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原文传递一种用于任意曲面的非接触激光超声无损检测系统及方法

专利名称：	一种用于任意曲面的非接触激光超声无损检测系统及方法
摘要：	本发明公开了一种用于任意曲面的非接触激光超声无损检测系统及方法，该系统包括光源、第一反射镜、第二反射镜、光学介质、连续激光器、分束器、光电检测器、机械手、控制器、信号调理装置、数据采集卡和计算机。该方法通过光源发出脉冲激光投射到检测对象表面，基于热弹机制产生的超声波穿过两个反射镜之间的光学介质引起透射和反射激光强度的变化，利用光电检测器测量激光强度并输出信号，在机械扫查单元的辅助下完成感兴趣区域的扫查，扫查的同时同步采集输出信号和扫查位置数据，经数据处理后即可得到缺陷的三维分布信息。本发明使用激光进行超声波的激发和检测，适应了复杂的检测条件，实现了任意曲面零部件缺陷的快速准确自动化无损检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	广东工业大学
发明人：	纪轩荣;刘旭;曾吕明;陈燕;袁懋诞
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-24T00:00:00+0800
申请号：	CN201910047861.8
公开号：	CN109799192A
代理机构：	广东广信君达律师事务所
代理人：	江金城;杨晓松
分类号：	G01N21/17(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	510062 广东省广州市大学城外环西路100号
主权项：	1.一种用于任意曲面的非接触激光超声无损检测系统，其特征在于，包括超声激发单元、超声检测单元、机械扫查单元、以及信号采集与处理单元；所述超声激发单元设为脉冲激光器；所述超声检测单元包括第一反射镜、第二反射镜、光学介质、连续激光器、分束器、以及光电检测器；所述机械扫查单元包括机械手和控制器；所述信号采集与处理单元包括信号调理装置、数据采集卡、以及计算机；所述光学介质位于第一反射镜和第二反射镜之间；所述分束器位于第二反射镜与连续激光器之间；所述光电检测器与分束器法线在竖直方向夹角为45度；所述脉冲激光器与计算机电连接；所述机械手与控制器电连接；所述控制器与计算机电连接；所述连续激光器和光电检测器分别与信号调理装置电连接；所述连续激光器与光电检测器互相垂直设置；所述信号调理装置与数据采集卡电连接；所述数据采集卡与计算机电连接；所述脉冲激光器与超声检测单元集成在一起并被夹持在机械手末端。 2.根据权利要求1所述的用于任意曲面的非接触激光超声无损检测系统，其特征在于，所述第一反射镜与第二反射镜设为半透明反射镜，可被连续激光器发出的光束穿透。 3.根据权利要求1所述的用于任意曲面的非接触激光超声无损检测系统，其特征在于，所述第一反射镜与第二反射镜之间的距离设为连续激光器发出的激光半波长的倍数。 4.根据权利要求1所述的用于任意曲面的非接触激光超声无损检测系统，其特征在于，所述光学介质对脉冲激光器与连续激光器发出的光束具有高通过率。 5.根据权利要求1所述的用于任意曲面的非接触激光超声无损检测系统，其特征在于，所述机械手采用六自由度机械手，并能够在控制器的作用下追踪任意曲面的法向。 6.根据权利要求1所述的用于任意曲面的非接触激光超声无损检测系统，其特征在于，所述超声检测单元设置在所述脉冲激光器与检测对象之间。 7.根据权利要求1所述的用于任意曲面的非接触激光超声无损检测系统，其特征在于，所述超声检测单元检测超声的耦合类型采用空气耦合，并可通过改变空气湿度来改变耦合效果。 8.一种用于任意曲面的非接触激光超声无损检测方法，其特征在于，所述检测方法包括如下步骤：步骤S1：所述脉冲激光器产生脉冲激光穿过所述超声检测单元的光学介质，并垂直投射在被检测对象表面，基于热弹机制产生超声波；步骤S2：超声波穿过所述第一反射镜与第二反射镜之间的光学介质并引起其折射率的变化进而改变光学介质中连续激光波长和传输变化，从而导致透射和反射激光强度的变化，利用所述光电检测器精确测量激光强度并输出信号；步骤S3：所述六自由度机械手与所述脉冲激光器和所述超声检测单元夹持集成在一起并按照预定的扫描路径进行扫查；步骤S4：所述信号采集与处理单元基于时间同步采集光电检测器输出信号和六自由度机械手扫查的位置数据，并进行处理后得到缺陷的三维分布信息。
所属类别：	发明专利