曲面工件超聲自動(dòng)檢測(cè)中若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、超聲無損檢測(cè)技術(shù)在產(chǎn)品全面質(zhì)量控制中占有舉足輕重的作用。對(duì)于具有復(fù)雜形狀的曲面工件，如何提高檢測(cè)時(shí)的精度、效率和自動(dòng)化程度，是超聲檢測(cè)中需要重點(diǎn)考慮的問題。本文結(jié)合曲面工件超聲自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的項(xiàng)目實(shí)際需要和具體實(shí)現(xiàn)方案，對(duì)曲面工件超聲檢測(cè)中的超聲測(cè)量、曲面建模、掃描路徑規(guī)劃以及三維超聲掃描成像等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。 第一章闡述了所研究課題的項(xiàng)目背景及論文研究的重要意義，分析了曲面工件超聲檢測(cè)系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，給

2、出了曲面工件超聲自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方案及論文的主要研究內(nèi)容。 第二章首先建立了曲面工件超聲檢測(cè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，然后對(duì)基于超聲測(cè)距的曲面測(cè)量方法進(jìn)行了研究。對(duì)數(shù)學(xué)模型未知的曲面工件進(jìn)行超聲測(cè)量時(shí)，必須事先估算各測(cè)量點(diǎn)的位置和法矢，針對(duì)此問題，首先建立工件的初始曲面模型，使數(shù)學(xué)模型未知的曲面工件得到一個(gè)近似的數(shù)學(xué)描述，然后用初始曲面模型引導(dǎo)多自由度檢測(cè)機(jī)械手進(jìn)行型面跟蹤測(cè)量。在初始曲面模型的基礎(chǔ)上，提出了一種基于曲面遞規(guī)分割

3、算法的自適應(yīng)采樣路徑生成算法，提高了曲面工件超聲測(cè)量的效率。 第三章對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的曲面建模方法進(jìn)行了研究。針對(duì)不均勻截面線簇曲面生成時(shí)會(huì)造成曲面控制頂點(diǎn)數(shù)量急劇膨脹的問題，提出了一種基于曲線重采樣插值重構(gòu)的B樣條曲面生成方法。該方法首先對(duì)各截面線測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行曲線插值重構(gòu)，并對(duì)所生成曲線用公共節(jié)點(diǎn)矢量進(jìn)行重新采樣，然后用新的采樣點(diǎn)在給定的擬合精度下構(gòu)造出新的具有公共節(jié)點(diǎn)矢量的插值曲線，最后過各新的截面曲線構(gòu)造單向蒙皮曲面。實(shí)例表明，該

4、方法在滿足擬合精度的情況下，能減少曲面重構(gòu)所需的控制頂點(diǎn)數(shù)。 第四章對(duì)曲面工件超聲檢測(cè)路徑規(guī)劃方法進(jìn)行了研究。針對(duì)曲面參數(shù)線分布不均勻時(shí)采用等參數(shù)方法進(jìn)行路徑規(guī)劃會(huì)造成檢測(cè)效率低下的問題，提出了一種非等參數(shù)檢測(cè)路徑規(guī)劃方法，該方法采用近似等弧長的算法對(duì)曲面進(jìn)行非等參數(shù)離散，使各檢測(cè)點(diǎn)之間的弧長間距近似相等、分布更加均勻合理，在避免漏檢的情況下可較好地減少檢測(cè)點(diǎn)數(shù)目；針對(duì)型面跟蹤檢測(cè)時(shí)掃描速度難以提高的問題，提出了一種自動(dòng)分塊檢測(cè)

5、路徑規(guī)劃方法，該方法采用曲面遞歸分割算法將曲面自動(dòng)分割成一系列滿足平坦性要求的子曲面片，然后對(duì)各子曲面片采用平面掃描方式進(jìn)行檢測(cè)。由于在平面掃描過程中探頭不需要調(diào)整入射方向，因此自動(dòng)分塊檢測(cè)方法能以較快的速度進(jìn)行掃描，可較好地提高檢測(cè)效率。 第五章對(duì)曲面工件三維超聲掃描成像方法和超聲圖像的壓縮處理方法進(jìn)行了研究。首先采用基于掃描線的三角網(wǎng)格劃分方法生成曲面三維超聲圖像的離散網(wǎng)格模型，并對(duì)曲面工件三維超聲掃描成像的基本過程進(jìn)行了介