基于机械手的叶片扫查超声检测技术

发布时间：2017-09-12 15:25

  本文关键词：基于机械手的叶片扫查超声检测技术

  更多相关文章： 叶片 超声检测 机械手 轨迹规划 同步触发技术

【摘要】：随着现代工业技术尤其航天航空工业的发展,对航空发动机叶片等复杂曲面工件的质量检测要求越来越严格。研究和开发效率高、精度高、适用范围广的自动化超声检测系统是一个前沿课题。本文结合超声波检测、机械手运动控制、数控加工仿真等技术,以航空发动机叶片为主要研究对象,开展了曲面工件自动化检测系统的研究,对系统研制过程中的曲面轨迹规划、机械手运动数据点的获取、同步触发、检测路径正确性验证等关键技术进行了详细的探讨。第一章阐述了论文研究的背景以及意义。对复杂曲面自动化超声检测技术的国内外发展现状进行了综述,分析了目前所存在的主要问题,最后说明了论文的主要工作内容及章节安排。第二章介绍系统构成及工作原理。先简单描述了超声波在曲面工件界面垂直入射的传播特性,然后论述了超声检测的基本原理,并对超声检测过程中常用的脉冲反射法和脉冲透射法的检测原理进行了介绍,最后提出一种针对叶片扫查的自动化检测方案。第三章扫查系统的详细设计。本章主要从扫查系统的硬件部分设计和软件部分设计两个方面来详细阐述。第四章对机械手的运动控制技术进行了研究。本章结合超声无损检测的特点,主要从复杂曲面的轨迹规划和超声检测机械手位姿转换方法两个方面介绍。第五章阐述了超声回波信号与机械手位置信息的同步采集技术,包括机械手控制器的下位机编程、工控机采集系统的上位机编程、上位机与下位机的通信方法以及机械手运动点位信息和超声采集信号的同步问题。第六章自动化超声检测系统试验与结果分析。介绍了超声检测路径正确性验证技术;对检测系统的稳定性进行测试;实现机械手位姿与曲面工件模型的逆变换,对多个曲面工件进行检测,验证该系统的实用性。最后,对全文的工作进行了回顾与总结,归纳出论文的不足之处,并对将来进一步工作做出展望。
【关键词】：叶片 超声检测 机械手 轨迹规划 同步触发技术
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V263
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 选题的背景及研究的意义11-13
• 1.1.1 引言11-12
• 1.1.2 课题的研究背景12
• 1.1.3 课题的研究意义12-13
• 1.2 超声无损检测技术的发展13
• 1.3 复杂曲面超声检测技术的国内外发展现状13-14
• 1.3.1 国外复杂曲面超声检测技术的发展状况13-14
• 1.3.2 国内复杂曲面超声检测技术的发展状况14
• 1.4 论文的主要研究内容14-16
• 第二章 系统构成及工作原理16-23
• 2.1 超声波在曲面工件界面垂直入射的传播特性16-17
• 2.2 超声检测原理与方法17-19
• 2.2.1 超声脉冲透射法的基本原理17-18
• 2.2.2 超声脉冲反射法的基本原理18-19
• 2.3 激光超声检测原理与方法19-20
• 2.4 基于机械手的叶片扫查方案设计20-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第三章 扫查系统的详细设计23-41
• 3.1 引言23
• 3.2 机械手自动检测系统的硬件设计23-32
• 3.2.1 机械手扫查运动系统24-26
• 3.2.2 超声信号采集系统26-28
• 3.2.3 检测与控制辅助系统28-32
• 3.3 机械手自动检测系统的软件设计32-40
• 3.3.1 上位机软件系统33-36
• 3.3.2 下位机软件系统36-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 机械手的扫查轨迹控制技术41-59
• 4.1 引言41
• 4.2 基于CAD模型的复杂曲面轨迹规划研究41-45
• 4.2.1 基于CAD模型的路径规划41-43
• 4.2.2 被测曲面超声检测路径的生成43-45
• 4.3 检测系统运动坐标系的建立45-48
• 4.3.1 刚体的位姿描述与齐次变换45-46
• 4.3.2 被测曲面与超声波探头位姿的描述46-48
• 4.4 被测曲面与超声波探头位姿的转换关系中存在的关键性问题48-50
• 4.5 基于四元数的机械手位姿转换方法50-56
• 4.5.1 四元数的基本概念50-51
• 4.5.2 基于四元数的机械手位姿转换51-56
• 4.6 实例与分析56-58
• 4.7 本章小结58-59
• 第五章 超声回波信号与机械手位置信息的同步采集技术59-65
• 5.1 引言59
• 5.2 超声回波信息与机械手位置信息的同步采集技术59-61
• 5.2.1 基于时间触发的同步采集技术59-60
• 5.2.2 基于位置触发的同步采集技术60-61
• 5.3 基于时间-位置混合触发的同步采集技术61-63
• 5.3.1 运动模块62
• 5.3.2 信号触发模块62
• 5.3.3 位置信号提取模块62-63
• 5.4 试验63-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第六章 系统试验与结果分析65-78
• 6.1引言65
• 6.2 超声检测路径正确性验证65-72
• 6.2.1 激光位移传感器工作原理66
• 6.2.2 超声检测路径正确性验证66-69
• 6.2.3 检测系统稳定性实验69-71
• 6.2.4 实验结论71-72
• 6.3 面向工件的超声扫查实验72-76
• 6.3.1 机械手位姿与曲面工件模型的逆变换72-74
• 6.3.2 复杂曲面工件扫查实例74-76
• 6.4 本章小结76-78
• 总结与展望78-81
• 参考文献81-86
• 攻读硕士学位期间发表论文与研究成果清单86-87
• 致谢87

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本文编号：838012