复杂结构件壁厚在线超声测量方法及装置

发布时间：2020-07-23 01:06

【摘要】：飞机复杂结构件壁厚是加工质量的一项重要检测指标,对于保证飞机结构件强度、刚度具有重要的作用。目前飞机结构件的壁厚测量主要是手工测量和三坐标测量机测量,手工测量效率低,三坐标测量机存在二次定位误差的问题而难以适应中间加工状态检测,而现有的在线自动测量方式难以适应数控加工中的复杂工况。针对以上问题,本文对非接触式超声测厚技术进行深入研究,主要研究内容如下:(1)设计了非接触式在线水耦合超声测厚装置。在线非接触水耦合超声测厚环境下,初始水流处于紊流非柱状状态,且含有气泡,为超声测厚带来极大挑战。针对以上问题,建立了层流柱状连续性方程,提出了基于分流控制的柱状层流实现方法,设计了非接触式测厚装置结构和超声波的发射与接收的硬件电路。(2)研究了基于小波变换的超声信号去噪方法。针对非接触式超声测厚回波信号中噪声多的问题,采用小波变换的方式去除回波信号中的噪声,研究了不同的小波函数、分解层数、阈值方法时的噪声去除效果,为测厚系统选择了去噪效果较好的参数。(3)研究了考虑复杂结构件局部刚性的超声测厚路径规划方法。针对现有方法生成的检测点难以实现非接触式在线高效超声测厚的问题,建立了零件局部刚性评价标准,研究了考虑零件局部刚性的测量点自动生成方法和超声测厚路径规划方法,从而实现了复杂结构件的非接触式在线高效超声测厚。(4)基于以上研究,开发了非接触式超声测厚系统,并设计了相应的实验进行验证,实验结果表明超声测厚系统可以实现复杂结构件的在线测厚。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V261;TB551
【图文】：

图 2. 9 超声探头选择率为 5MHz，因此，公式（2-7放电时间要远小于脉冲宽度， 50Hz-10KHz，因此，如果以值小于 30K 是可以满足要求的STM32F103 系列的，该芯片正常导通时的电压一般为 5V 以。因此，本课题设计相应的驱动了仿真，仿真结果如图 2.10（驱动电路输出幅值 8V 的方40 正常工作的条件。

）发射电路原理图 （b）图 2. 11 超声发射电路原理图及仿真结果看出，脉冲宽度大致为 340ns，和理论的0V 的高压，在晶振两端产生的电压幅值外部供电高压比较相近，所以上述参数不会对仿真结果产生影响的，即晶振不电阻、电感、电容的串并联，即换能器宽度还是需要以实际为准。即便如此， 的参考指导作用。调节高压源电压，得到实际的高压尖脉尖脉冲可以用来激励超声换能器产生超声

图 4. 1 测厚路径方式 1图 4. 2 测厚路径方式 2测量点自适应生成方法得到的测量点，以最短路规划，以实现飞机结构件在线非接触高效测厚。刚性的测量点自动生成方法件具有壁薄，槽腔多，腹板面积大，刚性弱的特大的影响。由于零件各个位置处的刚性不同，测量点，即测量点的设置需要考虑零件局部刚性。

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本文编号：2766626