激光错位散斑测试系统和方法技术方案

本申请涉及激光错位散斑测试系统和方法。用于非破坏性地测试部件的激光错位散斑测试系统(100)包括耦接到部件(106)的部件(106)加热子系统(120)。部件(106)加热子系统(120)通过使电流流过部件(106)而将部件(106)激励成负载状态。部件(106)的电阻率使部件(106)随着电流通过部件(106)被内部地且均匀地加热。

Laser speckle measurement system and method

【技术实现步骤摘要】
激光错位散斑测试系统和方法
本公开的实施例总体上涉及激光错位散斑测试系统，并且更具体地涉及用于加热由激光错位散斑测试系统测试的部件的系统和方法。
技术介绍
激光错位散斑是用于检测待测物体的不规则性的光学干涉测量技术。通常，当被测物体经受所施加负载的变化(例如温度变化)时，物体内的不规则性引起表面轮廓的局部变化。通常，负载变化可以由温度、压力、振动或电磁能的变化引起。表面轮廓的变化可以揭示各种不规则性，诸如剥离、分层、芯不规则性等。激光错位散斑用于非破坏性测试(NDT)和质量控制应用，诸如复合材料和金属材料。通常，在激光错位散斑检查期间，受测物体，诸如通过加热而受到应力或激励。在激光错位散斑测试期间，将测试对象相对于两种状态(即中性状态和负载状态)进行干涉测量比较。高级软件算法执行实时图像处理以识别两个状态之间的平面外变形中的变化，这又通过突出某些负载条件下的局部弱点来揭示表面或子表面不连续性或异常。目前使用诸如加热、真空和振动的激励方法来提供负载状态。已知的激励方法包括使用单独且不同的加热器，诸如加热灯或加热毯，以加热被测试物体的表面。当加热器将热能发射到物体的表面上时，相对表面(以及内部部分)的温度不同于物体表面上的温度。即，物体的表面加热引起物体上和物体内的温度梯度。通常，加热器对物体不均匀地加热。这样，负载状态可能不能准确地反映整个对象的特性。此外，物体可能易于通过表面加热而损坏，因为可能需要过度加热以充分加热整个物体。
技术实现思路
需要一种用于在激光错位散斑测试期间均匀且安全地加热物体的系统和方法。此外，需要一种减少在激光错位散斑测试期间对物体的损坏的可能性的用于加热物体的系统和方法。此外，需要一种通过在被检查部件上提供均匀激励来增加远场不规则性的检测概率的系统和方法。考虑到这些需要，本公开的某些实施例提供了一种用于非破坏性地测试部件的激光错位散斑测试系统。激光错位散斑测试系统包括耦接到部件的部件加热子系统。部件加热子系统通过使电流通过部件而将部件激励成负载状态。部件的电阻率使部件随着电流通过部件被内部地且均匀地加热。在至少一个实施例中，该激光错位散斑测试系统包括激光发射装置，该激光发射装置被配置为将激光束发射到该部件上。在至少一个实施例中，由激光发射装置发射的激光束在撞击部件之前通过扩束器。照相机获取处于中性状态的部件的至少一个第一图像和处于负载状态的部件的至少一个第二图像，在中性状态中部件没有被部件加热子系统激励。图像剪切装置可以设置在部件和照相机之间。在至少一个实施例中，部件加热子系统包括耦接到部件的电源。诸如，第一引线从电源延伸并耦接到部件的第一部分，而第二引线从组件的第二部分延伸并耦接到电源。在至少一个实施例中，部件加热子系统包括操作地耦接到电源的加热控制单元。加热控制单元选择性地激活电源，以便选择性地使电流通过部件。在至少一个实施例中，部件加热子系统包括耦接到部件的一个或多个热传感器。热传感器可以安装在部件的外表面上，和/或嵌入在部件内。本公开的某些实施例提供了根据本公开的实施例的用于非破坏性地测试部件的激光错位散斑测试方法。该激光错位散斑测试方法包括：将部件加热子系统耦接到部件；利用该部件加热子系统将该部件激励到负载状态(其中该激励包括使电流通过该部件)；以及由于该部件的电阻率，通过该激励内部地且均匀地加热该部件。在至少一个实施例中，该激光错位散斑测试方法包括：由激光发射装置将激光束发射到该部件上；使由该激光发射装置发射的激光束在撞击该部件之前通过扩束器；获取处于中性状态的该部件的至少一个第一图像，在该中性状态中，该部件未被该部件加热子系统激励；以及获取该组件在该负载状态下的至少一个第二图像。在至少一个实施例中，该耦接包括将电源耦接到该组件。诸如，耦接包括将第一引线从电源延伸到组件的第一部分，以及将第二引线从部件的第二部分延伸到电源。在至少一个实施例中，激光错位散斑测试方法包括将加热控制单元操作地耦接到电源，将耦接到部件的一个或多个热传感器与加热控制单元可通信地耦接，以及选择性地激活电源以便选择性地使电流通过部件。附图说明图1示出了根据本公开的实施例的激光错位散斑测试系统的示意图。图2示出了根据本公开的实施例的复合板组件的分解透视图。图3示出了根据本公开的实施例的用于非破坏性地测试部件的激光错位散斑测试方法的流程图。具体实施方式当结合附图阅读时，将更好地理解以上概述以及某些实施例的以下详细描述。如在本文所使用的，以单数引用的并且前面有词语“一”或“一个”的元件或步骤应当被理解为不一定排除多个元件或步骤。此外，对“一个实施例”的引用并不旨在被解释为排除也并入所陈述的特征的额外实施例的存在。此外，除非明确相反地陈述，否则“包括”或“具有”具有特定条件的元件或多个元件的实施例可包括不具有该条件的额外元件。本公开的某些实施例提供了一种用于激光错位散斑测试系统的部件加热子系统和方法，其中部件(诸如碳纤维增强聚合物、复合结构、金属结构等)被电阻加热。特别地，被测试的部件耦接到电源，该电源产生通过该部件的电力。当电流通过部件时，部件的电阻率导致部件的温度升高(即，部件被加热)。该部件通过流过其中的电流被内部地且均匀地加热。在至少一个实施例中，加热控制单元操作电源以控制通过部件的电流，并因此控制部件的加热。与使用单独的加热器来加热部件的外表面的现有已知系统相比，本公开的实施例显著地减小了部件内的温度梯度，因为部件被内部地且均匀地加热。本公开的实施例提供了用于激光错位散斑测试系统的部件加热子系统和方法，其使用被测试的部件的电阻率来施加部件的热激励。当电流通过部件时，部件的电阻率使该部件被内部地且均匀地加热，从而在部件的整个厚度上提供均匀的激励。与现有系统不同，由本公开的实施例描述的加热系统轻巧、便携并且易于安装。在至少一个实施例中，还可以使用外部加热(诸如通过单独且不同的加热灯、加热毯等)。即，在至少一个实施方案中，可以如本文所述在内部加热部件，以及经由一个或多个外部加热装置加热部件。图1示出了根据本公开的实施例的激光错位散斑测试系统100的示意图。激光错位散斑测试系统100包括激光发射装置102，其被配置为向被测试的部件106发射激光束104。部件106可以是金属结构、复合结构等。在至少一个实施方案中，该部件是碳纤维增强聚合物。在至少一个实施例中，部件106是复合板，诸如可用于形成飞行器的内部机舱、机身等的一部分。在至少一个其他实施例中，部件106可用于各种其他结构、系统等，诸如风轮机叶片、车辆部件等。在示例性实施例中，发射的激光束104在撞击部件106之前通过扩束器108，诸如一个或多个透镜。图像剪切装置110设置在部件106和照相机112(诸如数码相机)之间。照相机112检测撞击被测试部件106的激光能量的图像，诸如在中性状态期间，当部件106未被激励时，以及在负载状态期间，当部件106通过热能、振动能量、真空等被激励时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光错位散斑测试系统(100)，用于非破坏性地测试部件(106)，所述激光错位散斑测试系统(100)包括：/n耦接到所述部件(106)的部件加热子系统(120)，其中，所述部件加热子系统(120)通过使电流通过所述部件(106)来将所述部件(106)激励成负载状态，其中，所述部件(106)的电阻率使所述部件(106)随着电流通过所述部件(106)被内部地且均匀地加热。/n

【技术特征摘要】
20190430 US 16/398,3791.一种激光错位散斑测试系统(100)，用于非破坏性地测试部件(106)，所述激光错位散斑测试系统(100)包括：
耦接到所述部件(106)的部件加热子系统(120)，其中，所述部件加热子系统(120)通过使电流通过所述部件(106)来将所述部件(106)激励成负载状态，其中，所述部件(106)的电阻率使所述部件(106)随着电流通过所述部件(106)被内部地且均匀地加热。


2.根据权利要求1所述的激光错位散斑测试系统(100)，还包括激光发射装置(102)，所述激光发射装置(102)被配置为将激光束(104)发射到所述部件(106)上。


3.根据权利要求1或2所述的激光错位散斑测试系统(100)，还包括扩束器(108)，其中，由所述激光发射装置(102)发射的激光束(104)在撞击所述部件(106)之前通过所述扩束器(108)。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光错位散斑测试系统(100)，还包括相机(112)，所述相机(112)获取处于中性状态的所述部件(106)的至少一个第一图像(119)和处于所述负载状态的所述部件(106)的至少一个第二图像(121)，在所述中性状态中所述部件(106)不被所述部件(106)加热子系统(120)激励。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的激光错位散斑测试系统(100)，还包括布置在所述部件(106)与所述相机(112)之间的图像剪切装置(110)。


6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈赫迪·阿什拉菲，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US