基于超声回波特征的车身焊点质量评价研究

发布时间：2017-10-14 18:28

  本文关键词：基于超声回波特征的车身焊点质量评价研究

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【摘要】：电阻点焊是汽车白车身上运用最多的连接技术,因此焊点质量直接影响着车身装配质量、车身力学性能及汽车整车质量。超声波检测方法具有检测成本低、操作简单、便于携带等优点,是焊点质量无损检测方法中应用得最为广泛的一种,但其应用一直维持在人工手动检测的水平。为提高焊点质量的检测效率和准确率,实现汽车焊点的自动化检测,有必要对焊点超声检测信号的特点、信号特征提取方法及焊点质量评价数据库进行深入研究。首先,本文对焊点质量自动化超声检测理论、检测信号处理方法及评价数据库建立的理论基础进行了研究,为本文后续研究提供了理论支持和技术方法。其次,对焊点超声检测信号最优评价特征子集的选取方法进行了研究。通过建立超声信号的参数化模型,提出基于EM算法思想的信号参数估计算法,实现了重叠多回波信号参数的精确估计。分析焊点超声检测信号在时频域的特征,基于信号参数估计方法和信号能量分析方法,提取时频特征值。为去除冗余特征值,筛选出最优先评价特征子集,本文基于判别熵建立了特征值有效性监督模型并定义加权系数,最终筛选出了作为焊点质量识别评价依据的最优特征值子集。然后,采集大量焊点样件的超声检测信号,利用前述超声信号参数估计方法和信号能量分析方法提取了这些样件的最优特征值子集数据并建立特征值数据库。分析特征值数据库,求解不同焊点质量类型对应的特征值范围,由此建立了基于试验数据的初级焊点质量评价数据库。针对初级评价数据库适用范围小的不足之处,利用有限元仿真分析的方法,建立不同焊点质量模型,仿真拟合超声检测信号,对焊点质量评价数据库进行了修正与推广,最终建立了一个适用范围广、可靠性高的焊点质量超声评价数据库。最后,介绍了焊点质量超声自动化检测装备的设计开发,将本文的特征值提取方法及评价数据库集成于检测装备软件系统中,并对该检测装备进行了实际检测测试,验证了本文方法的有效性、评价数据库的可靠性及焊点自动化检测装备应用于焊点质量在线自动化检测的可行性。研究结果表明,本文基于焊点超声检测信号的处理方法、特征值提取方法及基于超声回波特征的评价数据库能有效的应用于车身焊点质量的检测评价。检测实例证明,基于本文方法的焊点检测装备检测效率高、对焊点质量的识别评价可靠,有助于汽车焊点质量全面自动化、智能化检测的实现。
【关键词】：焊点质量 超声回波特征 评价数据库 检测装备 自动化
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.82
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题来源及背景10-11
• 1.2 焊点检测技术概述11-12
• 1.3 焊点超声检测技术研究现状12-14
• 1.4 论文的主要研究内容14-16
• 第2章 理论基础16-25
• 2.1 引言16
• 2.2 焊点质量自动化超声检测理论16-19
• 2.2.1 焊点质量超声检测原理16-18
• 2.2.2 自动化超声检测实现的理论基础18-19
• 2.3 超声信号的处理方法与数学模型19-20
• 2.4 判别熵监督理论20-22
• 2.5 距离判别分析法22-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第3章 焊点超声信号最优特征值子集选择25-40
• 3.1 引言25
• 3.2 焊点超声信号特征参数估计25-30
• 3.2.1 焊点超声信号参数化模型25-28
• 3.2.2 基于EM算法思想的信号参数估计28-30
• 3.3 焊点超声信号的时频特征值30-35
• 3.3.1 焊点超声信号的时域特征值30-33
• 3.3.2 焊点超声信号的频域特征值33-35
• 3.4 基于判别熵的时频特征值有效性监督35-38
• 3.4.1 特征值的判别熵监督模型35-37
• 3.4.2 最优特征值子集的确定37-38
• 3.5 本章小结38-40
• 第4章 焊点质量超声评价数据库建立40-51
• 4.1 引言40
• 4.2 焊点超声信号样本数据获取40-45
• 4.2.1 焊点样件制作40-44
• 4.2.2 焊点样件超声信号采集44-45
• 4.2.3 最优特征数据库45
• 4.3 焊点质量评价数据库建立45-49
• 4.3.1 基于马氏距离的特征值范围求解45-46
• 4.3.2 特征值范围的有限元仿真修正与推广46-48
• 4.3.3 焊点质量超声评价数据库48-49
• 4.4 本章小结49-51
• 第5章 车身焊点质量检测装备及检测结果分析51-63
• 5.1 引言51
• 5.2 车身焊点质量自动化超声检测装备51-57
• 5.2.1 超声波探头52
• 5.2.2 自动检测装备硬件系统52-54
• 5.2.3 自动检测装备软件系统54-56
• 5.2.4 自动检测装备执行系统56-57
• 5.3 检测结果及分析57-61
• 5.3.1 手动检测57-60
• 5.3.2 在线自动检测60-61
• 5.4 本章小结61-63
• 结论和展望63-65
• 参考文献65-70
• 致谢70-71
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录71

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本文编号：1032543