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《浙江大学》 2011年
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多自由度超声自动检测系统若干检测问题的研究

涂春磊  
【摘要】:随着现代工业尤其航天航空工业的发展,具有复杂曲面、厚截面工件的检测越来越多,对检测精度、检测速度以及可靠性的要求也越来越高。本文结合多自由度超声自动检测实验系统项目,围绕系统实际检测过程中的相关问题展开。针对具有曲面外型的复杂工件检测时,超声探头位姿误差影响检测精度的问题。从系统运动学及误差的角度出发,分析误差产生的原因、建立误差模型、提出误差补偿方法,为曲面工件自动连续检测扫描提供准确的控制参数以提高检测的精度。针对厚截面工件检测时,检测快速性和深度方向上检测灵敏度及分辨率均匀性的问题。从检测方法优化的角度出发,对超声相控阵动态深度聚焦扫描方法进行优化研究,为厚截面工件快速检测提供更优化的检测方法以提高该类工件检测的快速性和准确性。 第一章首先,阐明了论文的课题背景和研究意义;然后,介绍了国内外超声检测自动化技术、检测机器人系统位姿误差补偿方法以及超声相控阵技术与应用的研究现状;最后,介绍了论文的主要研究内容和各个章节具体安排。 第二章主要阐述了常规超声检测的基本原理和方法、超声相控阵检测原理以及本文研究的多自由度超声自动检测系统的总体结构。 第三章首先,利用D-H法对多自由度超声自动检测系统进行运动学分析,建立相应的运动学模型;其次,分析误差的原因,基于矩阵微分原理建立误差模型;然后,根据超声自动检测系统的特点,提出基于机器人多关节摄动补偿模型逆向求解标定误差参数的方法,实现系统位姿误差补偿以提高检测精度;最后,通过螺旋桨曲面工件的检测实验验证该方法的有效性。 第四章首先,介绍超声相控阵动态聚焦扫描方法基本原理以及在厚截面工件检测中的应用;然后,结合超声相控阵检测的特点,基于惠更斯原理提出多焦点聚焦发射声场的方法,用于改善检测深度方向上灵敏度和分辨率的均匀性,并对线性阵列聚焦发射声场进行仿真得到相应的轴向声压分布。最后,通过对厚截面试块超声相控阵动态深度聚焦扫描检测的实验验证该方法的有效性。 第五章对全文的工作进行了回顾与总结,归纳出论文的不足之处,并对将来进一步的研究工作做出展望。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH878.2

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