一种铝合金表面缺陷检测的激光成像系统及其方法技术方案

一种铝合金表面缺陷检测的激光成像系统及其方法，该系统包括脉冲激光器，所述脉冲激光器分别连接控制器和振镜扫描系统，振镜扫描系统下端设有激光扫描区域，激光扫面区域一侧设有Lamb波传感器，所述Lamb波传感器连接信号调理电路，信号调理电路连接A/D采集卡，A/D采集卡分别连接控制器和上位机Labview软件系统，所述控制器还分别与上位机Labview软件系统和振镜扫描系统连接。本发明专利技术能够快速实现对铝合金材料缺陷成像检测，具有检测精度高、检测速度快、定量无损检测等特点。

Laser imaging system and method for detecting surface defects of aluminum alloy

A laser imaging system Aluminum Alloy surface defect detection and the method thereof. The system comprises a pulse laser, the pulse laser is respectively connected with the controller and the galvanometer scanning system, galvanometer scanning system is provided with a laser scanning area, laser scanning area is arranged on one side of Lamb wave sensor, the Lamb wave sensor is connected with the signal conditioning circuit, signal the conditioning circuit is connected with the A/D acquisition card, A/D card is respectively connected with the controller and Labview system software, the controller is respectively connected with the Labview PC software system and scanning system. The invention has the advantages of high detection accuracy, fast detection speed, quantitative nondestructive testing and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金表面缺陷检测的激光成像系统及其方法
本专利技术涉及一种铝合金表面缺陷检测的激光成像系统及其方法，特别是一种基于Hartley变换的激光Lamb波用于铝合金表面缺陷检测的成像系统及其方法。
技术介绍
铝板表面质量是铝板材料质量的重要指标，直接影响到铝合金产品的质量和性能。在铝板的加工过程中，由于原料、设备以及工艺等多种因素的影响，常常导致铝板表面出现一些微裂纹、气孔、刮伤等缺陷。这些缺陷直接影响到铝合金产品的抗腐蚀和疲劳强度等性能。如何在生产过程中对这些铝合金材料进行快速质量检测，对于铝合金产品的生产具有十分重要意义。目前铝合金表面缺陷检测的方法有：超声、磁粉、涡流、渗透等。但是这些方法存在检测精度低、检测速度慢、无法对缺陷进行定量检测。激光超声技术作为一种将激光技术和超声技术相结合的检测技术，不仅结合了传统超声技术的特点，而且能实现与被测材料的非接触检测，快速扫描成像，具有较高的分辨率。
技术实现思路
本专利技术其目的就在于提供一种铝合金表面缺陷检测的激光成像系统及其方法，解决了现有技术存在检测精度低、检测速度慢、无法对缺陷进行定量检测的问题。为实现上述目的而采取的技术方案是，一种铝合金表面缺陷检测的激光成像系统，包括脉冲激光器，所述脉冲激光器分别连接控制器和振镜扫描系统，振镜扫描系统下端设有激光扫描区域，激光扫面区域一侧设有Lamb波传感器，所述Lamb波传感器的输出端连接信号调理电路，信号调理电路的输出端连接A/D采集卡，A/D采集卡的输出端分别连接控制器和上位机Labview软件系统，所述控制器还与上位机Labview软件系统连接。一种铝合金表面缺陷检测的激光成像系统的成像方法，包括以下步骤：（1）通过上位机Labview软件系统输入系统初始化参数，所述系统初始化参数包括Lamb波采样频率、采样时间，经带通滤波器后，点击开始按钮，激光Lamb波检测系统开始工作；（2）控制器控制脉冲激光器产生脉冲激光束，激光束通过振镜扫描系统，射入薄板铝材料表面，薄板铝材料吸收激光能量，由于激光热弹效应的作用，在薄板铝材料表面产生Lamb波信号；（3）Lamb波信号在薄板铝材料中传播，Lamb波遇到缺陷后产生散射波信号，在激光扫描区域的另一侧安装的Lamb波传感器接收激光在薄板铝材料中产生的Lamb波信号及散射波信号；（4）Lamb波传感器将接收的Lamb波信号及散射波信号通过信号调理电路和A/D采集卡，被上位机Labview软件采集，并以.lvm文件保存；（5）激光Lamb波检测系统完成对薄板铝材料二维扫描检测后，上位机Labview软件读取.lvm文件中的Lamb波信号及散射波信号，并对Lamb波信号及散射波信号进行Hartley变换，Hartley变换的公式为，其中f(t)为Lamb波信号；（6）上位机Labview软件系统读取Hartley变换的Lamb波信号及散射波信号，得到变换后的Lamb波传播图像，实现对薄板铝材料缺陷的形状和大小检测。有益效果与现有技术相比本专利技术具有以下优点。1．突破了传统激光超声无损检测技术对薄板铝材料无法进行定量检测的缺点；2．该激光Lamb波成像技术，可以自动根据接收到的Lamb波信号，得到Lamb波传播图像，自动对薄板铝材料的表面及内部缺陷进行图像化定量检测；3．该方法不受盲区的影响，适用于薄板铝材料表面、内部的缺陷，不仅操作简单、重复性好、而且不依赖于检测人员的技术水平。附图说明以下结合附图对本专利技术作进一步详述。图1为本专利技术所述的激光成像系统原理结构示意图；图2为激光Lamb波检测系统检测到的Lamb波波形信号示意图；图3为激光Lamb波检测系统检测到的Lamb波传播的振动波形示意图；图4为激光Lamb波检测系统检测到的Lamb波传播图像示意图；图5为激光Lamb波检测系统检测到的Lamb波经过Hartley变换后的传播图像示意图。具体实施方式一种铝合金表面缺陷检测的激光成像系统，包括脉冲激光器1，如图1所示，所述脉冲激光器1分别连接控制器7和振镜扫描系统2，振镜扫描系统2下端设有激光扫描区域3，激光扫面区域3一侧设有Lamb波传感器4，所述Lamb波传感器4的输出端连接信号调理电路5，信号调理电路5的输出端连接A/D采集卡6，A/D采集卡6的输出端分别连接控制器7和上位机Labview软件系统8，所述控制器7还与上位机Labview软件系统8连接。所述振镜扫描系统2在X、Y方向旋转小镜的扫描视角为±25°,最大扫描频率可达3kHz。所述A/D采集卡6采用高速数字A/D采集卡。所述脉冲激光器1为Nd:YAG激光器。一种铝合金表面缺陷检测的激光成像系统的成像方法，如图3-图5所示，包括以下步骤：（1）通过上位机Labview软件系统输入系统初始化参数，所述系统初始化参数包括Lamb波采样频率、采样时间，经带通滤波器后，点击开始按钮，激光Lamb波检测系统开始工作；（2）控制器控制脉冲激光器产生脉冲激光束，激光束通过振镜扫描系统，射入薄板铝材料表面，薄板铝材料吸收激光能量，由于激光热弹效应的作用，在薄板铝材料表面产生Lamb波信号；（3）Lamb波信号在薄板铝材料中传播，Lamb波遇到缺陷后产生散射波信号，在激光扫描区域的另一侧安装的Lamb波传感器接收激光在薄板铝材料中产生的Lamb波信号及散射波信号；（4）Lamb波传感器将接收的Lamb波信号及散射波信号通过信号调理电路和A/D采集卡，被上位机Labview软件采集，并以.lvm文件保存；（5）激光Lamb波检测系统完成对薄板铝材料二维扫描检测后，上位机Labview软件读取.lvm文件中的Lamb波信号及散射波信号，并对Lamb波信号及散射波信号进行Hartley变换，Hartley变换的公式为，其中f(t)为Lamb波信号；（6）上位机Labview软件系统读取Hartley变换的Lamb波信号及散射波信号，得到变换后的Lamb波传播图像，实现对薄板铝材料缺陷的形状和大小检测。所述Lamb波信号包括激光产生的声表面波，纵波及横波信号。所述对薄板铝材料进行二维扫描检测的形状可以任意的，二维扫描步长为0.1mm-2mm。实施例以下对采用本专利技术所述的方法及其系统进行的一次实验进行详述：1.选取薄板铝材料，规格为1000mm×1000mm×3mm，其薄板铝材料中有一个1mm×4mm×0.5mm的凹槽表面缺陷。2．输入系统初始化参数(Lamb波采样频率、采样时间，带通滤波器)后，点击开始按钮，激光Lamb波检测系统开始工作，控制器控制脉冲激光器产生脉冲激光束，激光束通过振镜扫描系统，射入薄板铝材料表面，在薄板铝材料表面产生Lamb波信号，激光Lamb波检测系统完成对薄板铝材料二维扫描检测。3．Lamb波传感器将接收的Lamb波信号及散射波信号通过信号调理电路和A/D采集卡，被上位机Labview软件采集，图2为Lamb波波形信号，Lamb波信号以.lvm文件保存。4．上位机Labview软件读取.lvm文件中的Lamb波信号及散射波信号，并对Lamb波信号及散射波信号进行Hartley变换，上位机Labview软件读取Hartley变换的Lamb波信号及散射波信号，得到变换后的Lamb波传播图像，实现对薄板铝材料缺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金表面缺陷检测的激光成像系统，包括脉冲激光器(1)，其特征在于，所述脉冲激光器(1)分别连接控制器(7)和振镜扫描系统(2)，振镜扫描系统(2)下端设有激光扫描区域(3)，激光扫面区域(3)一侧设有Lamb波传感器(4)，所述Lamb波传感器(4)的输出端连接信号调理电路(5)，信号调理电路(5) 的输出端连接A/D采集卡(6)， A/D采集卡(6) 的输出端分别连接控制器(7)和上位机Labview软件系统(8)，所述控制器(7)还与上位机Labview软件系统(8)连接。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金表面缺陷检测的激光成像系统，包括脉冲激光器(1)，其特征在于，所述脉冲激光器(1)分别连接控制器(7)和振镜扫描系统(2)，振镜扫描系统(2)下端设有激光扫描区域(3)，激光扫面区域(3)一侧设有Lamb波传感器(4)，所述Lamb波传感器(4)的输出端连接信号调理电路(5)，信号调理电路(5)的输出端连接A/D采集卡(6)，A/D采集卡(6)的输出端分别连接控制器(7)和上位机Labview软件系统(8)，所述控制器(7)还与上位机Labview软件系统(8)连接。2.根据权利要求1所述的一种铝合金表面缺陷检测的激光成像系统，其特征在于，所述振镜扫描系统(2)在X、Y方向旋转小镜的扫描视角为±25°,最大扫描频率可达3kHz。3.根据权利要求1所述的一种铝合金表面缺陷检测的激光成像系统，其特征在于，所述A/D采集卡(6)采用高速数字A/D采集卡。4.根据权利要求1所述的一种铝合金表面缺陷检测的激光成像系统，其特征在于，所述脉冲激光器(1)为Nd:YAG激光器。5.根据权利要求1所述的一种铝合金表面缺陷检测的激光成像系统的成像方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）通过上位机Labview软件系统输入系统初始化参数，所述系统初始化参数包括Lamb波采样频率、采样时间，经带通滤波器后，点击开始按钮，激光Lamb波检测系统开始工作；（2）控制器控...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾伟，姚飞艳，漆世锴，
申请(专利权)人：九江学院，
类型：发明
国别省市：江西,36