增材制件内部缺陷埋藏深度的激光超声定量检测

针对增材制件内部缺陷检测,提出一种内部缺陷埋藏深度的定量检测方法.对用激光超声无损检测技术接收到的信号采用小波包分解技术进行分离并提取信号中的超声纵波,解决了超声表面波和纵波耦合影响时域特征提取的问题.根据检测过程中经过缺陷的纵波声程的变化,实现了精锻试块内部缺陷埋藏深度的定量检测,检测结果的相对误差为1.81％.在原...     

激光增材制造钛合金构件的阵列超声检测方法研究

钛合金激光增材制造技术已经逐步应用于航空航天等领域中复杂构件的直接近成形制造。然而,由于特殊的制造工艺导致的高衰减性和不均匀性使其内部缺陷采用常规超声检测方法检测效率低、成像结果差,为此研究了阵列超声检测方法在增材制造钛合金构件检测中的关键技术。采用激光增材制造方法制备TC18钛合金试样,利用高频水浸超声方法分析其超声衰减特性,提出适用于增材制造钛合金构件的内部回波成像方法。基于线阵换能器全矩阵数据采集的方法分析声波沿试样不同表面入射时声波群速度随角度的变化规律,对增材制造钛合金试样的各向异性进行分析,并基于测量结果对阵列超声成像算法进行校正。分别采用线阵和环阵换能器对试样进行C扫描检测试验,分析影响检测结果的主要因素。研究结果表明,采用环阵换能器结合全聚焦算法能更精确地表征试样的内部缺陷,在增材制造钛合金构件的无损检测中有较好的应用前景。     

基于激光超声体波的轨头内部缺陷检测方法研究

激光超声检测技术具有非接触、宽带宽和高分辨率的特点,针对常规超声对钢轨轨头内部核伤微小缺陷不敏感、定位定量检测难的问题,本文基于激光超声体波散射和衍射原理,提出了模态转换反射波和衍射波飞行时间的缺陷定位定量检测计算模型。通过COMSOL仿真建立了超声体波与内部缺陷相互作用的二维有限元模型,分析了钢轨内部缺陷处超声体波波模式转换状态,验证了定位及定量方法的可行性。其次,搭建了固定扫查激光超声实验检测系统,对不同埋藏深度和不同直径的孔缺陷进行B扫实验。实验结果表明,激光超声检测技术能有效的检测钢轨内部微小孔缺陷,基于所提出的计算模型和检测方法,对钢轨内部缺陷检测的定位相对误差在6%之内,定量相对误差在9%之内。     

大齿轮激光增材修复系统设计

大齿轮是矿山机械的关键部件,由于工况较差,大齿轮容易出现磨损等缺陷而成为矿山机械主要易损件之一。针对性地设计了一套矿山机械大齿轮激光增材修复设备,详细介绍了设备的组成、关键组件设计以及修复工艺流程等,该设备可用于对磨损的大齿轮进行增材修复以便再利用,从而减少资源浪费,降低使用成本。     

激光选区熔化增材制造技术的发展

当前,激光选区熔化增材制造技术在航空航天、军工、医疗、汽车、模具、文创等领域已有较多应用.从结构创新、专用材料、设备升级、数字化、智能化、跨学科与跨领域等方面介绍了激光选区熔化增材制造技术的发展.     

激光超声技术在工业检测中的应用与展望

国防和工业现代化建设的发展对无损检测技术的需求越来越高,激光超声技术(laser ultrasonic technology,简称LUT)作为一种完全非接触式无损检测技术(nondestructive testing,简称NDT),可以在高温、高压、辐射等环境中对复杂结构件进行原位检测与监测。首先,介绍了超声的激光检测技术及LUT的优势;其次,举例说明激光超声无损检测技术(LUTNDT)在工业中的具体应用案例以及存在的一些问题,并给出解决途径;然后,对超声信号的处理方法进行阐述;最后,对LUTNDT在先进制造中的应用前景进行了讨论与展望。     

机器人辅助激光超声检测系统及参量匹配方法

为解决飞行器复合材料构件的非接触、高精度无损检测问题,提出基于关节型机器人的激光超声检测系统及光声学参量匹配方法。采用有限元方法建立层状复合材料模型,计算分析材料层状各向异性导致激光超声的非对称分布、声束倾斜和畸变特征,结合实验分析得出利用激光超声表征分层的光声学参量匹配方法。在系统设计上,利用1 064 nm波长的Nd:YAG脉冲激光器激励超声波,利用基于光折变效应的双波混合干涉测量系统探测超声信号,激励和探测激光由光纤传导并投射至被检测工件表面,采用精密六轴关节型机器人作为C型扫描装置,建立系统的实验室原型,实现碳/环氧复合材料试样的C型扫描检测,得到试样中模拟缺陷的分布、形状和尺寸特征,验证了检测系统及参量匹配方法的有效性。研究结果表明,研制的机器人辅助激光超声检测系统可以实现碳/环氧复合材料内部直径1 mm以上分层的检测与成像,在飞行器复合材料构件的无损检测方面具有应用前景。     

减小电镦下沉深度与混晶改善的增材调控研究

在电镦成型时,尤其是大型件的成型时,为了获得所要求的“蒜头”直径,往往会造成坯料前端的下沉缺陷。下沉缺陷的存在,一方面,大的下沉深度会使坯料端面晶粒分布极其不均匀,出现混晶;另一方面使坯料在后续的模锻成型时出现闭气问题。通过增材调控的方法,不仅能使下沉深度减小,而且可以使电镦端面的混晶区域的晶粒趋于均匀化,大大提升了电镦件的质量。     

激光冲击MAG复合增材工艺与组织性能研究

为了研究激光冲击熔化极活性气体保护焊(Metal Active-Gas welding, MAG)复合增材工艺规律,通过构建复合热源模型,对比研究激光加入前后电弧及熔池的变化,并通过改变激光功率参数,分别分析其对增材成形件宏观形貌、微观组织和力学性能的影响。结果表明,在激光的冲击作用下,电弧产生吸引和压缩现象,可提高电弧的稳定性和热源利用率、增加熔池内气体逃逸时间、细化成形件晶粒尺寸,以及提高成形件的力学性能。激光功率900 W为最佳工艺参数,此时增材成形件表面较为光滑、晶粒尺寸最小范围为5～16μm,平均显微硬度为(182.5±8.7)HV,抗拉强度为566 MPa,断后伸长率为10.35%,气孔率为0.74%。对比单电弧增材成形件,平均显微硬度、抗拉强度和断后伸长率分别提高了9.3%、13.4%、37.5%,气孔率减少了43.1%。     

基于多条激光线的钢板表面缺陷三维检测方法

将一激光器投射出的多条线型激光垂直向下照射钢板表面,用面阵CCD摄像机采集这些激光线的图像.根据标定的结果可将图像坐标转换为空间坐标,从而可以得到钢板表面的高度坐标.通过这种方式可以检测钢板表面的三维缺陷,并获取缺陷的深度信息.通过对实际钢板缺陷进行验证,采用该方法计算的深度值与实际值非常接近.     

基于激光深度传感器的仿人机器人动作示教

针对机器人的运动示教问题,提出了一种基于激光深度传感器的示教系统。利用激光深度传感器能够快速准确获得人体各关节空间三维坐标的性质。通过分析机器人的关节构型,推导出由笛卡尔坐标空间到关节空间的转换公式,利用该公式,能够实现人体各关节转角的实时计算,进而实现对机器人的简单快捷的运动示教。为了在平滑数据的同时避免延时,提出了一种基于速度的有选择均值滤波法。将该示教方法应用在BioROBO仿人机器人上,试验结果证明了该方法的有效性。     

基于SAFT的单晶硅内部缺陷时域检测成像方法

为了提高单晶硅内部缺陷的测量精确度和空间分辨率,针对单晶硅材料提出了合成孔径聚焦技术直接时域重建的方法,将多个A超扫描测量结果连续叠加,合并样本点的相位信息,根据TOF算法实现数据映射和同相求和。基于6 dB-drop的概念,提出了可描述缺陷边界特征的测量方法,进而推测缺陷的范围、位置、形状及特征,为单晶硅切片工序的计算提供更多信息。流时域重建方法可用于处理实验数据,进而描绘缺陷的特征,简单有效地提高空间分辨率。实验结果表明,该方法可清楚辨别出两个间隔小且直径为0.8mm的孔洞,且天然缺陷的尺寸和方位的量化非常接近于实际测量出的切割试样。     

基于可达域的激光增材制造装备人机界面布局优化研究

由于激光增材制造装备具有多维度信息、多流程、多功能、多对象等人机交互特征,导致其人机交互效率低、舒适安全性差,直接影响制件成形质量的稳定性。基于此,提出一种基于可达域的激光增材制造装备人机界面布局优化方法。依据双手垂直可达域的舒适性划分人机交互界面可达域等级,构建基于可达域的激光增材制造装备人机界面布局优化模型。针对基于域模型构建的多决策变量界面布局模型求解问题,提出一种基于狼群-粒子群算法的混合智能求解算法,将狼群算法的奔走围攻行为机制引入粒子群算法,解决粒子群算法因种群多样性较低而导致计算结果容易陷入局部最优解问题。最后,以LDM4030激光增材制造装备为例,对其人机界面布局进行优化,并进行工效学仿真与眼动试验,结果表明：优化后的人机界面布局在舒适性、安全性以及界面的合理性上都优于原装备的设计,验证了该模型的有效性和可行性。     

Magnetic Flux Leakage Course of Inner Defects and Its Detectable Depth

As a promising non-destructive testing (NDT) method,magnetic flux leakage (MFL) testing has been widely used for steel structure inspection.However,MFL testing still faces a great challenge to detect inner defects.Existing MFL course researches mainly focus on surface-breaking defects while that of inner defects is overlooked.In the paper,MFL course of inner defects is investigated by building magnetic circuit models,performing numerical simulations,and conducting MFL experiments.It is found that the near-surface wall has an enhancing effect on the MFL course due to higher permeability of steel than that of air.Further,a high-sensitivity MFL testing method consisting of Helmholtz coil magnetization and induction coil with a high permeability core is proposed to increase the detect-able depth of inner defects.Experimental results show that inner defects with buried depth up to 80.0 mm can be detected,suggesting that the proposed MFL method has the potential to detect deeply-buried defects and has a promising future in the field of NDT.     

基于激光线光源的钢轨表面缺陷三维检测方法

将结构光三维检测方法应用于钢轨生产过程中的表面缺陷三维检测,通过在钢轨四周安装4台激光线光源和8台面阵CCD摄像机实现钢轨四个面的检测。对摄像机采集到的激光光带图像进行光带中心提取、光带中心线矫正、光带中心线与基准线的差值等步骤,得到钢轨表面深度的变化值,并将沿钢轨长度方向和高度方向的深度变化值用深度分布图表示,通过两维图像识别的方法检测缺陷所在的区域,从而实现钢轨表面缺陷的自动检测。该方法已经实现在线应用,可以达到的最大检测速度为1.5m/s,深度检测分辨力为0.2mm。     

激光多普勒效应非接触井深测量研究

文中对激光多普勒效应应用于油气井井深测量进行了深入研究,提出了非接触式井深测量的思想.详细阐述了一款新型激光多普勒井深测量装置的设计方案及软、硬件设计过程.测量装置中的重要组成部分光学系统采用了双光束-双散射模式进行设计.两束入射光汇聚于运动测井电缆表面并被散射,光电检测器检测到任意两束散射光的"差拍"信号后,送入以TMS320VC5402为中央处理器的外接信号调理电路,再经FFT处理后传送给上位机进行分析处理并实现实时井深监测.该非接触式井深测量装置可有效克服接触式井深测量过程中存在的摩擦与滑动误差,从而达到提高井深测量精度的目的.     

基于机器视觉的钢球表面缺陷检测和分类

在分析钢球表面光学反射特性的基础上,构建了采用球积分光源与0.5×远心镜头组成的钢球表面缺陷图像检测平台,解决了钢球表面成像难度较高的问题.根据钢球表面图像的特征,利用分段线性灰度增强算法和边界跟踪实现了对钢球表面微小缺陷的分割和区域分类,并结合基于灰度共生矩阵的综合熵作为判定钢球表面是否存在缺陷的依据.最后利用矩形相似度与圆形相似度之比、角度等特征实现了缺陷分类器模型的建立,很好地解决了钢球表面缺陷的分类与识别.试验结果表明,该模型对钢球表面5类缺陷的识别率均可达到90％以上,并能很好进行分类,模型在1 600×1 200图像分辨率下,算法耗时小于80 ms,可以满足工业检测对算法实时性的要求.     

基于计算机视觉的织物疵点自动检测的研究方法

织物疵点采用自动检测代替传统的人工检测是纺织品质量控制和管理的重要环节,同时又是纺织自动化的重要标志之一。简要综述了近年来计算机视觉在织物疵点领域的应用和发展情况,着重讨论了自动检测技术近期所涉及的各种方法及其在疵点检测上的应用。开发适合我国的织物疵点自动检测系统,具有深远意义。