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深窄腔体异型承载件铸造缺陷原位全体积检测及其在役容限反算

批准号:
52075270
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
王少锋
依托单位:
学科分类:
机械测试与仪器
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王少锋

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
针对大型武器装备异型承载件铸造质量的原位无损检测及其评价的重大需求,本申请拟开展“深窄腔体异型承载件铸造缺陷原位全体积检测及其在役容限反算”研究,通过分析机械臂辅助超声相控阵检测的同步协调机制及动态耦合瓶颈,重点突破适用于极端深窄柱腔结构的机械臂辅助超声相控阵动态局部水浸检测同步协调方法,以此消除检测时序失步、检测位姿失调及耦合特性对检测精度的影响,进而结合对匹配深窄腔体异型承载件结构、型面和材料特性的超声相控阵检测方法、定制化工艺及缺陷超声相控阵检测数据空间拼接算法的研究,实现深窄腔体异型承载件铸造缺陷的原位全体积检测及缺陷的三维可视化显示;进一步通过对铸造缺陷超声相控阵检测的智能定性分类与定量分级方法的探索,在缺陷检测快速定性分类与定量分级的基础上,研究预期服役寿命下深窄腔体异型承载件铸造缺陷超声相控阵检测评价的在役容限反算方法,最终实现其铸造缺陷超声相控阵检测的分区、分类精准评价。
英文摘要
Aiming at the significant demands for the in-situ nondestructive testing and evaluation on the casting quality of irregular load-bearing part in large weapons, this proposal is going to the research topic of “in-situ full volume testing and in-service tolerance inverse calculation of casting defects in irregular load-bearing part with deep and narrow cavities”. Through analyzing the synchronous coordination mechanism and dynamic coupling problem of the robot-assisted ultrasonic phased-array ultrasonic testing (PAUT), a new robot-assisted PAUT method with dynamic local water immersion is proposed to weaken the effect of out-of-sequence testing, testing pose error and coupling property on the testing accuracy. Meanwhile, the PAUT scheme and customized testing process are matched with structure feature, shape and material characteristics of irregular load-bearing part with deep and narrow cavities, and then combining with the space-mapping algorithm study on the PAUT image, to realize the in-situ full volume testing and three-dimensional visualization of the casting defects in irregular load-bearing part. Furthermore, based on the exploration on the intelligent qualitative classification and quantitative grading method for the PAUT image, the in-service tolerance inverse algorithm of the different types of casting defect in the irregular load-bearing part are further proposed according to its expected service life, on the basis of which to realize the accurate evaluation for the PAUT on the different casting defects locating in the variable fields of the irregular load-bearing part.
本项目以“深窄腔体异型承载件铸造缺陷的机械臂辅助超声相控阵原位检测与全体积评价”为研究对像,严格按照研究计划书执行,针对机械臂辅助超声相控阵检测的同步协调机制问题,搭建了机械臂辅助超声相控阵的原位全体积检测系统,开发了待检型面检测轨迹点法矢量辨识算法,由此抑制了自动化检测驱动、数据传输、检测图谱实时成像等逻辑控制时序造成的检测图谱畸变;针对铸造缺陷超声相控阵检测方法与可视化问题,分析了超声相控阵换能器结构参数及激励频率、焦距等检测工艺对缺陷检出分辨率的影响规律,实现了对检测工艺的优化,同时开发了一种结合超声相控阵全聚焦数据稀疏优化与三角优化的加速处理算法,提升了超声相控阵全聚焦成像的实时性,并进一步提出了缺陷超声相控阵检测断层图谱的高精度空间拼接算法,实现了缺陷检测的三维可视化;针对缺陷超声相控阵检测的定性分类问题,提出了一种基于多评价准则相融合的显著特征评估方法,优选出了显著响应缺陷类型的特征集,同时考虑到超声检测图谱存在类内样本一致性差和类间样本差异不显著问题,创新融合了缺陷检测三维可视化重构模型数据,由此提出了一种3D卷积神经网络分类模型(3DCBGA-Net),进一步提高了缺陷超声相控阵检测定性分类准确率;针对缺陷超声相控阵检测的定量分级问题,优选出了缺陷量化分析的三维可视化重构模型几何特征,实现了典型缺陷的可视化精准量化分级;针对缺陷超声相控阵检测的评价问题,提出了铸造缺陷超声相控阵检测的分区、分类精准评价方法,实现了深窄腔体异型承载件预期寿命下典型缺陷分区评价的容许限设计,并建立了内蒙古北方重工业集团有限公司的厂控标准,实现了工程应用。
基于无线声发射传感网络的立体管网微泄漏实时监测方法研究
  • 批准号:
    51565047
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    王少锋
  • 依托单位:
国内基金
海外基金