表面粗糙度分析系统和分析工件的表面粗糙度的方法技术方案

提出了一种表面粗糙度分析系统和分析工件的表面粗糙度的方法。表面粗糙度分析系统包括若干波发生器；若干波传感器；以及超声分析系统，其被配置为接收工件的材料机械参数，确定由若干波发生器发送的源信号的入射表面波信号参数，以及使用材料机械参数确定截止波长，其中，截止波长是表面波长与入射波长之比。截止波长是表面波长与入射波长之比。

【技术实现步骤摘要】
表面粗糙度分析系统和分析工件的表面粗糙度的方法


[0001]本公开总体上涉及无损检查，并且更具体地，涉及用于分析工件的表面粗糙度的系统和方法。

技术介绍

[0002]表面粗糙度是表面纹理的组成部分。表面粗糙度是制造过程的产物。在表面计量学中，术语“粗糙度”通常适用于精加工表面的高频和短波长参数。表面粗糙度可以描述为表面的一系列峰和谷。
[0003]表面粗糙度可以与制造的特性和控制直接相关联。对于一些商品，表面粗糙度只会影响美观。对于机械部件，粗糙度通常是部件性能的预测指标。粗糙度与不一致的传播相关联。因此，粗糙度通常是不希望的。
[0004]当前的粗糙度分析方法包括目视检查或接触探针。通过将具有各种已知粗糙度的示例样本与要分析的工件进行比较，执行目视检查。目视检查的准确性受到限制。
[0005]接触探针与要分析的表面接触。接触探针通过量化探针尖端在接触探针跨工件表面移动时垂直移动的距离来测量粗糙度。接触探针的速度受到限制，并且只能量化接触探针所经过的表面的粗糙度。
[0006]因此，期望具有一种方法和装置，其至少考虑以上讨论的一些问题以及其它可能的问题。

技术实现思路

[0007]本公开的一个实施例提供了一种表面粗糙度分析系统。该表面粗糙度分析系统包括若干波发生器、若干波传感器以及超声分析系统，该超声分析系统被配置为接收工件的材料机械参数，确定要由若干波发生器发送的源信号的入射表面波信号参数，以及确定若干波传感器距若干波发生器的指定距离，使得接收阈值的表面波的若干波传感器指示在粗糙度阈值内的表面粗糙度。
[0008]本公开的另一个实施例提供了一种分析工件的表面粗糙度的方法。接收工件的材料机械参数。使用材料机械参数确定要发送到工件中的源信号的信号参数。确定若干波传感器距若干波发生器的指定距离，使得接收阈值的表面波的若干波传感器指示在粗糙度阈值内的表面粗糙度。
[0009]本公开的又一个实施例提供一种分析工件的表面粗糙度的方法。确定用于要通过若干波发生器发送到工件中以分析工件的表面粗糙度的源信号的信号参数。截止波长使用工件的材料机械参数确定。截止波长是表面波长与入射波长之比。使用截止波长来确定若干波传感器距若干波发生器的指定距离，使得接收阈值的表面波的若干波传感器指示在粗糙度阈值内的表面粗糙度。
[0010]本公开的另一个实施例提供了一种表面粗糙度分析系统。表面粗糙度分析系统包括超声分析系统、若干波发生器、若干波传感器和粗糙度评估器。超声分析系统被配置为接
收工件的材料机械参数，确定要由若干波发生器发送的源信号的入射表面波信号参数，并确定若干波传感器距若干波发生器的指定距离，使得接收阈值的表面波的若干波传感器指示粗糙度阈值内的表面粗糙度。若干波发生器被配置为将具有信号参数的源信号发送到工件中。若干波传感器与若干波发生器相距至少指定距离定位。粗糙度评估器被配置为基于由若干波传感器感测到的表面波来确定工件的表面粗糙度是否低于粗糙度阈值。
[0011]本公开的另一个实施例提供了一种表面粗糙度分析系统。表面粗糙度分析系统包括若干波发生器、若干波传感器和粗糙度评估器。若干波发生器被配置为将具有信号参数的源信号发送到工件中，计算信号参数以在工件中生成表面波。若干波传感器被设定取向为接收来自工件的表面波，并且与若干波发生器相距至少指定距离定位，其中指定距离使得在若干波传感器处接收阈值的表面波指示在粗糙度阈值内的表面粗糙度。粗糙度评估器被配置为基于由若干波传感器感测到的表面波的存在或不存在来确定工件的表面粗糙度是否低于粗糙度阈值。
[0012]该特征和功能可以在本公开的各个实施例中独立地实现，或者可以在其它实施例中进行组合，在该其它实施例中，可以参考以下描述和附图来看到更多细节。
附图说明
[0013]在所附权利要求中阐述了被认为是说明性实施例的特征的新颖特征。然而，当结合附图阅读时，通过参考本公开的说明性实施例的以下详细描述，将最好地理解说明性实施例及其优选的使用方式、其进一步的目的和特征，在附图中：
[0014]图1是检查环境的框图的图示，其中可以实现说明性实施例；
[0015]图2是根据说明性实施例的具有表面粗糙度的工件的透视图；
[0016]图3是根据说明性实施例的具有与工件的表面相关联的表面粗糙度分析系统的部件的工件的侧视图；
[0017]图4是根据说明性实施例的具有与工件的表面相关联的表面粗糙度分析系统的部件的工件的侧视图；
[0018]图5是根据说明性实施例的具有与工件的表面相关联的表面粗糙度分析系统的部件的工件的透视图；
[0019]图6是根据说明性实施例的具有与工件的表面相关联的表面粗糙度分析系统的部件的工件的透视图；
[0020]图7是根据说明性实施例的具有与工件的表面相关联的表面粗糙度分析系统的部件的工件的透视图；
[0021]图8是根据说明性实施例的具有与工件的表面相关联的表面粗糙度分析系统的部件的工件的透视图；
[0022]图9是根据说明性实施例的与工件的表面相关联的表面粗糙度分析系统的框图；
[0023]图10A和图10B是根据说明性实施例的分析工件的表面粗糙度的方法的流程图的图示；
[0024]图11A和图11B是根据说明性实施例的分析工件的表面粗糙度的方法的流程图的图示；
[0025]图12是根据说明性实施例的以框图形式的飞行器制造和维修方法的图示；以及
[0026]图13是以框图形式的飞行器的图示，其中可以实现说明性实施例。
具体实施方式
[0027]说明性示例认识并考虑了一种或多种不同的考虑因素。说明性示例认识并考虑到粗糙度通常是减材和增材制造过程二者中机械部件性能的预测指标。说明性示例认识并考虑到，表面光洁度上的不规则度可能形成裂纹和腐蚀的成核位置。说明性示例认识并考虑到疲劳是表面现象，并且高表面粗糙度可以增加裂纹生长引发的可能性。
[0028]说明性示例认识并考虑到粗糙度也在与环境的材料相互作用中起作用。例如，粗糙度会影响腐蚀。
[0029]说明性示例认识并考虑到表面粗糙度在制造三维印刷零件中可能是一个挑战。说明性示例认识并考虑到许多增材制造方法通过分层沉积材料来构造零件的几何形状。表面粗糙度对于高疲劳循环部件可能尤其重要。
[0030]说明性实施例使用超声表面导波来表征制造过程期间的表面粗糙度幅度和频率。表面声波由若干换能器产生并沿粗糙表面传播。说明性实施例预定义瑞利波传播的截止阈值，其指示表面粗糙度描述。对于空间表面波度和声波波长的特定比率，会发生该截止，并且所产生的波衰减和衰变的检测表征表面粗糙度。
[0031]说明性实施例可以在生产过程中在线使用(used in
‑
line)。当说明性实施例被指示达到期望的产品质量时，可以用信号通知在增材制造中材料沉积速率的调节。说明性实施例指示何时需要返工或附加的表面处理。
[0032]现在转向图1，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面粗糙度分析系统(102)，包括：超声分析系统(128)，其被配置为接收工件(108)的材料机械参数(130)，确定由若干波发生器(124)发送的源信号(134)的入射表面波信号参数(132)，并确定若干波传感器(126)距所述若干波发生器(124)的指定距离(160)，使得接收阈值的表面波(164)的所述若干波传感器(126)指示在粗糙度阈值(165)内的表面粗糙度(104)。2.根据权利要求1所述的表面粗糙度分析系统(102)，其中，所述超声分析系统(128)进一步被配置为使用所述材料机械参数(130)来确定截止波长(136)，其中，所述截止波长(136)是表面波长(138)与入射波长(140)之比，以及其中，所述指定距离(160)基于所述截止波长(136)来确定。3.根据权利要求2所述的表面粗糙度分析系统(102)，其中，所述截止波长(136)约为0.5。4.根据前述权利要求中任一项所述的表面粗糙度分析系统，进一步包括：所述若干波发生器(124)，其被配置为将具有所述信号参数(132)的源信号(134)发送到工件(108)中；以及所述若干波传感器(126)，其与所述若干波发生器(124)相距至少所述指定距离(160)定位。5.根据权利要求4所述的表面粗糙度分析系统(102)，其中，所述若干波传感器(126)包括一系列波传感器(166)，所述一系列波传感器(166)中的每个波传感器(156、168)在所述工件(108)的表面(106)的第二方向(162)中与所述若干波发生器(124)的波发生器(146)具有不同的距离(158、170)，或者可选地，其中，所述若干波发生器(124)包括在第一方向(172)中横跨所述工件(108)的表面(106)间隔开的多个波发生器(146、148)。6.根据权利要求4所述的表面粗糙度分析系统(102)，其中，所述若干波传感器(126)与所述若干波发生器(124)相距至少指定距离(160)定位，以检测来自工件(108)的表面波(154)，其中，基于由所述超声分析系统(128)计算出的截止波长(136)选择所述指定距离(160)。7.根据权利要求4所述的表面粗糙度分析系统(102)，进一步包括：粗糙度评估器(180)，其被配置为基于由若干波传感器(126)感测到的表面波(164)来确定所述工件(108)的所述表面粗糙度(104)是否低于粗糙度阈值(165)。8.一种分析工件(108)的表面粗糙度的方法(1000)，所述方法包括：接收(1002)所述工件(108)的材料机械参数(130)；使用所述材料机械参数(130)确定(1004)要发送到工件(108)中的源信号(134)的信号参数(132)；以及确定(1005)若干波传感器(126)与若干波发生器(124)相距的指定距离(160)，使得接收阈值的表面波(164)的所述若干波传感器(126)指示在粗糙度阈值(165)内的表面粗糙度(104)。9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：使用所述材料机械参数(130)确定(1007)截止波长(136)，其中，所述截止波长(136)是表面波长(138)与入射波长(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：