游乐设施主轴原位检测方法及成像系统研究.pdf

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1、学校代码10406分类号TG115密级学号080080401007题目游乐设施主轴原位检测方法及成像系统研究作者李昌胜学科、专业精密仪器及机械指导教师陆铭慧申请学位日期2011年6月学校代码：10406分类号：TG115学号：080080401007南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）游乐设施主轴原位检测方法及成像系统研究硕士研究生：李昌胜导师：陆铭慧（副）教授申请学位级别：硕士学科、专业：精密仪器及机械所在单位：测试与光电工程学院答辩日期：2011年6月授予学位单位：南昌航空大学Studyonamusemen

2、tfacilitiesspindlein-situinspectionmethodandimagingsystemADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnPrecisioninstrumentsandmachinerybyLiChangshengUndertheSupervisionofProf.LuMinghui(SchoolofMeasuringandOpticalEngineering)NanchangHangkongUniversity,Nanchang,C

3、hinaJune,2011摘要轴为游乐设施的核心部件，承载了设施的绝大部分重量，其质量和工作状况的好坏直接影响着整个设备的运转乃至公民的人身安全，对其质量进行有效、准确的检验和评定至关重要。目前最可靠的检测方法是拆卸式检测，把主轴从设备上拆卸下来之后再对其进行检测。然而对于大型的游乐设施而言拆卸和重新安装都相当困难，要消耗大量的人力、物力、财力、和时间。针对游乐设施的轴类工件的特点研究了免拆卸的原位超声检测方法，并研制了基于此检测方法的手动扫查超声成像系统。主要工作如下：利用有限元模拟软件ABAQUS对实际检测时

4、值得检测人员注意的波形转换问题进行了超声波传播过程的模拟，以指导探头的选择和波形的判别。设计并制作了饱和度试块，测试了不同参数的探头对槽型缺陷的灵敏度和饱和度值，为后面具体工件检测参数的确定提供实验依据。根据游乐设施轴类工件的受力特点、工件容易产生缺陷的部位以及产生缺陷的主要类型等因素，设计并制作了不同类型的轴类工件并制作了人工缺陷。根据有限元模拟和饱和度试验中得出的探头参数的选择原则选择合适的探头分别对工件进行了检测实验。编写了缺陷辅助定位软件，在声速和探头参数测试准确的前提下，该软件能显示缺陷回波的深度、距离

5、圆心的水平距离、所利用的回波次数以及超声波的传播路径示意图。手工检测时能对缺陷的位置进行准确定位，能够满足手工检测时的缺陷定位要求。为了实现可视化，研制了手动超声扫查成像系统。在超声探头的上端装上两个颜色不同的发光二极管，利用发光二极管作为定位的标志物，用CCD摄像机来识别发光二极管的位置以确定探头入射点的位置和超声波的入射方向，根据得到的位置和方向信息来实现探头定位和缺陷定位。用手动扫查的方式来代替机械扫查，解决了室外空中作业时机械扫查设备不易安装的困难。在成像方式上借鉴了超声F扫描的部分特点，在全波列采集超声

6、信号的前提下实现缺陷的图形显示，且可以对存储的数据进行后处理显示。关键词：游乐设施轴，原位检测，手动扫查，CCD定位IAbstractSpindleisthecorepartofamusementfacilities,andbearsmostoftheweightoffacilities.Itsqualityandworkconditiondirectlyaffectsthewholeequipmentoperationandevencitizens'personalsafety,thereforeitsqual

7、itybeingeffectivelyandaccuratelyinspectedandevaluatedisveryimportant.Atpresentthemostreliabledetectionmethodisdemountabledetection,afterthespindleisdetectedafterit’sremovedfromtheequipment.Butforlargeamusementfacilities,dismantleandreinstallarebothquitediffic

8、ultandwillconsumelargeamountsofhuman,materialandfinancialresources,andmuchtime.Accordingtothecharacteristicsofspindle,authorstudiedthein-situultrasonictestingmethod,anddevelopedthemanuals