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《浙江大学》 2004年
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数字化超声检测系统及关键技术研究

吴瑞明  
【摘要】:提高超声检测时的精度和自动化程度,是超声检测中研究的热点问题。以 超声卡为硬件基础的数字化系统,能够实现超声检测的图像化和智能化,为缺 陷识别和可靠性研究提供数据支持。以伺服控制为核心的机器人系统,结合相 应的误差补偿和控制策略实现了超声检测的自动化。论文所依赖的课题“棒材 水浸超声自动检测系统”是在“型号工程超声检测系统研制”技术基础上独立 开发的完全自主产权的多功能超声扫查系统。 首先,分析了数字化超声检测系统研究的现状,结合先进制造技术和课题 研究的背景,阐述了论文研究的重要意义,并给出数字化超声自动检测的具体 实现方案和论文的框架。 第二章讨论了超声检测数字化的特点,建立以多通道超声卡为核心的超声 检测模型。在数字化的基础上,阐述了超声检测建模技术。探讨了超声检测系 统的分层技术和工艺流程的模板化技术。 第三章建立了超声检测系统的运动学模型和控制策略,结合多轴超声检测 机器人,对控制系统进行了运动学分析,结合超声检测系统的特点提出机器人 误差补偿方法。针对超声检测现场控制的特点,提出了一种DCS和FCS混合 控制系统,并对超声检测机器人的容错技术做了分析。 第四章介绍超声缺陷的定性和定量分析。对超声检测的声图像处理方法与 频谱分析技术进行了论述。通过引入超声可视化的概念,基于超声检测数据的 数字化,提出了一般超声图像处理的组合成像技术和缺陷识别技术,建立了虚 拟超声频谱分析仪模型。 第五章提出了虚拟超声检测的概念,分析了虚拟超声检测的特点、包含的 内容、达到的目的,并且阐述了虚拟超声检测的数据重构、虚拟超声检测与虚 拟现实技术、虚拟仪器技术、科学计算可视化技术的关系。基于超声检测的高 速采样和运动点位历史数据,通过超声可视化、虚拟仪器技术重建超声检测的 过程,提出了一种经济实用的虚拟超声检测模型。通过虚拟超声检测,提高超 声检测的可靠性。 第六章从超声检测的硬仿形和软仿形两个方面介绍了棒材超声检测的仿形 测量技术,并且给出了过渡圆弧扫查路径规划的初始点自适应加密算法。结合 航空棒材,给出了一个利用系统进行超声仿形测量的完整应用实例。简要介绍 了复合材料的穿透法超声检测过程和仿形测量技术。 第七章针对多试件超声检测图像的特殊性,通过分析图像的特点,采用基 于超声视觉的多图像平均方法建立灰度图和二值图像双模板图像,使用二值图
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