曲面工件超聲自動檢測中若干關鍵技術研究.pdf

1、超聲無損檢測技術在產品全面質量控制中占有舉足輕重的作用。對于具有復雜形狀的曲面工件，如何提高檢測時的精度、效率和自動化程度，是超聲檢測中需要重點考慮的問題。本文結合曲面工件超聲自動檢測系統(tǒng)的項目實際需要和具體實現(xiàn)方案，對曲面工件超聲檢測中的超聲測量、曲面建模、掃描路徑規(guī)劃以及三維超聲掃描成像等關鍵技術進行了系統(tǒng)深入的研究。 第一章闡述了所研究課題的項目背景及論文研究的重要意義，分析了曲面工件超聲檢測系統(tǒng)及其相關技術的研究現(xiàn)狀，給

2、出了曲面工件超聲自動檢測系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方案及論文的主要研究內容。 第二章首先建立了曲面工件超聲檢測機器人的運動學模型，然后對基于超聲測距的曲面測量方法進行了研究。對數(shù)學模型未知的曲面工件進行超聲測量時，必須事先估算各測量點的位置和法矢，針對此問題，首先建立工件的初始曲面模型，使數(shù)學模型未知的曲面工件得到一個近似的數(shù)學描述，然后用初始曲面模型引導多自由度檢測機械手進行型面跟蹤測量。在初始曲面模型的基礎上，提出了一種基于曲面遞規(guī)分割

3、算法的自適應采樣路徑生成算法，提高了曲面工件超聲測量的效率。 第三章對測量數(shù)據的曲面建模方法進行了研究。針對不均勻截面線簇曲面生成時會造成曲面控制頂點數(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的B樣條曲面生成方法。該方法首先對各截面線測量點進行曲線插值重構，并對所生成曲線用公共節(jié)點矢量進行重新采樣，然后用新的采樣點在給定的擬合精度下構造出新的具有公共節(jié)點矢量的插值曲線，最后過各新的截面曲線構造單向蒙皮曲面。實例表明，該

4、方法在滿足擬合精度的情況下，能減少曲面重構所需的控制頂點數(shù)。 第四章對曲面工件超聲檢測路徑規(guī)劃方法進行了研究。針對曲面參數(shù)線分布不均勻時采用等參數(shù)方法進行路徑規(guī)劃會造成檢測效率低下的問題，提出了一種非等參數(shù)檢測路徑規(guī)劃方法，該方法采用近似等弧長的算法對曲面進行非等參數(shù)離散，使各檢測點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點數(shù)目；針對型面跟蹤檢測時掃描速度難以提高的問題，提出了一種自動分塊檢測

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分割成一系列滿足平坦性要求的子曲面片，然后對各子曲面片采用平面掃描方式進行檢測。由于在平面掃描過程中探頭不需要調整入射方向，因此自動分塊檢測方法能以較快的速度進行掃描，可較好地提高檢測效率。 第五章對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行了研究。首先采用基于掃描線的三角網格劃分方法生成曲面三維超聲圖像的離散網格模型，并對曲面工件三維超聲掃描成像的基本過程進行了介