一种瓷砖脱粘检测的导波成像装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种瓷砖脱粘检测的导波成像装置与方法，包括：定位系统用于使分布式电子扫描敲击单元位于瓷砖的相应位置；分布式电子扫描敲击单元用于敲击瓷砖，以激发出瓷砖内的非传播的第一阶对称兰姆波的零群速度模式，并发出兰姆波信号；接收单元用于分别采集不同敲击位置处激励出的兰姆波信号；机械扫描装置，用于移动定位系统；分析模块用于接收所述兰姆波信号，并分析所述兰姆波信号的频谱特征，判断不同敲击点是否脱粘。本发明专利技术通过使用非传播的第一阶对称兰姆波的零群速度模式减小了其余瓷砖的粘接情况和瓷砖内传播的频散等因素对于空鼓检测准确性的影响，并通过电子扫描与机械扫描结合的方式，进一步提高了检测的速度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种瓷砖脱粘检测的导波成像装置与方法


[0001]本专利技术涉及导波检测领域，尤其涉及一种导波检测瓷砖脱粘的成像装置与方法。

技术介绍

[0002]瓷砖的粘接是室内装修的重要环节。如今最常用的瓷砖粘贴方法是用水泥粘接瓷砖，但是这种方法很容易在瓷砖背面出现空鼓，使得水泥与瓷砖的粘接面积减小，瓷砖容易掉落。
[0003]而对于瓷砖的粘接情况评价在业界不存在一个可以量化的标准，传统的粘接情况检测是通过空鼓锤敲击瓷砖，通过声音来判断粘接的情况，这种检测方法不仅依赖检测人员的经验，而且准确率低，容易出现空鼓的漏检。这样不利于做出墙面整体粘接情况的评价，也易于留下安全隐患。
[0004]专利202110311972.2提出了一种基于声学频率分析物体内部缺陷的检测仪，可以用于检测瓷砖的空鼓情况。该专利技术通过敲击锤间歇性敲打瓷砖，通过位移传感器获取敲击锤的敲击路线，同时通过线缆连接声呐装置获取声音频率，并进行粗略和精确分析，确定出空鼓位置及尺寸。
[0005]专利202110311972.2公开的检测方法是将敲击瓷砖的振动视为板的弯曲振动，利用的是一种声波的传播模式；但是，接收的信号频率受到与其他瓷砖连接状况和板中声传播频散现象的影响，会造成检测的精度受到影响。并且专利202110311972.2采用一个敲击锤间歇性敲打瓷砖，检测效率低。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，克服人工瓷砖空鼓检测的主观性强、准确率低、无法判断空鼓位置的缺点，减小瓷砖之间的粘接状况对于检测准确率的影响，并进一步提高检测效率，从而提供一种瓷砖脱粘检测的导波成像装置与方法。
[0007]为解决上述问题，本专利技术的技术方案所提供的一种瓷砖脱粘检测的导波成像方法与装置。
[0008]一种瓷砖脱粘检测的导波成像装置，包括敲击单元，处理单元，其特征在于，包括：
[0009]定位系统，包括若干伸缩杆和一个旋转轴，用于确定瓷砖位置，使分布式电子扫描敲击单元位于瓷砖的相应位置；
[0010]敲击单元采用分布式电子扫描敲击单元，包括若干敲击声源，用于敲击瓷砖，以逐点激励出板状瓷砖中的非传播的第一阶对称兰姆波的零群速度模式(S1‑
ZGV模式)，并发出兰姆波信号；
[0011]接收单元，用于分别采集不同敲击位置处发出的所述兰姆波信号，并将采集到的所述兰姆波信号发送至处理单元；
[0012]处理单元，包括分析模块；所述分析模块用于接收兰姆波信号，并分析所述兰姆波信号的频谱特征，判断不同敲击点是否脱粘。
[0013]机械扫描装置用于移动定位系统，使所述瓷砖脱粘检测的导波成像装置移动到下一块瓷砖，并重复进行定位、敲击、接收信号、分析频谱、绘制图像，直到在整个墙面上得到粘接图像。
[0014]作为上述装置的一种改进，所述绘图模块通过所述分布式电子扫描敲击单元的位置以及相应的所述兰姆波信号的频域特征，确定空鼓位置信息并绘制单片瓷砖的粘贴图像云图，在完成全部瓷砖扫描后，将每个单片瓷砖的粘贴图像云图按照对应的瓷砖的坐标位置拼接为全墙面的粘贴图像云图；
[0015]基于所述全墙面的粘贴图像云图，通过空鼓率计算模块计算全墙面空鼓率。
[0016]作为上述装置的一种改进，所述伸缩杆呈米字形交叠，所述旋转轴穿过伸缩杆的交点，使所述伸缩杆可以以旋转轴为圆心旋转；
[0017]所述敲击声源分别设置在靠近伸缩杆端点附近，并垂直于伸缩杆交叠所呈平面设置；所述空气耦合换能器分别设置在所述伸缩杆端点与敲击声源之间，分别与每个所述敲击声源紧贴设置，并垂直于伸缩杆交叠所呈平面设置；
[0018]作为上述装置的一种改进，所述接收单元采用若干空气耦合换能器分别采集不同敲击位置处激励出的兰姆波信号，并将采集到的所述兰姆波信号发送至处理单元。
[0019]作为上述装置的一种改进，机械扫描装置包括一个可以平行墙面移动的机械臂，所述机械臂与定位系统固定在一起。
[0020]作为上述装置的一种改进，分析所述兰姆波信号的频谱特征，判断不同敲击点是否脱粘的具体过程包括：
[0021]通过将接收到的信号x(t)进行傅里叶变换得到信号的频谱A(ω)，取幅度比最大频率幅度max(A(ω))小3dB频率的下限频率f1和上限频率f2；其中，比最大频率幅度max(A(ω))小3dB的幅度为
[0022]通过公式计算在所述敲击点所得信号的最大幅度的频率峰值的中心频率f0；
[0023]通过公式计算得到有空鼓时的频率f
k
，当f0在f
k
附近的频率时，认为该敲击点存在空鼓；其中，f
k
为空鼓时的频率，β为经验修正系数，所述β与瓷砖的物理参数相关，需要进行预实验测定，并且对于同一类材料的瓷砖β是一个常数，V
L
为瓷砖的体纵波速度，h为瓷砖的厚度；
[0024]所述计算全墙面空鼓率的具体算法为：
[0025][0026]其中Ω为全墙面空鼓率，n为空鼓个数，N为瓷砖数量，S为每个瓷砖的面积。
[0027]一种瓷砖脱粘检测的导波成像方法，其特征在于，包括：
[0028]步骤1)步骤1)基于瓷砖尺寸，在所述机械扫描装置中设定移动距离；并结合瓷砖数量，在所述机械扫描装置中设定移动路线；可以使瓷砖脱粘检测的导波成像装置对全墙面瓷砖进行扫描。并基于瓷砖尺寸设定移动距离，可以满足检测不同尺寸瓷砖的需求。
[0029]步骤2)通过所述定位系统确定瓷砖位置，使分布式电子扫描敲击单元位于瓷砖的相应位置；
[0030]步骤3)通过所述分布式电子扫描敲击单元敲击瓷砖，激发出瓷砖内的非传播的第一阶对称兰姆波的零群速度模式，并发出兰姆波信号；通过所述接收单元分别采集不同敲击位置处发出的兰姆波信号，所述接收单元连接到计算机上，用于将接收到的兰姆波信号传送至处理单元；
[0031]步骤4)通过处理单元的分析模块接收所述兰姆波信号，并分析所述兰姆波信号的频谱特征，判断不同敲击点是否脱粘；
[0032]步骤5)所述处理单元的绘图模块通过结合所述分布式电子扫描敲击单元的敲击位置以及相应的所述兰姆波信号的频域特征，确定空鼓位置信息并绘制单片瓷砖的粘贴图像云图；
[0033]步骤6)基于步骤1)中设定的移动距离和移动路线，通过机械扫描装置移动定位系统，并重复步骤2)到步骤4)，直至完成步骤1)中设定的所述移动路线；
[0034]步骤7)在完成所述设定的移动路线后，绘图模块通过每个单片瓷砖的粘贴图像云图按照对应的瓷砖的坐标位置拼接为全墙面的粘贴图像云图；基于所述全墙面的粘贴图像云图，通过处理单元的空鼓率计算模块计算全墙面空鼓率。
[0035]作为上述装置的一种改进，分布式电子扫描敲击单元可以通过定位系统分别定位在靠近瓷砖上下左右四个边缘的中点处以及四个角附近；所述机械扫描装置通过机械臂移动定位系统。作为上述装置的一种改进，分析所述兰姆波信号的频谱特征，判断不同敲击点是否脱粘的具体过程包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种瓷砖脱粘检测的导波成像装置，包括敲击单元和处理单元，其特征在于，包括：定位系统，包括若干伸缩杆和一个旋转轴，用于确定瓷砖位置，使分布式电子扫描敲击单元位于瓷砖的相应位置；所述的敲击单元采用分布式电子扫描敲击单元，包括若干敲击声源，用于敲击瓷砖，以激发出瓷砖内的非传播的第一阶对称兰姆波的零群速度模式，并发出兰姆波信号；接收单元，用于分别采集不同敲击位置处发出的所述兰姆波信号，并将采集到的所述兰姆波信号发送至处理单元；机械扫描装置，用于移动定位系统；处理单元，包括分析模块；所述分析模块用于接收所述兰姆波信号，并分析所述兰姆波信号的频谱特征，判断不同敲击点是否脱粘。2.根据权利要求1所述的一种瓷砖脱粘检测的导波成像装置，其特征在于，处理单元包括绘图模块和空鼓率计算模块；其中，绘图模块，所述绘图模块通过所述分布式电子扫描敲击单元的位置以及相应的所述兰姆波信号的频域特征，确定空鼓位置信息并绘制单片瓷砖的粘贴图像云图，在完成全部瓷砖扫描后，将每个单片瓷砖的粘贴图像云图按照对应的瓷砖的坐标位置拼接为全墙面的粘贴图像云图；空鼓率计算模块，基于所述全墙面的粘贴图像云图计算全墙面空鼓率。3.根据权利要求1所述的一种瓷砖脱粘检测的导波成像装置，其特征在于，所述若干伸缩杆呈米字形交叠，所述伸缩杆可以以旋转轴为圆心旋转；所述敲击声源分别设置在靠近伸缩杆端点附近，并垂直于伸缩杆交叠所呈平面设置；所述空气耦合换能器分别设置在所述伸缩杆端点与敲击声源之间，分别与每个所述敲击声源紧贴设置，并垂直于伸缩杆交叠所呈平面设置。4.根据权利要求1所述的一种瓷砖脱粘检测的导波成像装置，其特征在于，所述接收单元采用若干空气耦合换能器分别采集不同敲击位置处激励出的兰姆波信号，并将采集到的所述兰姆波信号发送至处理单元。5.根据权利要求1所述的一种瓷砖脱粘检测的导波成像装置，其特征在于，所述机械扫描装置包括一个可平行墙面移动的机械臂，所述机械臂与定位系统固定。6.根据权利要求1所述的一种瓷砖脱粘检测的导波成像装置，其特征在于，分析所述兰姆波信号的频谱特征，判断不同敲击点是否脱粘的具体过程包括：通过将接收到的信号x(t)进行傅里叶变换得到信号的频谱A(ω)，取幅度比最大频率幅度max(A(ω))小3dB的下限频率f1和上限频率f2；其中，比最大频率幅度max(A(ω))小3dB的幅度为通过公式计算在所述敲击点所得信号的最大幅度的频率峰值的中心频率f0；通过公式计算得到有空鼓时的频率f
k
，当f0在f
k
附近的频率时，认为该敲击点
存在空鼓；其中，f
k
为空鼓时的频率，β为经验修正系数，所述β与瓷砖的物理参数相关，需要进行预实验测定，并且对于同一类材料的瓷砖所述β是一个常数，V
L
为瓷砖的体纵波速度，h为瓷砖的厚度；所述计算全墙面空鼓率的具体算法为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙冠文，吴鹏飞，林伟军，李超，崔寒茵，苏畅，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：