發(fā)布時(shí)間：2020-08-25 06:48

【摘要】：焊縫結(jié)構(gòu)是重要的金屬連接部件,廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)中。但由于受到焊接工藝本身的限制,焊縫中可能產(chǎn)生各類缺陷。為了保障焊接結(jié)構(gòu)的安全,必須對(duì)焊縫進(jìn)行無損檢測。超聲衍射時(shí)差法(TOFD,Time of Flight Diffraction),是一種常用的焊縫缺陷檢測手段,該方法檢測速度快、成本低且對(duì)人體無危害,可現(xiàn)場對(duì)缺陷作定性、定量的評(píng)價(jià)。本文針對(duì)焊縫典型缺陷的超聲TOFD-D掃描圖像特征及其自動(dòng)識(shí)別技術(shù)開展研究工作,首先對(duì)超聲TOFD檢測過程進(jìn)行了計(jì)算仿真,根據(jù)仿真結(jié)果分析了超聲TOFD檢測的超聲波傳播機(jī)理及缺陷形態(tài)對(duì)檢測結(jié)果的影響;制備大量含自然缺陷的對(duì)接焊縫試樣并對(duì)其進(jìn)行超聲TOFD-D掃描成像,深入分析了各類焊縫典型缺陷D掃描成像圖的特征;最后,根據(jù)分析得到的焊縫典型缺陷成像圖的特征設(shè)計(jì)了缺陷自動(dòng)識(shí)別分類網(wǎng)絡(luò),并通過改變試驗(yàn)參數(shù)獲得大量訓(xùn)練和識(shí)別樣本對(duì)分類網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。具體研究內(nèi)容如下:第一,本文采用有限元法對(duì)鋼板對(duì)接焊縫的超聲TOFD檢測過程進(jìn)行了仿真模擬。模擬了焊縫中存在的各種形態(tài)的圓孔、開口槽、深埋槽缺陷,并分析了各類缺陷類型、深度、尺寸、面型缺陷取向?qū)z測信號(hào)幅度的影響。仿真結(jié)果表明:有限元仿真能很好地模擬體積型、面型缺陷的衍射波形成機(jī)理;通過對(duì)比仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn),缺陷衍射波幅度分布特征與缺陷的形態(tài)具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。第二,對(duì)含各類典型缺陷的鋼板焊縫進(jìn)行超聲TOFD-D掃成像,并分析了各類缺陷的成像圖特征。通過對(duì)比分析圖像特征發(fā)現(xiàn),焊縫典型缺陷的D掃描圖像大多為拋物線型、直線型條紋狀,可用于區(qū)分缺陷類型的重要圖像特征主要為拋物線的開口方向、形狀的連續(xù)性、端部的平滑程度。最后,基于Faster R-CNN算法設(shè)計(jì)對(duì)超聲TOFD-D掃圖像的缺陷進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別與分類,獲得了較高的自動(dòng)識(shí)別率。針對(duì)超聲TOFD-D掃描成像的特點(diǎn),對(duì)Faster R-CNN算法進(jìn)行了優(yōu)化配置。在對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)采用了數(shù)據(jù)擴(kuò)充方法,擴(kuò)充了訓(xùn)練集、避免欠擬合,增強(qiáng)了識(shí)別系統(tǒng)的抗噪聲能力和魯棒性。通過識(shí)別試驗(yàn),分析了該方法應(yīng)用于超聲TOFD-D成像的可行性、準(zhǔn)確性及效率。綜上所述,焊縫缺陷的超聲TOFD檢測信號(hào)及掃描圖像與缺陷形態(tài)密切相關(guān),焊縫典型缺陷的超聲TOFD-D掃特征圖像可用于區(qū)分缺陷類型,將缺陷自動(dòng)識(shí)別算法應(yīng)用于超聲TOFD檢測可以實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷快速、準(zhǔn)確地自動(dòng)檢測識(shí)別,研究焊縫典型缺陷的自動(dòng)識(shí)別方法對(duì)檢測自動(dòng)化具有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG441.7;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2803396