本文關(guān)鍵詞：基于柔性臂的焊接接頭超聲波檢測(cè)方法研究

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【摘要】：焊接是材料的一種永久性連接方法,一般要求焊接接頭達(dá)到一定的強(qiáng)度,同時(shí)它可能服役于腐蝕性強(qiáng),高、低溫等惡劣壞境下,因此,還要具有較強(qiáng)的耐腐蝕,耐高、低溫等性能。為了防止焊接接頭在其使用壽命內(nèi)失效,可以通過焊接過程質(zhì)量的實(shí)時(shí)控制,焊接接頭外觀或內(nèi)在質(zhì)量的檢測(cè)等,以控制焊接質(zhì)量。超聲波檢測(cè)應(yīng)用范圍廣、靈敏度高,且對(duì)人體無害,輔以超聲成像技術(shù),能直觀的顯示出材料內(nèi)部情況。本文為焊接接頭質(zhì)量的定位或定量檢測(cè)提出了一種新方法,將柔性臂測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量空間位置的方法應(yīng)用到超聲波檢測(cè)中,起到定位的作用,并進(jìn)而達(dá)到定量檢測(cè)的目的。該檢測(cè)系統(tǒng)無電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置,純手動(dòng)操作柔性臂測(cè)量系統(tǒng)端部的探頭,可以對(duì)不同位置表面和含空腔材料內(nèi)部的焊接接頭進(jìn)行超聲波檢測(cè),與電機(jī)驅(qū)動(dòng)探頭的檢測(cè)方法相比,具有便攜靈活,檢測(cè)范圍廣等優(yōu)勢(shì)。本文首先設(shè)計(jì)了焊接接頭的柔性臂超聲波定位或定量檢測(cè)的基本原理,從自由度選擇、桿件長(zhǎng)度設(shè)計(jì)、關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)出發(fā)設(shè)計(jì)了柔性臂測(cè)量系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu),選擇了一種合適的角度編碼器,利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取柔性臂測(cè)量系統(tǒng)中各桿件的轉(zhuǎn)角信息,并采用了一種最優(yōu)的轉(zhuǎn)角計(jì)算方法;建立了柔性臂測(cè)量系統(tǒng)獲取空間位置的理想數(shù)學(xué)模型,并對(duì)其正確性進(jìn)行了驗(yàn)證,得到了以六個(gè)轉(zhuǎn)角為自變量,空間位置為變量的矩陣方程。詳細(xì)分析了空間位置測(cè)量的誤差來源,在此基礎(chǔ)上建立了獲取空間位置的誤差模型;研究了各結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差對(duì)柔性臂測(cè)量系統(tǒng)空間位置測(cè)量精度的具體影響和權(quán)重,為提高柔性臂測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度研究了一種在最小二乘法的L-M算法的基礎(chǔ)上的結(jié)構(gòu)參數(shù)標(biāo)定算法,建立了單點(diǎn)標(biāo)定模型和距離標(biāo)定模型,并對(duì)這兩種標(biāo)定模型分別進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)柔性臂測(cè)量系統(tǒng)的偶然誤差很小以及結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差在10%以內(nèi)時(shí),能準(zhǔn)確標(biāo)定大部分結(jié)構(gòu)參數(shù);制定了標(biāo)定試驗(yàn)方案,應(yīng)用單點(diǎn)標(biāo)定模型對(duì)柔性臂測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了三組標(biāo)定試驗(yàn),用標(biāo)定后的結(jié)構(gòu)參數(shù)修正理想結(jié)構(gòu)參數(shù)后,對(duì)標(biāo)定紙內(nèi)任意兩端點(diǎn)間距離進(jìn)行十組試驗(yàn),選擇產(chǎn)生距離誤差最小的一組作為最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明:柔性臂測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量誤差基本在0.5mm以內(nèi),滿足精度要求;以點(diǎn)焊接頭的超聲波檢測(cè)為例,應(yīng)用該柔性臂超聲波檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)三組點(diǎn)焊接頭進(jìn)行檢測(cè),獲得了該檢測(cè)方法下點(diǎn)焊接頭的C掃描圖像及帶網(wǎng)格的C掃描圖像,最后對(duì)比點(diǎn)焊接頭的熔核直徑的測(cè)量值與實(shí)際值的差距。試驗(yàn)結(jié)果表明:利用該柔性臂超聲波檢測(cè)系統(tǒng)可以用于檢測(cè)點(diǎn)焊接頭熔核直徑。
【關(guān)鍵詞】：焊接接頭 超聲波檢測(cè) 柔性臂測(cè)量系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG441.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 選題背景及意義11-12
• 1.2 焊接接頭超聲波檢測(cè)的發(fā)展概況12-16
• 1.3 空間位置測(cè)量技術(shù)的發(fā)展概況16-20
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容20-21
• 第2章 基于柔性臂的焊接接頭超聲波檢測(cè)方法21-33
• 2.1 檢測(cè)系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)21-22
• 2.2 柔性臂系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-27
• 2.2.1 柔性臂自由度選擇23-24
• 2.2.2 桿件長(zhǎng)度設(shè)計(jì)24-26
• 2.2.3 關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)26-27
• 2.3 角度信號(hào)采集及處理27-31
• 2.3.1 角度編碼器選擇27-29
• 2.3.2 信號(hào)采集系統(tǒng)及處理29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第3章 柔性臂末端空間位置計(jì)算的數(shù)學(xué)模型33-47
• 3.1 數(shù)學(xué)模型的理論基礎(chǔ)33-36
• 3.1.1 共原點(diǎn)坐標(biāo)變換33-35
• 3.1.2 不共原點(diǎn)坐標(biāo)變換35-36
• 3.2 柔性臂末端空間位置計(jì)算的理想數(shù)學(xué)模型36-42
• 3.2.1 Denavit -Hartenberg法基本理論36-38
• 3.2.2 理想數(shù)學(xué)模型38-42
• 3.3 柔性臂測(cè)量系統(tǒng)末端空間位置的誤差模型42-45
• 3.3.1 柔性臂測(cè)量系統(tǒng)的誤差分析42-43
• 3.3.2 帶誤差的數(shù)學(xué)模型43-45
• 3.4 本章小節(jié)45-47
• 第4章 提高柔性臂測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的研究47-71
• 4.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差對(duì)柔性測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的影響47-55
• 4.1.1 關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角誤差對(duì)精度的影響48-51
• 4.1.2 關(guān)節(jié)扭角誤差對(duì)精度的影響51-53
• 4.1.3 桿長(zhǎng)誤差對(duì)精度的影響53-54
• 4.1.4 偏距誤差對(duì)精度的影響54-55
• 4.1.5 探頭末端距離誤差對(duì)測(cè)量精度的影響55
• 4.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)標(biāo)定及仿真55-69
• 4.2.1 非線性最小二乘法原理56-60
• 4.2.2 單點(diǎn)標(biāo)定模型及其仿真60-65
• 4.2.3 距離標(biāo)定模型及仿真65-69
• 4.3 本章小結(jié)69-71
• 第5章 試驗(yàn)及分析71-81
• 5.1 標(biāo)定試驗(yàn)及分析71-75
• 5.1.1 標(biāo)定試驗(yàn)過程71-73
• 5.1.2 標(biāo)定試驗(yàn)結(jié)果分析73-75
• 5.2 焊接接頭超聲波檢測(cè)試驗(yàn)及分析75-79
• 5.2.1 焊接接頭超聲波檢測(cè)試驗(yàn)過程75-77
• 5.2.2 焊接接頭超聲波檢測(cè)結(jié)果分析77-79
• 5.3 本章小結(jié)79-81
• 第6章 結(jié)論81-83
• 參考文獻(xiàn)83-89
• 致謝89

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：556693