• 4.6 本章小结
• 5 超声信号处理及缺陷分析
• 5.1 超声信号噪声的来源及特点
• 5.2 脉冲噪声的消除
• 5.3 缺陷定位方法
• 5.4 缺陷定量方法
• 5.5 实验验证
• 5.6 本章小结
• 6 结论
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录