立足先进技术 实现崭新跨越——访国际无损检测委员会荣誉委员耿荣生

无损检测是工业发展必不可少的有效工具,在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平,其重要性已得到公认。中国在1978年11月便已成立了全国性的无损检测学术组织——中国机械工程学会无损检测分会。在航空航天领域,无损检测技术的应用前景及未来发展趋势怎样?要不断提高我国无损检测技术水平,应重点关注哪些方面?为此,本刊记者对国际无损检测委员会(ICNDT)荣誉委员耿荣生教授进行了专访。     

双框架飞机蒙皮检测机器人切换运动控制方法

针对一种双框架飞机蒙皮检测机器人,通过分析该机器人在飞机表面上的受力情况,在飞机表面该机器人受到了非完整约束,基于牛顿-欧拉法建立了机器人非完整约束动力学模型。根据机器人机械结构和运动步态分析,将该非完整机器人系统分为子系统A和子系统B。为了实现机器人在飞机表面运动,采用反演技术和快速Terminal滑模控制相结合的思想对系统设计了控制器,提出了一种反演-滑模控制方法;对于非完整机器人子系统A和子系统B,设计了一种基于事件驱动的切换策略,实现了机器人对期望轨迹的全局渐近跟踪,并利用Lyapunov稳定性证明系统的跟踪误差收敛。仿真和试验表明,采用该切换策略和反演-滑模控制方法,双框架飞机蒙皮检测机器人可以在飞机表面自由运动并进行损伤检测,具有良好的可靠性和稳定性。     

电子接插件在线质量检测研究

近年来,电子信息产业的迅猛发展,作为配套支持的接插件的生产规模也不断扩大。由于电子设备厂商对接插件的质量要求越来越高,接插件的检测也得到了越来越多的重视。由于检测速度快、运行稳定可靠的特点,机器视觉检测技术被广泛用于对接插件外观质量的在线检测。本文应用机器视觉检测技术对电子接插件质量进行了在线检测研究,并以其典型的冲压质量缺陷的检测为例对机器视觉在线检测系统的构成、核心处理模块、应用中存在的问题以及解决问题的新方法进行阐述,最后针对系统的可靠性进行了分析。     

硅半球深腔结构无损检测技术

半球深腔的加工质量是决定硅基MEMS半球陀螺精度的关键因素之一，及时检测半球深腔的形貌参数并将其反馈至加工过程，是确保高性能MEMS半球陀螺研制成功的重要措施。由于硅半球深腔的深度较大，台阶仪和光学显微成像系统无法对半球深腔的形貌特征进行有效测量。因此,需要将硅深腔结构剖开后采用扫描电镜(SEM)进行检测。这种检测方式时间周期长，且属于破坏性的样本检测，效率和测试精度都较低。提出以硅半球深腔为模具，利用PDMS铸模将硅半球深腔的结构尺寸和表面形貌转移到PDMS凸起的半球模型上，通过检测PDMS半球模型的尺寸结构和表面形貌，即可反推出硅半球深腔的尺寸特征。经实验验证，脱模后的PDMS模型可以准确地反映出半球深腔的尺寸信息，测量结果的不确定度小于5‰，有效解决了硅半球深腔无损检测的难题。     

基于半跨模式波的铝合金板底面缺陷TOFD检测

采用超声衍射时差法（TOFD）检测铝合金板底面缺陷时，受直通波脉冲宽度影响存在近表面盲区。提出了TOFD半跨模式波法进行盲区抑制，利用一次底面反射波在缺陷端点处衍射波的特征及其在B扫查图像中的对称性推导底面缺陷定深公式。仿真和实验结果表明，对于厚度为7.0 mm的铝合金板，在探头中心距为40 mm、中心频率为10 MHz的检测条件下TOFD半跨模式波法能将近表面盲区抑制64%以上，且深度不小于2.0 mm底面缺陷的定位误差不超过6.32%。与模式转换波及TOFD-W波相比，半跨模式波不会与底波混叠且离直通波较近，在铝合金板底面缺陷检测中适用性较强。     

基于机器视觉的药用铝箔印刷品质检测系统

为适应制药行业对药用铝箔印刷品质的严格要求,在分析了印刷过程中对微小针孔、正面文字缺陷以及反面细小异物的检测需求后,开发了一套基于机器视觉的药用铝箔印刷品质检测系统。系统选配了线阵CCD相机、条形LED光源等硬件,搭建了高实时性、高清晰度的图像采集环境;采用基于Win Sock网络通信的系统架构作为检测软件,将多台工控机的处理结果通过网络通信传输给中控系统。经测试表明:此检测系统在现场能够稳定、高效运行,提高了药用铝箔印刷品质检测的自动化程度。     

存在外部干扰的网络控制系统故障检测和优化

针对存在时延和丢包的网络控制系统,研究了系统的故障检测滤波器设计和优化设计问题.通过泰勒展开将未知时延处理成外界干扰,采用伯努利随机过程来描述丢包现象.设计观测器产生残差信号,将故障检测问题转化为H∞滤波问题.通过Lyapunov函数方法分析了系统的稳定性.以线性矩阵不等式的形式给出了滤波器存在的充分条件和求解方法.为进一步提高系统对故障信号的灵敏度,采用了一种优化设计方法对故障检测系统进行了优化.最后通过仿真验证了算法的有效性.     

基于MBD的数字化检测工艺分工技术研究

随着数字化集成制造系统的发展与应用,数字化检测技术在数字化集成制造过程中起到了至关重要的作用,工程需求日益强烈.针对数字化检测过程中缺少较合理的检测工艺分工规划的现状,结合MBD技术,提出了基于MBD的数字化检测工艺分工的相关概念和关键技术.在考虑检测成本及检测时间为约束条件的前提下,根据检测变量构造检测工艺路线函数,实现了最优检测工艺路线的生成与检测工艺分工规划的匹配.