基于本体多关节的超声检测机器人误差补偿

超声波检测对方向性有较高要求,特别对曲面型工件进行检测时,需对探头终端的位姿进行误差软件补偿来提高检测的精度.本文首先对超声检测机器人进行运动学分析,然后通过分析其检测位姿误差的来源和特点.阐述基于本体多关节误差补偿的原理和补偿模型.最后,通过实例验证了该误差补偿方法的正确性,为计算机控制超声探头进行曲面检测提供准确的控制参数,实现了曲面形工件的连续超声检测.     

厚截面复合材料局域孔隙超声检测方法

采用超声脉冲反射法对厚截面复合材料局域孔隙缺陷进行检测,提取超声背散射信号进行分析。结果表明,在材料近表面区域可能产生共振结构噪声,孔隙会导致结构噪声频率降低、幅值减小;在远表面区域的背散射信号恢复正常状态,孔隙则会导致较小幅值回波的出现。在此基础上提出了基于背散射信号处理的局域孔隙识别方法。对近表面信号使用改进S变换生成时频系数矩阵,再计算信号主频极小值及增益来识别孔隙。对远表面信号则先进行小波变换模极大值去噪,再使用改进S变换生成时频系数矩阵,最后计算信号主频极大值及增益来识别孔隙。对厚截面复合材料平板和曲面试块的实验表明,使用该信号处理方法可以有效识别厚截面复合材料局域孔隙缺陷。     

变厚度碳纤维复合材料孔隙率超声衰减模型

根据超声波透射法检测原理,在一定的假设基础上,针对层数不同的层板碳纤维复合材料,建立了孔隙率与材料层数、超声衰减量的关系模型,利用5组不同层数样本试块的孔隙率和超声衰减量的试验数据,给出了基于模型的孔隙率拟合公式。分析和试验结果表明,拟合公式具有一定的精度,满足工程检测的要求。该模型可用于检测同批次下不同层数复合材料的孔隙率,且不需要制备大量的试验样本,既方便快捷又节约成本。在此基础上,对模型进行了修正,建立了变厚度层板复合材料孔隙率与材料厚度、超声衰减的关系模型,并对模型进行了讨论,该模型适合于大曲率半径结构件。     

碳纤维复合材料超声脉冲反射信号频域建模

对碳纤维复合材料(CFRP)层板超声脉冲反射信号频域进行研究,首先分析了CFRP层板中纤维层和树脂层的声波反射系数频域特征,结果表明,正常纤维层和树脂层、含孔隙纤维层和厚树脂层对反射系数有不同的影响。在此基础上建立了CFRP层板超声脉冲反射信号频域模型,反射信号频谱由正常纤维/树脂层频响、含孔隙纤维层频响、厚树脂层频响、探头频响以及噪声信号频响组成。使用该模型对含孔隙和无孔隙CFRP层板分别进行数值模拟,得到的频谱和对应CFRP层板实验信号频谱相比,两者主要频率成分具有一致性。