一种大型圆柱结构活动多余物的检测方法与流程

本发明涉及多余物检测技术领域，特别涉及一种大型圆柱结构活动多余物的检测方法。

背景技术：

多余物是指产品中存在的由外部进入或内部产生的与产品规定状态无关的一切物质。它可能导致产品丧失其规定的功能，造成产品故障，其是困扰航空航天设备可靠性的一大难题。1993年3月，在美国肯尼迪航天中心进行哥伦比亚号航天飞机飞行前的准备时，发现固体助推火箭燃料泄露，拆开火箭组合件后找到了混入一个o形密封圈内的头发丝。2000年～2007年，我国某总体院在某型号研制过程中出现的多余物问题数量占年度问题总数量的年均百分比为9.2％，这些多余物问题导致该型号的飞行试验进度受到了影响。

随着我国航空航天领域的发展，多余物问题也越来越多的得到关注。如中国专利cn102435672a《一种检测台及利用这种检测台的航天电子设备多余物自动检测装置及检测方法》利用曲柄摇杆机构带动放置在工作台上的电子设备摆动，摆动过程中多余物移动产生的声音及振动被传感器采集，传输至上位机进行分析判断。中国专利cn103472196a《一种多余物检测装置》利用检测装置带动产品绕两轴线转动，通过在静音室内聆听产品内是否发出声音和观察产品内部是否有多余物运动来判断是否有多余物的产生。

上述专利极大地提升了多余物检测的效率，提高了航天产品的可靠性，但其仅能解决小型航天产品的多余物检测问题，对于航空航天领域大量存在的大型圆柱结构(如贮箱、壳段)多余物检测无能为力。我国对于大型圆柱结构多余物检测研究还比较少。如标准qj2850a-2011《航天产品多余物预防与控制》主要通过规范设计、加工、装配阶段的流程来减少残留的多余物，所给出的多余物检测方法包括目视检查法、听觉检查法等方法，这些方法检测效率低、精度差。中国专利cn102955178a《一种航天器舱体内多余物的检测方法及装置》通过手柄摇动固定在悬臂结构上的航天器舱体，利用观察法和聆听法判断和检查航天器舱体内是否有多余物，其缺点是悬臂结构的可靠性较低，观察法和聆听法受人主观因素影响较大，检测精度低。中国专利cn201555700u《一种密闭圆柱结构活动多余物的检测装置》实现了密闭圆柱结构活动多余物的检测，但其缺点是需手动转动法兰导轨连接杆，如遇大型圆柱结构时检测效率低，且压电换能器稳定性差。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种大型圆柱结构活动多余物的检测方法，可以准确高效判断大型圆柱结构是否存在活动多余物。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种大型圆柱结构活动多余物的检测方法，包括以下步骤：

步骤一、首先将滚动环4装夹在大型圆柱结构7表面靠近端部的位置，使滚动环4与大型圆柱结构7表面无相对运动；再将滚动环4放置在架车6上使大型圆柱结构7能够绕自身轴线转动；架车6的旋转轴连接电机8，电机8信号驱动连接控制柜9；然后利用数据传输线2将布置在大型圆柱结构7上的无线数据采集装置3和声发射传感器1连接起来，组成无线信号采集系统；最后将无线信号采集系统通过无线数据传输的方式与pc机5连接进行数据及指令的传输；

步骤二、打开pc机5设置无线信号采集系统参数并通过无线传输方式发送给无线数据采集装置3；然后接通控制柜9电源，通过控制柜9控制电机8旋转，进而带动滚动环4和大型圆柱结构7转动，同时无线数据采集装置3通过无线传输方式将声发射传感器1采集到的数据发送到pc机5上，经安装在pc机5上的算法分析，当没有活动多余物产生时，连续进行数据采集，采集时间超过规定时间则认为大型圆柱结构没有活动多余物，当有活动多余物产生时，pc机5发出报警并示出活动多余物所在位置，此时关闭电机8，由人员进行活动多余物的拾取，拾取完毕继续进行活动多余物检测。

所述的大型圆柱结构7由多段连接组合，多段组合时，每段上都必须布置声发射传感器1。

所述的声发射传感器1和无线数据采集装置3布置在大型圆柱结构7上，大型圆柱结构7的周向上声发射传感器1相隔180°安装，大型圆柱结构7的轴向上相邻声发射传感器1相隔90°安装。

步骤二所述的pc机5上的算法分析，具体为：首先计算pc机5所接收到的信号数据的特征值，包括：撞击、事件计数、振铃计数、能量计数、幅度、持续时间、上升时间、有效值电压、平均信号电平等；然后计算每一项特征值的得分scorei，其中：scorei＝ei/eti，ei表示特征值i的值，eti表示特征值i所对应的阈值；然后计算每一个传感器所采集到的信号数据的总得分score，其中：n表示特征值的个数；最后比较传感器所采集到的信号数据的总得分score和总得分阈值scoret，如果score＞scoret，则判定大型圆柱结构7内存在多余物，发出报警；如果score＜scoret，则判定大型圆柱结构7内不存在多余物；当有活动多余物产生时，算法选择总得分最大的三个传感器组成传感器组进行多余物的定位。

本发明的优点为：

1、所述的算法分析，通过得分计算公式将各个独立的特征值进行融合，减少了单一特征值判断时的误报率，同时，由于各个特征值可反映的多余物的特性不同(有些特征值可反映多余物大小，有些特征值可反应多余物种类)，经得分计算公式的融合，最终得到的总得分包括了各个特征值所囊括的所有特性，是一项综合性的指标。

2、本发明首先能够实现大型圆柱结构的旋转；其次，能够通过无线传输，实现被测物体旋转过程中活动多余物的检测；同时通过引进算法分析能够实现全面、综合、准确的检测多余物的大小和种类；最终实现活动多余物的定位。

附图说明

图1是本发明实施例一所用的器材安装示意图。

图2是本发明检测方法流程图。

图3是安装在pc机5上的算法的诊断流程。

图4是本发明实施例二所用的器材安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

一种大型圆柱结构活动多余物的检测方法，包括以下步骤：

步骤一、参照图1，首先将滚动环4装夹在大型圆柱结构7表面靠近端部的位置，使滚动环4与大型圆柱结构7表面无相对运动；再将滚动环4放置在架车6上，使大型圆柱结构7能够绕自身轴线转动；架车6的旋转轴连接电机8，电机8信号驱动连接控制柜9；然后利用数据传输线2将无线数据采集装置3与声发射传感器1连接起来，组成无线信号采集系统；声发射传感器1和无线数据采集装置3布置在大型圆柱结构7上，大型圆柱结构7的周向上声发射传感器1相隔180°安装，大型圆柱结构7的周向上相邻声发射传感器1相隔90°安装；最后无线信号采集系统通过无线数据传输的方式与pc机5连接进行数据及指令的传输；

步骤二、参照图2，打开pc机5设置无线信号采集系统参数并通过无线传输方式发送给无线数据采集装置3；然后接通控制柜9的电源，通过控制柜9控制电机8旋转，进而带动滚动环4和大型圆柱结构7转动，同时无线数据采集装置3通过无线传输方式将声发射传感器1采集到的数据发送到pc机5上，经安装在pc机5上的算法分析，分析流程如图3所示，首先计算pc机5所接收到的信号数据的特征值，包括：撞击、事件计数、振铃计数、能量计数、幅度、持续时间、上升时间、有效值电压、平均信号电平等；然后计算每一项特征值的得分scorei，其中：scorei＝ei/eti，ei表示特征值i的值，eti表示特征值i所对应的阈值；然后计算每一个传感器所采集到的信号数据的总得分score，其中：n表示特征值的个数；最后比较传感器所采集到的信号数据的总得分score和总得分阈值scoret，如果score＞scoret，则判定大型圆柱结构7内存在多余物，发出报警并选择总得分最大的三个传感器组成传感器组进行多余物的定位。；如果score＜scoret，则判定大型圆柱结构7内不存在多余物。

当没有活动多余物产生时，连续进行数据采集，采集时间超过规定时间则认为大型圆柱结构没有活动多余物，当有活动多余物产生时，pc机5发出报警并示出活动多余物所在位置，此时关闭电机，由人员进行活动多余物的拾取，拾取完毕继续进行活动多余物检测。

实施例二

一种大型圆柱结构活动多余物的检测方法，包括以下步骤：

步骤一、参照图4，首先将滚动环4装夹在大型圆柱结构7表面靠近端部的位置，使滚动环4与大型圆柱结构7表面无相对运动；再将滚动环4放置在架车6的上，使大型圆柱结构7能够绕自身轴线转动；架车6的旋转轴连接电机8，电机8信号驱动连接控制柜9；然后利用数据传输线2将无线数据采集装置3与设置在声发射传感器1连接起来，组成无线信号采集系统；声发射传感器7和无线数据采集装置3固定在大型圆柱结构7上，大型圆柱结构7的周向上声发射传感器1相隔180°安装，大型圆柱结构7的周向上相邻声发射传感器1相隔90°安装；参照图4，由于大型圆柱结构7是由多段铆接的，排布位置根据铆接位置确定，被铆接的两结构件上(即每段上)必须布置声发射传感器；该种布置要求的优势在于：能够保证大型圆柱结构7实现全方位的信号采集，保证多余物检测的可靠性。最后无线信号采集系统通过无线数据传输的方式与pc机5连接进行数据及指令的传输；

步骤二、参照图2，打开pc机5设置无线信号采集系统参数并通过无线传输方式发送给无线数据采集装置3；然后接通控制柜9电源，通过控制柜9控制电机8旋转，进而带动滚动环4和大型圆柱结构7转动，同时无线数据采集装置3通过无线传输方式将声发射传感器1采集到的数据发送到pc机5上，经安装在pc机5上的算法分析，分析流程如图3所示，当没有活动多余物产生时，连续进行数据采集，采集时间超过规定时间则认为大型圆柱结构没有活动多余物，当有活动多余物产生时，pc机5发出报警并选择总得分最大的三个传感器组成传感器组进行多余物的定位，此时关闭电机，由人员进行活动多余物的拾取，拾取完毕继续进行活动多余物检测。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。