大型零件多通道自动超声测控系统关键技术的研究

发布时间：2017-12-23 02:04

本文关键词：大型零件多通道自动超声测控系统关键技术的研究　出处：《天津工业大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：在工业生产中,大型零件是先进制造装备的关键部件,目前已经广泛应用于航空航天、船舶、冶金、电力、机械和国防科技等领域,其质量直接影响到装备运行的安全性和可靠性。为了保证大型零件的质量合格,需要对其内部的气泡、裂纹、夹杂物等缺陷进行检测。超声检测作为一种无损检测技术,具有操作简便、穿透能力强、检测精度高和对人体无辐射危害等优点,适用于检测大型零件的内部缺陷。目前国内主要依靠人工手持超声探伤仪对大型零件进行检测,该方法检测速度慢、精度低,容易出现漏检和误测等现象,而且对检测人员的要求较高,需要具有一定经验的检测人员进行操作并判断检测结果。因此,为了提高对大型零件的检测速度和精度,需要研制一种快速、高效的大型零件多通道自动超声测控系统。论文针对大型零件多通道自动超声测控系统关键技术进行了研究,主要工作内容如下:(1)提出了一种大型零件多通道自动超声测控系统设计方案,该系统由多通道自动超声检测系统和多轴自动控制系统两部分组成,采用Xilinx的FPGA(XC3S500E芯片)和三星的ARM9(S3C2440芯片)设计了系统的硬件;利用Xilinx ISE平台,采用VHDL语言编写了 FPGA软件;在Linux系统上,采用C语言编写了 ARM软件;采用UDP/IP协议编写了系统的通信软件;采用Lab VIEW语言设计了系统的上位机软件,实现了大型零件多通道自动超声检测和多轴电机自动控制功能。(2)研究了超声水浸探头运动步长的优化方法和步进轨迹的控制方法,提出了利用探头移动的相邻几何位置关系,探头运动步长的优化方法,减少探头运动步数,提高检测的速度;提出了一种探头步进轨迹的控制方法,实现了大型零件的全扫描检测,减少了超声探头的运动步数和时间,提高了检测的效率。(3)提出了多通道自动超声检测系统与多轴自动控制系统的快速切换方法,由线程控制代替进程控制,实现了两个系统的有序切换,减少了上位机资源占用,提高了超声检测的速度。(4)利用Matlab平台,建立了检测缺陷的三维图像模型,实现了检测缺陷的三维成像,使缺陷判断更加直观、准确,提高了超声检测的精度。(5)搭建了基于以太网的大型零件多通道自动超声测控系统的实验平台,并进行了实验和调试。实验结果表明该系统能够实现对大型零件多通道超声探头的自动控制,得到最优探头运动轨迹,以及多通道自动超声检测系统和多轴自动控制系统之间的快速切换,实现A、B、C扫描成像,得到检测内部缺陷的三维图像,具有检测效率和精度高,操作简单方便,扩展性好等优点。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH878.2

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