大型航空复杂形状复合构件自动化超声无损检测研究

论文题目: 大型航空复杂形状复合构件自动化超声无损检测研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 机械制造及其自动化

作者: 杨辰龙

导师: 周晓军

关键词: 超声检测,自动化,复杂形状,复合材料,结构件,超声测距,仿形测量,路径受控,轮廓跟踪,小波包分析,数据判读,缺陷检测,缺陷分类,缺陷定量

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 在航空工业生产过程中，越来越多地要求对关键部件进行更加有效和准确的无损检测。在各种各样的无损检测技术中，最适合进行自动化检测的是超声检测技术。在进行复杂形状工件的超声检测过程中，出现了两项关键技术：(1)要求产生一个合适的三维坐标和矢量序列，使得超声检测探头能够自动跟踪复杂形状工件的轮廓；(2)要求能够自动化判读一维、二维和三维的超声无损检测数据。 本论文结合国防型号工程项目“多自由度超声检测系统研制”及多项国防型号工程技术改造项目，以航空工业中大型复杂形状复合材料结构件(以下简称大型复杂形状复合构件)为研究对象，以面向该研究对象的自动化超声无损检测为研究内容，以提高其超声检测时的精度、效率和自动化水平为目的。本论文以“建立一个系统，两个方面分析和三项关键技术研究”为主线，展开了与大型航空复杂形状复合构件自动化超声检测相关的理论、方法、试验及其系统实践等各项研究工作。 首先，论文提出了一种针对复杂形状工件无损检测的通用研究方法，并将该方法应用于大型航空复杂形状复合构件超声无损检测研究中，并提出了一种集超声仿形测量、曲面建模、路径受控超声检测和检测数据自动判读于一体的研究策略。试验结果表明该研究策略可以显著提高大型复杂形状工件的超声检测精度、效率和自动化水平，具有很好的应用推广价值。 其次，论文首次系统且深入的分析了大型航空复杂形状复合构件的应用类型、声学检测特性、影响超声检测的主要因素、可能的超声检测方法以及超声检测数据的采集方式等等。并首次分析了针对大型复杂形状复合构件的自动化超声检测系统实现方法，包括系统的总体构成、IPC与可编程超声卡集成的数控系统、IPC与运动控制卡集成的数控系统、检测系统的软件构成、检测系统的模型以及检测系统的控制模式等研究内容。系统实践表明，这两方面的分析，提高了对研究对象和研究内容的认识程度，从而利于研究目标实现，对于检测方法实现和系统的开发具有重要的指导意义。 再次，论文从系统实现角度研究了三项关键技术，分别是针对大型复杂形状复合构件的自动化高精度超声仿形测量、自动化超声无损检测和自动化超声无损检测数据判读的研究，并着重就自动化超声无损检测判读进行了研究。 在自动化高精度超声仿形测量研究中，对超声测距中的影响因素及误差补

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 论文研究的意义

1.2.1 项目背景

1.2.2 论文的研究意义

1.3 相关技术的文献综述

1.3.1 复合材料结构件在航空工业中的应用

1.3.2 大型复杂形状复合构件超声检测技术的国内外研究现状

1.4 本论文的主要研究内容

1.4.1 复杂形状工件无损检测通用研究方法

1.4.2 本论文主要研究内容

1.5 本章小结

第二章 大型复杂形状复合构件超声检测理论分析

2.1 引言

2.2 大型复杂形状复合构件

2.2.1 大型复杂形状复合构件主要类型

2.2.2 大型复杂形状复合构件人工模拟缺陷制作及验收

2.3 大型复杂形状复合构件的超声检测理论分析

2.3.1 超声检测通用要求

2.3.2 检测影响因素

2.4 大型复杂形状复合构件的超声检测方法

2.4.1 两种常用的检测方法

2.5 大型复杂形状复合构件超声检测数据分析

2.5.1 数据类型、特点及组织形式

2.5.2 数据的获取方式

2.6 本章小结

第三章 大型复杂形状复合构件自动化超声检测系统

3.1 引言

3.2 系统分析

3.2.1 总体框架构成

3.2.2 IPC与超声卡集成的数控系统

3.2.3 IPC与运动控制卡集成的数控系统

3.2.4 系统软件构成分析

3.3 检测系统模型与控制模式分析

3.3.1 检测系统模型分析

3.3.2 检测系统控制模式分析

3.4 本章小结

第四章 自动化高精度超声仿形测量理论与试验研究

4.1 引言

4.2 高精度超声测距研究

4.2.1 超声测距原理

4.2.2 超声测距中影响因素分析及误差补偿研究

4.2.3 基于小波分析的高精度超声测距TOF估计试验研究

4.3 大型复杂形状复合构件自动化超声仿形测量研究

4.3.1 曲面构件超声仿形测量自动化

4.3.2 大型复杂形状复合构件自动化超声仿形测量

4.3.3 大型复杂形状复合构件超声仿形测量试验研究

4.4 本章小结

第五章 自动化超声无损检测理论与试验研究

5.1 引言

5.2 大型复杂形状复合构件自动化超声无损检测方案和步骤

5.2.1 大型复杂形状复合构件自动化超声无损检测整体方案

5.2.2 大型复杂形状复合构件自动化超声无损检测具体步骤

5.3 大型复杂形状复合构件超声无损检测自动化研究

5.3.1 自动化超声波形跟踪研究

5.3.2 自动化超声增益自校正控制研究

5.4 大型复杂形状复合构件自动化超声无损检测试验研究

5.5 本章小结

第六章 自动化超声无损检测数据判读理论与试验研究

6.1 引言

6.2 自动化超声无损检测数据判读研究

6.2.1 自动化超声无损检测数据判读

6.2.2 自动化超声无损检测数据判读研究框架

6.3 自动化缺陷检测研究

6.3.1 基于解卷积技术的缺陷检测研究

6.3.2 一维检测数据自动化缺陷检测试验研究

6.4 自动化缺陷分类研究

6.4.1 小波包分解与人工免疫识别

6.4.2 基于小波包免疫系统的一维检测数据自动化缺陷分类研究

6.5 自动化缺陷定量研究

6.5.1 基于模型计算的缺陷定量化研究

6.5.2 基于主元分析和模糊推理的检测数据自动缺陷定量研究

6.6 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

附录A

攻读博士学位期间发表的学术论文及科研情况

致谢

发布时间: 2006-11-22

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