工业水平的提高对材料提出了更高的要求,传统材料在一定程度上限制了装备制造的发展。复合材料被大量应用在工业生产中,因为这种材料可以将各种材料的优异性能融合在一起,由于它既能保证材料的强度,又不失力学性能,在极端环境下还可以经受长期腐蚀,所以被广泛应用于各工业领域。尤其是一些尖端科学领域,因此保证符合材料的质量安全就尤为重要,有必要对这些材料进行必要的检测。在众多无损检测技术中,超声无损检测因其可以将声波穿透多种材料,并不失对缺陷检测的灵敏性,逐渐成为应用范围最为全面的检测技术。但对于一些不能接触水的材料,传统的超声耦合方法会使复合材料受潮,进而影响材料的力学强度和形状稳定性。为应对这种情况,本论文提出的空耦超声检测技术可以有效解决这个问题,采用空气作为耦合介质,这种非接触式的检测方法不会对复合材料的性能产生任何的影响。针对目前符合材料构件的形状比较复杂、尺寸较大等特点,传统的人工检测手段无论在检测精度还是工作效率上都无法胜任目前的工作。本论文采用六自由度工业机器人搭载超声探头的方式对工件进行自动扫查,相比于人工检测,效率得到大幅度的提升,而且降低了人为误差,检测结果的呈现形式更为直观。工业自动化设备具备灵活、精准的运动能力,利用其运动性能来辅助超声无损检测,可以解决人工检测面临的效率低下、精度不足的瓶颈,有利于超声检测技术更大范围的推广。本论文除了研究了空气耦合超声检测的工作机制,还在工业机器人的运动控制方面有深入的研究。空气耦合超声检测技术面临的首要问题就是接收信号微弱,除了可以考虑增加脉冲发生器的工作频率,还可以设计性能更加优良的超声探头阻抗匹配层,这些技术手段都可以可以在一定限度内提高接收信号幅值。为提高缺陷的定位精度,本论文采用机械手运动位置对高速数据采集卡进行外部触发,将检测信号与检测点意义对应。在双机械手之间的运动同步上,除了利用机械手底层算法限定机械手相邻运动点之间的运动时间,还在二者之间建立通讯联系,实现同步启动和运动状态交互。