基于機器車爬行掃查的自動化超聲TOFD檢測技術(shù)的研究.pdf

1、包括儲罐和管道等大型焊接結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代社會不可或缺的重要基礎(chǔ)設施，對國民經(jīng)濟和人類生活產(chǎn)生巨大的影響。由于焊縫是焊接結(jié)構(gòu)最薄弱部位，易產(chǎn)生缺陷故障，因而對焊縫質(zhì)量的監(jiān)控一直以來是無損檢測的重要內(nèi)容之一，并針對焊縫檢測已專門發(fā)展了超聲衍射時差法(TOFD，Time Of Flight Diffraction)成像檢測技術(shù)，表現(xiàn)出明顯的技術(shù)優(yōu)勢。但大型焊接結(jié)構(gòu)的缺陷空間分布較廣，人工往往難以觸及，因而傳統(tǒng)的人工超聲TOFD成像檢測技術(shù)的應用受到

2、極大地限制，必須向自動化成像檢測方向發(fā)展，加之已有的技術(shù)還不能滿足薄層材料焊縫或近表面缺陷檢測的應用需求。基于以上背景，本論文在國家自然科學基金項目“圓柱類部件高性能自動化相控陣超聲成像檢測理論與技術(shù)的研究”(No.51675480)資助下，提出開展基于機器車爬行掃查的自動化超聲TOFD檢測技術(shù)的研究。在系統(tǒng)了解超聲TOFD成像檢測相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，確定面向大型焊接結(jié)構(gòu)的自動化超聲TOFD成像檢測總體技術(shù)方案，完成爬

3、行機器車的設計開發(fā)以及超聲TOFD檢測信號預處理和近表面缺陷超聲TOFD成像檢測等關(guān)鍵技術(shù)的研究，并基于機器車爬行掃查研發(fā)出一套自動化超聲TOFD成像檢測系統(tǒng)。本文主要的研究內(nèi)容與創(chuàng)新點在于:
　　第一章，論述大型焊接結(jié)構(gòu)的作用及開展焊縫無損檢測的重要性，系統(tǒng)總結(jié)超聲TOFD成像檢測相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，分析超聲TOFD成像檢測技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)，明確本文的研究方向，并對各章節(jié)的內(nèi)容進行安排。
　　第二章，分析自動化超

4、聲TOFD成像檢測原理，建立焊縫缺陷定量超聲檢測的理論基礎(chǔ)，并在明確功能和性能目標的基礎(chǔ)上，完成基于機器車爬行掃查的自動化超聲TOFD檢測系統(tǒng)總體方案的設計。
　　第三章，完成四輪磁吸附式爬行機器車機械本體以及超聲TOFD探頭壓緊機構(gòu)的設計和開發(fā)，并對相關(guān)機械結(jié)構(gòu)進行靜力學和動力學分析。
　　第四章，開展面向近表面缺陷的超聲TOFD成像檢測技術(shù)的研究。利用經(jīng)驗模態(tài)分解(EMD，Empirical Mode Decomposi

5、tion)技術(shù)實現(xiàn)超聲TOFD檢測信號的模態(tài)分解，根據(jù)模態(tài)優(yōu)化篩選準則重構(gòu)分解信號，從而實現(xiàn)對超聲TOFD檢測原始信號的消噪。同時，結(jié)合隱藏缺陷識別方法(ESIT,Embedded Signal Identification Technique)，提取缺陷波時域參數(shù)，實現(xiàn)近表面缺陷的超聲TOFD成像檢測。
　　第五章，采用分布式體系結(jié)構(gòu)、模塊化設計策略，以多模式通訊總線為信息傳輸橋梁，在重點研發(fā)現(xiàn)場測控、超聲檢測和高速通訊等硬件模