CN105628739A - 面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置及探损方法 - Google Patents

Abstract

<b>本发明涉及一种面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置及探损方法。对于大型工件，由于几何尺寸较大且形状各异，通常采用人工操作探伤机的作业方式，人工作业不仅效率低，检测结果误差较大。一种面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置，其组成包括：运动装置，所述的运动装置与工业机器人（</b><b>1</b><b>）连接，所述的工业机器人具有红外探损面板（</b><b>2</b><b>），所述的红外探损面板上安装有激光加热装置（</b><b>3</b><b>）、红外热成像装置（</b><b>4</b><b>）；所述的激光加热装置、所述的红外热成像装置分别通过激光热信号与被测工件（</b><b>5</b><b>）连接，所述的红外热成像装置通过电缆与数据处理装置连接，所述的数据处理装置安装在所述的红外探损面版上。本发明应用于工件无损检测。</b>

Description

面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置及探损方法

技术领域：

本发明涉及一种面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置及探损方法。

背景技术：

为了保证大型设备的正常工作，大多设备的制造毛坯进行无损检测。对于风电发电机叶片、大吨位船舶的甲板及其船体等大型工件，由于几何尺寸较大且形状各异，通常采用人工操作探伤机的作业方式，人工作业不仅效率低，检测结果误差较大。

机器人无损检测技术被广泛使用，但无损检测机器人一般为基座固定的作业方式，难以完成大尺寸工件的一次检测任务。

发明内容：

本发明的目的是提供一种面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置及探损方法，解决了探损效率低的问题。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置，其组成包括：运动装置，所述的运动装置与工业机器人连接，所述的工业机器人具有红外探损面板，所述的红外探损面板上安装有激光加热装置、红外热成像装置；所述的激光加热装置、所述的红外热成像装置分别通过激光热信号与被测工件连接，所述的红外热成像装置通过电缆与数据处理装置连接，所述的数据处理装置安装在所述的红外探损面版上。

所述的面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置，所述的激光加热装置包括一组激光加热单元，所述的激光加热单元包括一组激光加热微元，所述的加热微元包括激光发射装置，所述的激光发射装置通过激光束与激光整形装置连接，所述的激光整形装置通过激光束与激光偏转装置连接，所述的激光偏转装置通过激光束与可更换镜头连接，所述的可更换镜头通过激光束与被测工件连接。

所述的面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置，所述的数据处理装置包括数据压缩装置，所述的数据压缩装置通过电缆与无线发射装置连接，所述的无线发射装置通过无线信号与无线接收装置连接，所述的无线接收装置通过电缆与计算机连接。

所述的面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置，所述的运动装置包括驱动装置，所述的驱动装置与丝杠连接，所述的丝杠安装在移动平台上，所述的移动平台与机器人底座连接，所述的机器人底座通过转轴与机械主臂连接，所述的机械主臂通过转轴与机械副臂连接，所述的机械副臂与红外探损面板连接。

所述的面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置，所述的红外探损面板上具有距离传感器。

一种利用权利要求1-5之一所述的面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置的探损方法，该方法包括如下步骤：

在进行探损时，首先通过激光发射装置发射激光束，激光束通过激光整形装置整形，激光整形完成后由激光偏转装置改变条形激光束发射方向，并通过NC控制激光偏转装置的摆动，同时可根据工件的大小更换合适型号的镜头，对条形激光束缩放，并将激光发射到被测元件上，激光加热装置其摆动周期为激光单帧时长，由一组激光加热微元的单帧连续扫描加热转化为行频连续扫描加热，红外热像装置同步进行图像数据采集；在第一行频扫描加热后在激光发射间歇期间，丝杠和驱动装置前行扫描加热一行频的距离，进入第二行频的扫描加热，在第二行频加热时，激光偏转装置反向摆动，红外热像装置同步进行全息图像数据采集；

数据通过数据压缩装置将大量图像数据预处理并压缩，并通过无线发射装置将数据信息无线传输，再通过无线接收装置将压缩数据接收并传输到计算机，最后通过图像数据处理软件对全息图像数据解压、拼接、整理以及实时对比工件图像，检测出工件有无损伤，并准确判断工件损伤位置。

本发明的有益效果：

本发明包括激光加热装置和红外热像装置，其对工件进行加热及全息图像的获取；数据处理单元包括数据压缩装置、无线发射装置、无线接收装置和计算机，其对获取的全息图像进行压缩、传输、解压及图形综合处理。

本发明中激光加热微元的合理布置及控制可实现对大型工件快速高效的加热，再同过红外热像装置获取全息图像，通过对图像的实时处理，就可完成大型工件的无损检测。

本发明加热方式为激光加热，工件材料的检测范围更宽；激光加热微元可通过NC控制摆动一定角度和工业机器人的移动速度，实现仿形加热，增强了设备的柔性，更适应于工件检测；激光加热微元通过整形装置，将点状激光整形为条形激光，并通过NC控制激光束摆动装置实现条形激光的横向扫描，且扫描周期为一帧时长，实现了工件的连续加热使得工件加热温度更加均匀，检测结果更加准确；通过对激光加热微元的精确控制，将帧频加热装转换为行频加热，同时保证了加热的均匀，提高了加热效率。

本发明通过该无损检测装置可准确检测大型工件是否存在大面积缺陷，并确定缺陷的位置和形状；通过该无损检测装置的无线发射及接收装置可实现远距离的操作，不受数据传输所用电缆和工件几何形状大小的限制。

本发明端部装有距离传感器，保证无损检测装置与工件的距离保持恒定，有利于工件加热的均匀和图像数据采集；对于运动机构，采用丝杠螺母传动，可实现机器人移动速度和定位的精确控制，为准确的检测结果提供保证。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是本发明激光加热微元的结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置，其组成包括：运动装置，所述的运动装置与工业机器人1连接，所述的工业机器人具有红外探损面板2，所述的红外探损面板上安装有激光加热装置3、红外热成像装置4；所述的激光加热装置、所述的红外热成像装置分别通过激光热信号与被测工件5连接，所述的红外热成像装置通过电缆与数据处理装置连接，所述的数据处理装置安装在所述的红外探损面版上。

实施例2：

根据实施例1所述的面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置，所述的激光加热装置包括一组激光加热单元，所述的激光加热单元包括一组激光加热微元，所述的激光加热微元包括激光发射装置7，所述的激光发射装置通过激光束与激光整形装置8连接，所述的激光整形装置通过激光束与激光偏转装置连9接，所述的激光偏转装置通过激光束与可更换镜头10连接，所述的可更换镜头通过激光束与被测工件连接。

实施例3：

根据实施例1或2所述的面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置，所述的数据处理装置包括数据压缩装置6，所述的数据压缩装置通过电缆与无线发射装置11连接，所述的无线发射装置通过无线信号与无线接收装置12连接，所述的无线接收装置通过电缆与计算机13连接。

实施例4：

根据权利要求1或2或3所述的面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置，所述的运动装置包括驱动装置，所述的驱动装置与丝杠15连接，所述的丝杠安装在移动平台16上，所述的移动平台与机器人底座17连接，所述的机器人底座通过转轴19与机械主臂18连接，所述的机械主臂通过转轴与机械副臂20连接，所述的机械副臂与红外探损面板连接。

实施例5：

根据实施例1或2或3或4所述的面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置，所述的红外探损面板上具有距离传感器14。

实施例6：

一种利用权利要求1-5之一所述的面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置的探损方法，该方法包括如下步骤：

在进行探损时，首先通过激光发射装置发射激光束，激光束通过激光整形装置整形，激光整形完成后由激光偏转装置改变条形激光束发射方向，并通过NC控制激光偏转装置的摆动，同时可根据工件的大小更换合适型号的镜头，对条形激光束缩放，并将激光发射到被测元件上，激光加热装置其摆动周期为激光单帧时长，由一组激光加热微元的单帧连续扫描加热转化为行频连续扫描加热，红外热像装置同步进行图像数据采集；在第一行频扫描加热后在激光发射间歇期间，丝杠和驱动装置前行扫描加热一行频的距离，进入第二行频的扫描加热，在第二行频加热时，激光偏转装置反向摆动，红外热像装置同步进行全息图像数据采集；

数据通过数据压缩装置将大量图像数据预处理并压缩，并通过无线发射装置将数据信息无线传输，再通过无线接收装置将压缩数据接收并传输到计算机，最后通过图像数据处理软件对全息图像数据解压、拼接、整理以及实时对比工件图像，检测出工件有无损伤，并准确判断工件损伤位置。

Claims (6)

1.一种面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置，其组成包括：运动装置，其特征是：所述的运动装置与工业机器人连接，所述的工业机器人具有红外探损面板，所述的红外探损面板上安装有激光加热装置、红外热成像装置；所述的激光加热装置、所述的红外热成像装置分别通过激光热信号与被测工件连接，所述的红外热成像装置通过电缆与数据处理装置连接，所述的数据处理装置安装在所述的红外探损面版上。

2.根据权利要求1所述的面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置，其特征是：所述的激光加热装置包括一组激光加热单元，所述的激光加热单元包括一组激光加热微元，所述的激光加热微元包括激光发射装置，所述的激光发射装置通过激光束与激光整形装置连接，所述的激光整形装置通过激光束与激光偏转装置连接，所述的激光偏转装置通过激光束与可更换镜头连接，所述的可更换镜头通过激光束与被测工件连接。

3.根据权利要求1或2所述的面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置，其特征是：所述的数据处理装置包括数据压缩装置，所述的数据压缩装置通过电缆与无线发射装置连接，所述的无线发射装置通过无线信号与无线接收装置连接，所述的无线接收装置通过电缆与计算机连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置，其特征是：所述的运动装置包括驱动装置，所述的驱动装置与丝杠连接，所述的丝杠安装在移动平台上，所述的移动平台与机器人底座连接，所述的机器人底座通过转轴与机械主臂连接，所述的机械主臂通过转轴与机械副臂连接，所述的机械副臂与红外探损面板连接。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置，其特征是：所述的红外探损面板上具有距离传感器。

6.一种利用权利要求1-5之一所述的面向大型工件的机器人激光红外无损检测装置的探损方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

在进行探损时，首先通过激光发射装置发射激光束，激光束通过激光整形装置整形，激光整形完成后由激光偏转装置改变条形激光束发射方向，并通过NC控制激光偏转装置的摆动，同时可根据工件的大小更换合适型号的镜头，对条形激光束缩放，并将激光发射到被测元件上，激光加热装置其摆动周期为激光单帧时长，由一组激光加热微元的单帧连续扫描加热转化为行频连续扫描加热，红外热像装置同步进行图像数据采集；在第一行频扫描加热后在激光发射间歇期间，丝杠和驱动装置前行扫描加热一行频的距离，进入第二行频的扫描加热，在第二行频加热时，激光偏转装置反向摆动，红外热像装置同步进行全息图像数据采集；

数据通过数据压缩装置将大量图像数据预处理并压缩，并通过无线发射装置将数据信息无线传输，再通过无线接收装置将压缩数据接收并传输到计算机，最后通过图像数据处理软件对全息图像数据解压、拼接、整理以及实时对比工件图像，检测出工件有无损伤，并准确判断工件损伤位置。