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高速列车关键部件涡流自动成像检测方法研究
| 论文题名： | 高速列车关键部件涡流自动成像检测方法研究 |
| 关键词： | 高速列车;转向架;构架焊缝;涡流检测;自动成像 |
| 摘要： | 转向架构架作为高速列车的重要承力部件，其焊缝区域受外部环境、疲劳载荷及焊接残余应力等多种因素影响，可能出现裂纹缺陷而影响行车安全，因此对构架焊缝进行有效检测具有重要意义。涡流检测基于电磁感应原理，能够有效检出金属构件的表面及亚表面缺陷，具有无需耦合、灵敏度高、操作简单等优点。本文针对人工涡流检测效率低、结果一致性差等问题，提出涡流自动成像检测方法，改进了现有涡流探头结构，建立了构架焊缝的涡流检测仿真模型，设计开发了构架涡流自动成像检测系统，开展了构架焊缝自动化检测试验。 选用正交型涡流探头开展了转向架构架焊缝缺陷检测试验，针对检测中焊缝打磨边界产生的干扰信号，分析其影响机理为打磨引起的磁导率扰动，通过退火试验证明了这一结论的正确性；改进了探头结构，提出新型结构的涡流探头，以抑制打磨边界处的干扰信号；建立了转向架构架焊缝涡流检测电磁场仿真模型，分析了激励电流方向对检测信号的影响，验证了抑制干扰信号的有效性，优化了激励线圈相关参数，仿真结果表明：激励电流方向与缺陷走向垂直时，有利于缺陷检出；励磁场强度与激励线圈高度呈反比，且当激励线圈匝数为200匝时，励磁效果最佳。 根据转向架构架的结构特征，提出了基于龙门桁架吊装六自由度机械臂的涡流自动成像检测系统，完成了机械臂选型与龙门桁架的设计校核；设计了涡流检测系统的硬件模块电路，基于LabVIEW2014编制了构架涡流自动成像检测系统上位机软件，实现了涡流信号的实时成像与检测数据存储；根据仿真结果与检测需求，研制了具备自动更换功能的自动化检测专用涡流探头，验证了探头的检测效果及其对干扰信号的抑制能力。 基于RobotStudio软件的创建了仿真工作站，规划了涡流探头的扫查路径，根据构架焊缝自然裂纹特点，设计加工了人工缺陷，开展了构架焊缝涡流自动成像检测试验研究。验证了自动扫查系统在不同运动速度下的重复定位精度，评价了涡流检测系统的缺陷检测能力与成像效果；对比分析了激励频率、激励电压等涡流检测工业参数以探头扫查速度、扫查轨迹间距等路径参数对缺陷涡流信号的影响，结果表明该系统能够有效检出构架焊缝区域的人工缺陷。 |
| 作者： | 党凯阳 |
| 专业： | 仪器仪表工程 |
| 导师： | 宋凯 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南昌航空大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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