Акустический контроль геометрических параметров паллет

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………….. 4
ГЛАВА 1 КОНТРОЛЬ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПАЛЛЕТ ………. 11
1.1 Характеристики объекта контроля…………………………………………………………… 11
1.2 Анализ методов контроля геометрических параметров паллет…………………. 20
1.3 Приборы контроля геометрических параметров паллет …………………………… 21
1.3.1 Автоматическая система контроля качества поддонов OCME ……………. 21
1.3.2 Система проверки пустых поддонов………………………………………………….. 25
1.3.3 Лазерный сканер повреждений………………………………………………………….. 27
1.4 Ультразвуковой контроль геометрических параметров паллет ………………… 29
1.4.1 Повышение точности при использовании различного порогового
напряжения …………………………………………………………………………………………………….. 35
1.4.2 Определение временной координаты начала эхо-сигнала определением
координат экстремумов первых периодов………………………………………………………… 38
1.4.3 Применение фазового метода для определения временного положения
акустического импульса ………………………………………………………………………………….. 40
1.4.4 Корреляционная обработка принятого сигнала ………………………………….. 43
1.4.5 Двухчастотный способ зондирования объекта контроля ……………………. 44
ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХЧАСТОТНОГО
СПОСОБА ЗОНДИРОВАНИЯ С ФАЗОВОЙ КОРРЕКЦИЕЙ ………………………. 47
2.1 Способ двухчастотного зондирования с фазовой коррекцией ……………………… 47
2.2 Теоретическое исследование способа двухчастотного зондирования с фазовой
коррекцией ……………………………………………………………………………………………………… 54
2.2.1 Описание математической модели…………………………………………………….. 58
2.2.2 Исследование влияния соотношения частот на точность определения
расстояния ………………………………………………………………………………………………………. 65
2.2.3 Исследование влияния порогового напряжения и измеряемого
расстояния на точностные характеристики способа …………………………………………. 74
2.3 Детектирование фазы сигнала при двухчастотном зондировании объекта
контроля …………………………………………………………………………………………………………. 78
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ……………………………. 90
3.1 Экспериментальная установка ……………………………………………………………………. 90
3.2 Программный интерфейс дефектоскопа ……………………………………………………… 99
3.3 Расчет концентратора ………………………………………………………………………………. 105
3.4 Алгоритм реконструкции поверхности паллеты ……………………………………….. 114
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………………………………. 125
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ …………………………………….. 127
ПРИЛОЖЕНИЕ А. АКТ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ
РАБОТЫ ………………………………………………………………………………………………… 141
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. АКТ ВНЕДРЕНИЯ РАЗРАБОТКИ В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС
ТПУ ……………………………………………………………………………………………………….. 142

В диссертации сформулированы и обоснованы основные принципы реализации
двухчастотного способа зондирования с фазовой коррекцией для задач
неразрушающего контроля геометрических параметров паллет.
Предложенный способ двухчастотного зондирования с фазовой коррекцией
позволяет получить погрешность определения временной координаты эхо-
сигнала менее 1%.
Проведенные исследования выявили основной источник высокой
погрешности контроля при двухчастотном зондировании, заключающийся в
срабатывании порогового устройства в разных периодах эхо-сигналов на двух
частотах. В диссертационной работе предложен способ определения номеров
периодов срабатывании порогового устройства и последующей корректировки
временной координаты срабатывания порогового устройства, который позволил
получить погрешность контроля менее 0,5%.
Для анализа возможностей двухчастотного способа зондирования с фазовой
коррекцией разработан программный комплекс, позволяющий моделировать
акустический тракт при изменении параметров зондирования, акустического
тракта и порогового устройства, что позволяет определять оптимальные
параметры дефектоскопа.
На основе созданной модели были исследованы метрологические
характеристики дефектоскопа в широком диапазоне изменения частот
зондирования и их соотношения. Показано, что для получения минимальной
погрешности контроля следует выбирать соотношение частот зондирования не
более 1,3. Однако при использовании алгоритма определения номеров периодов
срабатывании порогового устройства это ограничение становится
несущественным.
Важным моментом диссертационной работы является исследование
влияния параметров эхо-импульсов на результат контроля. Выявлено, что для
получения минимальной погрешности контроля необходимо обеспечить
одинаковую амплитуду и форму огибающей переднего фронта эхо-сигналов.
По результатам проведенных исследований был разработан программно-
аппаратный комплекс для контроля геометрических параметров паллет.
Использование двухчастотного способа зондирования с фазовой коррекцией
позволило получить погрешность контроля не более 1 мм. Для обеспечения таких
характеристик во всем диапазоне рабочих температур был применен опорный
канал для расчета текущей скорости распространения упругой волны после
контроля каждой паллеты в момент ее отсутствия на конвейере. Использование
антенной решетки в системе контроля позволило применить сканирование только
по одной координате и обеспечить тем самым высокую производительность
контроля.
Проведенные испытания системы контроля показали ее способность
детектировать дефекты различного характера (наличие посторонних предметов,
отсутствие досок паллета, сколов и т.д.).
Практическая эксплуатация разработанной системы контроля показала, что
разработанная система контроля геометрических параметров паллет имеет
достаточно высокую точность, надежность и скорость контроля паллет.