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棒形工件超声特征扫描成像系统的研制

作　者: 刘海云
导　师: 陆铭慧
学　校: 南昌航空大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 超声特征成像自动扫查棒材检测
分类号: TP216
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 26次
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内容摘要

棒材工件的自动探伤系统发展已然成熟，但针对某些棒形特殊构件的自动检测，因工件几何形状特殊、制造工艺精密，现有检测方法和设备难以满足检测需求。本论文研制了一套针对棒形工件内部缺陷自动检测的超声特征扫描成像系统。即可对常规结构棒材工件实施自动检测，通过特定的夹具使用、参数设置，也能满足对各种特殊结构棒形工件的检测要求。依据缺陷对声波的时、频特性的影响，系统对超声信号进行全波列采集，对信号进行时、频域特征分析，从缺陷及信号两个方面进行特征选择，给出各种特征的成像结果；并对系统的功能、精度、抗干扰能力、适用范围及通用性加以完善和延伸，提高了棒材工件的检测效率，减小缺陷的漏检率，同时解决了棒形特殊构件检测的难题，结果清晰、可靠，检测方法实用。论文主要工作如下：设计并研制一套高精度的机械自动扫查装置，以可编程逻辑控制器（PLC）为主控装置，伺服电机为动力核心，配合抗干扰同步电路、安全保护装置，为扫描成像提供稳定、可靠的机械平台，最小步进可达0.1mm。开发了对全波列超声信号时、频域后处理、层析成像的软件系统。根据探头的选型、工件材料及几何结构、缺陷特征，进行相应的处理，识别缺陷，并通过图像显示缺陷的大小、形状和位置，结果直观可靠。对整个系统实施抗噪处理，提高系统运行的稳定性；同时，设计信号同步电路，解决自动控制系统中经常遇到的信号不同步问题，有助于提高成像的清晰度和检测结果的准确性。系统实现对棒材的自动检测，杜绝扫查误判、漏检问题，满足Φ20～Φ80mm×1000mm范围的棒材扫查，并将结果以文件形式保存。系统研制完成后，针对某一棒形构件的电子束焊接质量进行自动检测及成像，用以验证系统的灵活性、稳定性和可靠性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章绪论  9-20
  1.1 选题意义  9
  1.2 棒材无损检测方法  9-12
  1.3 超声成像技术  12-18
  1.4 成像技术发展趋势  18-19
  1.5 课题的研究内容及主要工作  19-20
第2章棒材超声特征扫描成像系统方案研制  20-27
  2.1 系统检测对象及要求  20
  2.2 棒形工件的超声检测方法  20-23
    2.2.1 棒材内部缺陷的检测  21
    2.2.2 棒材近表面缺陷的检测  21-22
    2.2.3 棒形特殊结构工件的检测  22-23
  2.3 超声特征扫描成像技术  23-24
  2.4 系统总体方案设计  24
  2.5 系统硬件设计  24-25
  2.6 系统软件设计  25-26
  2.7 本章小结  26-27
第3章机电控制系统的研制  27-36
  3.1 机械扫查装置  27-29
  3.2 伺服电机及其驱动器  29-32
  3.3 PLC选择及使用  32-34
  3.4 系统安全保护电路的研制  34-35
  3.5 本章小结  35-36
第4章软件系统的设计  36-46
  4.1 超声信号的全波列采集  36
  4.2 软件系统的设计  36-38
  4.3 操作系统的功能介绍  38-43
  4.4 特征扫描成像方法  43-45
  4.5 结论  45-46
第5章系统的噪声抑制及同步电路设计  46-53
  5.1 自动化系统常见的干扰问题  46
  5.2 解决方案及实验效果  46-49
  5.3 同步电路的设计  49-51
  5.4 本章小结  51-53
第6章棒形构件扫描检测实验研究  53-59
  6.1 柱塞工件简介  53-54
  6.2 柱塞检测方法及系统部分参数设置  54
  6.3 柱塞检测结果及分析  54-56
  6.4 喷油嘴工件简介  56-57
  6.5 喷油嘴检测方法及系统部分参数设置  57
  6.6 喷油嘴检测结果及分析  57-58
  6.7 本章小结  58-59
第7章总结与展望  59-61
  7.1 总结  59
  7.2 展望  59-61
参考文献  61-64
发表论文和参加科研情况说明  64-65
致谢  65-66

棒形工件超声特征扫描成像系统的研制

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