基于转动惯量原理的零件内部缺陷检测方法的研究

本项目结合广西五菱汽车制造厂液压刹车油缸铝铸件存在气孔缺陷无法检测造成漏油返修的生产难题，提出一种基于转动惯量原理的零件内部缺陷检测原理和方法，方法通过测量转动平台的角速度，计算零件选定位置的小柱体的质量并用此判断柱体内的气孔缺陷，预期检测精度和效率能达到生产实际要求。新方法测量获得的角速度，还可计算出物体的转动惯量，这种物体转动惯量测量的新方法，精度高于国内现有设备。研究内容包括：利用柱体单元质量检测零件内部气孔的原理和方法，柱体单元质量的测量和计算方法，物体位置变化引起测量转台角速度变化的测量方法。本项目所研究的缺陷检测方法可推广应用于其它工业检测，测量转动惯量的方法也可通用于各类物体的转动惯量测量。本项目研究内容国内外文献未见报道，项目具有创新性，项目的应用将提高产品的质量和可靠性，并节约大量的返修成本，特别是本项目作为地区基金申请，对促进广西自主知识产权科技产品开发，具有重要意义。

本项目研究的主要内容包括（一）三维物体转动惯量的测量方法及惯性参数的求解方法研究。（二）三维物体惯性参数与该三维物体内部质量分布关系的理论研究。（三）将理论研究成果应用于无损检测零件的内部缺陷。.针对研究内容一，获得了如下研究成果：（1）研究并实现一种基于单轴气浮台转速衰减的转动惯量测量新方法，测量相对误差在0.5%以下。（2）利用转动惯量测量新方法实现了三维物体九个独立位置的转动惯量测量。（3）建立了由三维物体九个独立位置的转动惯量值求解物体的三个惯性矩分量Jxx, Jyy, Jzz、三个惯性积分量Jxy, Jxz, Jyz和三个质量矩分量Jx, Jy, Jz 的数学模型，完成算法软件，计算相对误差小于千兆分之一。.针对研究内容二，获得了如下研究成果：（1）推断出若三维物体间九个惯性参数、质量、体积同时不相等，则它们的内部质量分布和形状就不相同的性质。（2）分析出连续质量分布与离散点集中质量分布的三维物体在九个惯性参数上的区别，获得由连续质量分布的九个惯性参数求解其对应集中质量分布的九个惯性参数的方法。（3）获得以下结论：物体放置在三个惯性积均不为零的位置，对应知道一个离散点质量的位置在已知的一条直线上，若在该直线上的具体坐标确定，则质量确定。物体放置在有两个惯性积分量均为零的位置，若离散点的质量已知，对应知道离散点的位置在一条已知的反函数曲线上。（4）研究出利用物体的两个位置、九个惯性参数、质量、体积计算该物体离散点质量的方法，计算所得质量的相对误差小于千万分之一。.针对研究内容三，获得了如下研究成果：（1）物体上的某一条直线上某一点的质量与标准质量相比变大或变小的具体比例可由物体的九个惯性参数求出。选择一定数量的直线，计算标准零件与被检零件的质量的差值，可以判断零件在某一方向的缺陷存在。(2)利用基于九个惯性参数、质量、体积计算离散点集中质量的方法，将零件上所有关键区域的离散点集中质量全部求出，通过标准零件与被检零件质量的比较，可以断判出零件缺陷的准确位置和缺陷劣度。