The invention relates to a laser and infrared composite nondestructive testing device and method, a method and device for accurately detecting internal defects of materials, belonging to the field of nondestructive testing. Based on the principle of laser shearing speckle interferometry and Infrared Imaging Nondestructive testing, the thermal radiation loading device is studied; the multi-threaded laser speckle interferometry and infrared imaging common screen display technology is studied; according to the two kinds of image detection results, the defect location and determination methods are studied; modular design is carried out, and two kinds of camera control are integrated. In order to provide technical support for the application of new testing equipment, a composite laser shearing speckle interferometry (LSPI) and infrared imaging NDT prototype were developed with thermal loading control mechanism.
【技术实现步骤摘要】
激光与红外复合的无损检测设备及方法
本专利技术涉及一种激光与红外复合的无损检测设备及方法用于精确检测材料内部缺陷,属于无损检测领域。
技术介绍
随着航空、航天等高端制造业的发展,质量小,强度高、刚度高的复合材料结构件的运用越来越广泛,是传统金属材料理想的替代品。受微观结构的影响,复合材料构件的内部缺陷对结构的力学性能的影响非常灵敏,现有的无损检测技术在复合材料上的使用存在一些限制,由此可见,开发能够在各类工程现场使用、高效的无损检测方法具有特别重要的意义。近年来,激光剪切散斑干涉和红外成像的关键技术发展迅速,且国外的先进装备已经逐渐在我国得到应用,但这些方法尚有一些局限性,如激光剪切散斑干涉技术对物体表面及周围环境要求较高,且无法检测缺陷深度,而红外成像技术在图像分辨率上尚有不足之处,且一般应用于缺陷较浅的试样,故两种方法在检测机理和应用方法上尚存在许多需要探索的问题。本专利技术通过研究激光剪切散斑干涉和红外成像的关键技术,开发多模式图像处理算法方法,提高无损检测准确性和效率。本专利技术的技术可以研制复合激光剪切散斑干涉和红外成像的无损测试设备,通过探索复合检测设备在航空航天等典型复合材料结构中的应用方法,为新型检测设备的应用提供技术支持。
技术实现思路
激光剪切散斑干涉和红外成像已经成为常规的无损检测技术,但在实际使用中存在局限性。本专利技术通过研究激光剪切散斑干涉和红外成像无损检测关键技术,研制激光与红外复合的无损检测设备,开发能够共屏显示物体表面剪切散斑干涉相移图像和红外图像的软件,整合两种检测图像的信息,研制新型算法,准确判定物体内部缺陷的尺寸和位置。 ...
【技术保护点】
1.一种激光与红外复合的无损检测设备,包括脉冲热加载激励装置(1)、激光发射器(2)、扩束装置(3)、红外热像仪(4)、迈克尔逊干涉仪(5)、数字相机(6)、集成控制器(7)、计算机(8);其特征在于:脉冲热加载激励(1)装置放置于试样前方0.5m以内,并保证能够对试样表面进行均匀的热加载;激光发射器(2)的光轴垂直于被侧试样表面,在激光发射器(2)的光轴上和被测试样之间放置扩束装置(3);在被测试样的一侧的反射光线上依次放置迈克尔逊干涉仪(5)、数字相机(6),另一侧放置红外热像仪(4);通过集成控制器(7)来控制热加载,剪切量及相移模量;数字相机(6)将所采集的干涉图像信号传输至计算机(8)中,同时红外热成像仪(4)将所采集的试样表面温度分布图像传输至计算机(8)中;调整扩束装置(3)位置使激光能均匀照射到试样表面;在计算机(8)中通过自行开发的图像处理软件对散斑图像与温度图像进行分析与数据处理。
【技术特征摘要】
1.一种激光与红外复合的无损检测设备,包括脉冲热加载激励装置(1)、激光发射器(2)、扩束装置(3)、红外热像仪(4)、迈克尔逊干涉仪(5)、数字相机(6)、集成控制器(7)、计算机(8);其特征在于:脉冲热加载激励(1)装置放置于试样前方0.5m以内,并保证能够对试样表面进行均匀的热加载;激光发射器(2)的光轴垂直于被侧试样表面,在激光发射器(2)的光轴上和被测试样之间放置扩束装置(3);在被测试样的一侧的反射光线上依次放置迈克尔逊干涉仪(5)、数字相机(6),另一侧放置红外热像仪(4);通过集成控制器(7)来控制热加载,剪切量及相移模量;数字相机(6)将所采集的干涉图像信号传输至计算机(8)中,同时红外热成像仪(4)将所采集的试样表面温度分布图像传输至计算机(8)中;调整扩束装置(3)位置使激光能均匀照射到试样表面;在计算机(8)中通过自行开发的图像处理软件对散斑图像与温度图像进行分析与数据处理。2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于:所述的脉冲热加载激励装置(1)采用卤素灯整列,通过程序控制装置,以周期性或单次脉冲方式加载,峰值功率可达106W。3.根据权利要求1所述的设备,其特征在于:所述的激光发射器(2)采用波长为532nm的氦氖激光器。4.根据权利要求1所述的设备,其特征在于:所述的数字相机(6)为面阵CCD工业相机。5.根据权利要求1所述的设备,其特征在于:所述的迈克尔逊干涉仪(5)包括剪切矢量调节模块和相移模块,剪切矢量调节模块可以调整剪切量的大小和方向,相移模块使用四步相移技术可以得到被测物体的相位信息,进而提高检测图像质量,两种模块的控制均由集成控制器(7)来操作。6.根据权利要求1所述的设备,其特征在于:所述的红外热像仪(4)选用以InSb为热敏像元的中波段红外相机FLIRA6700sc,空间分辨率波段范围在1~5μm之间,灵敏度可达0.1摄氏度,最高采集频率为480帧每秒。7.一种激光与红外复合的无损检测方法采用权利要求1所述的激光与红外复合的无损检测设备进行检测操作,其特...
【专利技术属性】
技术研发人员:张东升,危荃,魏延杰,叶益民,涂俊,
申请(专利权)人:上海大学,上海航天精密机械研究所,
类型:发明
国别省市:上海,31
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