复合材料曲面工件双机械手超声无损检测技术

发布时间：2017-06-05 02:10

  本文关键词：复合材料曲面工件双机械手超声无损检测技术，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国国防工业尤其是航空航天工业的快速发展,复合材料应用越来越广泛。但是加工制造过程中,受客观因素的影响,这些工件难以避免出现孔隙、分层、夹杂和裂纹等缺陷,此类缺陷的存在严重影响工件结构力学性能和安全可靠性。目前超声无损检测是检测其内部缺陷的主要手段。传统的人工检测方式存在不直观、判伤难、记录不便和人为影响大等缺点,不可避免的存在漏检现象,探伤质量不稳定;多轴联动水浸式超声无损检测机械系统虽然可以实现自动检测,但是受制于水槽空间有限,不能对各类工件实现灵活的检测。本文采用六自由度关节机器手并对其中一个机械手添加扩展轴的方式可以实现空间里任意位姿的运动,有效解决各类复合材料曲面工件的检测难题。本文主要研究内容分为三个部分,一是扩展轴的结构设计;二是开放式曲面工件、半封闭回转体曲面工件及半封闭非回转体曲面工件扫查策略与轨迹生成;三是回转体曲面工件圆弧部分轨迹修正。
【关键词】：双机械手 超声无损检测 扩展轴 复杂曲面扫查 轨迹修正
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP241;TB559
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 论文研究意义10
• 1.2 超声无损检测发展现状10-11
• 1.3 曲面工件超声检测发展现状11-13
• 1.4 机器人检测技术发展现状13-14
• 1.5 论文研究内容14-16
• 第2章 超声检测原理16-26
• 2.1 超声检测基本原理16-18
• 2.1.1 超声反射检测法的基本原理16-17
• 2.1.2 超声透射检测法的基本原理17
• 2.1.3 超声反射检测法和超声透射检测法各要素对比17-18
• 2.2 复合材料内超声传播的特点18-21
• 2.2.1 超声波在复合材料中传播原理19-20
• 2.2.2 超声波在复合材料中的传播特性20-21
• 2.3 曲面工件的超声透射检测法21-24
• 2.3.1 超声波入射到曲面工件上的反射和透射原理21-23
• 2.3.2 曲面工件超声透射检测法的特点23-24
• 2.4 本章小结24-26
• 第3章 双机械手及扩展轴超声无损检测系统26-40
• 3.1 硬件系统26-35
• 3.1.1 双机械手系统27-30
• 3.1.2 外部扩展轴系统30-32
• 3.1.3 超声收发采集系统32-34
• 3.1.4 水耦合系统34-35
• 3.2 软件系统35-38
• 3.2.1 上位机软件35-36
• 3.2.2 下位机软件36-38
• 3.3 本章小结38-40
• 第4章 延长杆的设计40-50
• 4.1 加持延长杆的机械手转动惯量与转矩分析40-43
• 4.1.1 延长杆等效到机械手第五轴转动惯量和转矩计分析41-42
• 4.1.2 延长杆等效到机械手第六轴转动惯量和转矩计分析42
• 4.1.3 检测回转体与非回转体延长杆长度最佳值42-43
• 4.2 延长杆传动方案研究43-49
• 4.2.1 同步带传动方案43-44
• 4.2.2 锥齿轮传动方案44-47
• 4.2.3 电机前置谐波减速器传动方案47-49
• 4.3 本章小结49-50
• 第5章 复合材料曲面工件超声检测过程关键技术50-64
• 5.1 不同类型工件的扫查策略与轨迹规划50-54
• 5.1.1 小曲率开放式工件扫查策略与轨迹规划50-51
• 5.1.2 回转体工件扫查策略与轨迹规划51-52
• 5.1.3 非回转体工件扫查策略与轨迹规划52-54
• 5.2 轨迹修正54-55
• 5.3 机械手姿态变换方法55-60
• 5.3.1 机械手四个重要坐标系55-56
• 5.3.2 机械手姿态变换56-60
• 5.4 双机械手及扩展轴检测系统运动参数分配60-61
• 5.4.1 检测回转体工件系统运动参数分配60-61
• 5.4.2 检测非回转体工件系统运动参数分配61
• 5.5 双机械手与扩展轴运动同步61-63
• 5.6 本章小结63-64
• 第6章 变厚度复合材料曲面工件扫查轨迹修正64-70
• 6.1 超声测距原理64-65
• 6.2 数据采集65-66
• 6.3 数据处理66-67
• 6.4 曲面轨迹修正67-68
• 6.5 本章小结68-70
• 第7章 实验验证70-76
• 7.1 检测步骤70-72
• 7.1.1 启动设备70
• 7.1.2 校准坐标系70-71
• 7.1.3 轨迹生成71
• 7.1.4 轨迹点导入71-72
• 7.1.5 设置扫查参数并开始扫查72
• 7.1.6 保存数据并进行后处理72
• 7.2 检测结果72-75
• 7.3 本章小结75-76
• 总结与展望76-78
• 参考文献78-81
• 攻读学位期间研究成果清单81-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王军锋;唐宏;;伺服电机选型的原则和注意事项[J];装备制造技术;2009年11期

2 李江雄,柯映林,程耀东;基于实物的复杂曲面产品反求工程中的CAD建模技术[J];中国机械工程;1999年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 邹小兵;移动机器人原型的控制系统设计与环境建模研究[D];中南大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 庄小红;等效椭圆谐波齿轮减速器的研究[D];重庆大学;2008年

  本文关键词：复合材料曲面工件双机械手超声无损检测技术，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：422676