面形自适应超声在机测厚方法研究

针对复杂曲面薄壁零件高效、精密在机测厚难题,提出一种面形自适应的超声在机测厚新方法,创新设计多功能高度集成的超声在机测厚装置,进一步建立超声在机扫描测厚运动控制基本模型。通过基于静力平衡的测量位姿解算和基于首次回波能量衰减的姿态偏角自动辨识,确定出传感器动态调整中的最佳测量姿态。对于具有固定时延的超声回波信号,利用所构造的步长控制函数,设计回波声时变步长自适应计算算法,可有效提高算法收敛速率和减小稳态误差。以弧形和S形薄壁件为典型对象,利用所研发的超声在机测厚系统,开展面形自适应超声在机测厚综合试验研究。试验表明,对在机测量的厚度数据实施姿态偏角误差补偿,其结果与三坐标测量机标定值相比较,测量精度可稳定在0.02 mm以内,满足了复杂薄壁零件在机测厚需求。