复合材料曲面工件双机械手超声无损检测技术.pdf

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1、复合材料曲面工件双机械手超声无损检测技术张仕骐2015年6月中图分类号：UDC分类号：复合材料曲面工件双机械手超声无损检测技术作者姓名张仕骐学院名称机械与车辆学院指导教师郝娟副教授答辩委员会主席徐春广教授申请学位工程硕士学科专业机械工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月UltrasonicTestingTechnologyOnCompositeMaterialWorkpieceWithCurvedSurfaceUsingTwin-robotCandidateName：ShiqiZhangSchoolorDepartment:SchoolofMecha

2、nicalEngineeringFacultyMentor:AssociateProf.JuanHaoChair,ThesisCommittee：Prof.ChunguangXuDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：MechanicalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中

3、不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要随着我国国防工业尤其是航空航天工业的快速发展，复合材料应用越来越广泛。但是加工制造过程中，受客观因素的影响，这些工件难以避免出现孔隙、分层、夹杂和裂纹等缺陷，此类缺陷的存在严重影响工件结构力学性能和安全可靠性。目前超声无损检测是检测其内部缺陷的主要手段。传统的人工检测方式存在不直观、判伤难、记录不便和人为影响大等缺点，不可

4、避免的存在漏检现象，探伤质量不稳定；多轴联动水浸式超声无损检测机械系统虽然可以实现自动检测，但是受制于水槽空间有限，不能对各类工件实现灵活的检测。本文采用六自由度关节机器手并对其中一个机械手添加扩展轴的方式可以实现空间里任意位姿的运动，有效解决各类复合材料曲面工件的检测难题。本文主要研究内容分为三个部分，一是扩展轴的结构设计；二是开放式曲面工件、半封闭回转体曲面工件及半封闭非回转体曲面工件扫查策略与轨迹生成；三是回转体曲面工件圆弧部分轨迹修正。关键词：双机械手，超声无损检测，扩展轴，复杂曲面扫查，轨迹修正I北京理工大学硕士学位论文AbstractWiththerap

5、iddevelopmentofdefenseindustry(especiallytheaerospaceindustry),theuseofcompositematerialworkpieceswithcomplexcurvedsurfaceismoreandmorewidely.However,themanufacturingprocessofcompositecomponentswhichisaffectedbyobjectivefactors,isdifficulttoavoidthedefections,includingthepores,layers,i

6、nclusions,cracksandotherflaws,Suchflawsseriouslyaffectthesafetyandreliabilityofthemechanicalcomponentsmadeofcompositematerial.Theultrasonicnondestructivetestingisoneofthemainmeanstoexaminetheseflaws.Thetraditionalultrasonicdetectionmethodsareoperatedbyhuman,sotheyhavemanydisadvantages.

7、Thetestingprocessisnon-intuitive;sometimesitisdifficulttojudgeandrecordthetestingresult,whichareeasilyaffectedbyhumanThoughmulti-axisrobotthatcanautomativlydetectaworkpiecewhenitisimmersedinwater,thistestingmethodisconstrainedbylimitedtankspace.Soitisnotsuitablefortheworkpieceswithla