基于激光超声的残余应力消除及检测方法技术

本申请的实施例提供了基于激光超声的残余应力消除及检测方法、装置、设备和计算机可读存储介质。所述方法包括通过激光超声的方式，去除构件内的残余应力；对所述构件内的残余应力进行检测，若所述构件内的残余应力超过阈值，则通过激光超声的方式，再次去除所述构件内的残余应力，直到所述构件内的残余应力小于等于所述阈值。以此方式，实现了对构件内部残余应力的有效、快速消除，以及对构件内部残余应力的精准检测。余应力的精准检测。余应力的精准检测。

【技术实现步骤摘要】
基于激光超声的残余应力消除及检测方法


[0001]本申请的实施例涉及激光超声领域，尤其涉及基于激光超声的残余应力消除及检测方法、装置、设备和计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]金属构件经过焊接、铸造、锻造、机械加工等工艺过程，引起内部晶格形变，必然会产生残余应力，极大地降低构件的极限强度和疲劳强度，甚至会产生裂纹和脆性断裂，而且在加工及使用中由于残余应力的松弛，使零件产生变形，大大地影响了构件的尺寸、位置精度和整机性能。
[0003]当前，降低残余应力的方法主要包括退火、机械处理、喷丸、超声、爆炸法等，虽然上述方法均可进行残余应力的消除，但是仍有过多缺陷。例如，喷丸仅能处理表层残余应力，且费用消耗较高；超声受限于能量密度，只能对部分材料有效等，而且均没有对应的残存应力检测方法。
[0004]因此，如何有效、快捷的消除构件内部的残余应力以及对构件残存应力的检测，是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]根据本申请的实施例，提供了一种基于激光超声的残余应力消除及检测方案。
[0006]在本申请的第一方面，提供了一种基于激光超声的残余应力消除及检测方法。该方法包括：
[0007]通过激光超声的方式，去除构件内的残余应力；
[0008]对所述构件内的残余应力进行检测，若所述构件内的残余应力超过阈值，则通过激光超声的方式，再次去除所述构件内的残余应力，直到所述构件内的残余应力小于等于所述阈值。
[0009]进一步地，所述通过激光超声的方式，去除构件内的残余应力包括：
[0010]获取构件的三维模型数据；
[0011]基于所述构件的三维模型数据，生成所述构件的三维形貌模型；
[0012]基于所述构件的三维形貌模型，确定扫描路径和激发距离；
[0013]根据所述扫描路径和激发距离，实时调整激光器与构件间的距离与角度，使得所述激光器与所述构件表面达到所述激发距离，调整所述激光器的激光功率密度向所述构件发射激光，在所述构件表面激发激光超声波，去除所述构件内的残余应力。
[0014]进一步地，所述基于所述构件的三维形貌模型，确定扫描路径包括：
[0015]基于构件的三维形貌模型，确定该构件的三维形貌的关键点；
[0016]通过所述三维形貌的关键点，确定扫描区域；
[0017]基于所述扫描区域，生成扫描路径。
[0018]进一步地，所述基于构件的三维形貌模型，确定该构件的三维形貌的关键点包括：
[0019]根据所述三维形貌模型的视图角度，确定该构件的三维形貌的关键点。
[0020]进一步地，所述基于所述扫描区域，生成扫描路径包括：
[0021]若所述扫描区域小于阈值，则将所述扫描区域离散为扫描网格；
[0022]对所述扫描网格进行离散化处理，得到一系列的扫描点；
[0023]基于所述扫描点，生成扫描路径。
[0024]进一步地，所述对所述构件内的残余应力进行检测包括：
[0025]根据所述扫描路径和激发距离，实时调整激光器与构件间的距离与角度，使得所述激光器与所述构件表面达到所述激发距离，控制所述激光器向所述构件发射激光，在所述构件表面生成多频窄带超声表面波；
[0026]获取所述多频窄带超声表面波，沿着所述扫描路径进行扫描得到的表面波深度和表面波速度；
[0027]通过所述扫描路径、多频窄带超声表面波的穿透深度、多频窄带超声表面波速度和声弹性原理计算所述构件内的残余应力分布，确定所述构件内的残余应力是否消除。
[0028]进一步地，所述多频窄带超声表面波为双频窄带超声表面波，可通过如下方式生成：
[0029]通过双周期光学掩模调制所述激光形成两种周期分布的光栅；
[0030]调整所述两种周期分布的光栅宽度，获取高低双频窄带超声表面波。
[0031]在本申请的第二方面，提供了一种基于激光超声的残余应力消除及检测装置。该装置包括：
[0032]工控机、机械臂、激光器和激光调制模块：
[0033]所述工控机，用于基于构件的三维模型数据，生成所述构件的三维形貌模型；
[0034]基于所述构件的三维形貌模型，确定扫描路径和激发距离；
[0035]根据所述扫描路径和激发距离，通过机械臂实时调整激光器与构件间的距离与角度，使得所述激光器与所述构件表面达到所述激发距离，调整所述激光器的激光功率密度；
[0036]其中，所述工控机还包括计算模块，用于通过所述扫描路径、多频窄带超声表面波的穿透深度、多频窄带超声表面波速度和声弹性原理计算所述构件内的残余应力分布，确定所述构件内的残余应力是否消除；
[0037]所述激光器，用于向所述构件发射激光在所述构件表面激发激光超声波，去除该构件内的残余应力；
[0038]所述激光调制模块，用于调制所述激光器生成多种频率的窄带超声表面波；
[0039]所述机械臂，用于实时调整激光器与构件间的距离与角度。
[0040]在本申请的第三方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如以上所述的方法。
[0041]在本申请的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如根据本申请的第一方面的方法。
[0042]本申请实施例提供的基于激光超声的残余应力消除及检测方法，通过激光超声的方式，去除构件内的残余应力；对所述构件内的残余应力进行检测，若所述构件内的残余应力超过阈值，则通过激光超声的方式，再次去除所述构件内的残余应力，直到所述构件内的残余应力小于等于所述阈值，实现了对构件内部残余应力的有效、快速消除，以及对构件内
部残余应力的精准检测。
[0043]应当理解，
技术实现思路
部分中所描述的内容并非旨在限定本申请的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
[0044]结合附图并参考以下详细说明，本申请各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
[0045]图1示出了根据本申请的实施例的基于激光超声的残余应力消除方法的流程图；
[0046]图2示出了根据本申请的实施例的一种扫描路径规划方法示意图；
[0047]图3示出了根据本申请的实施例的又一种扫描路径规划方法示意图；
[0048]图4为根据本申请的实施例的对所述构件内的残余应力进行检测的流程图；
[0049]图5为根据本申请的实施例的生成双频窄带超声表面波的结构示意图；
[0050]图6为根据本申请的实施例的基于激光超声的残余应力消除及检测装置的方框图；
[0051]图7为适于用来实现本申请实施例的终端设备或服务器的结构示意图。
具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光超声的残余应力消除及检测方法，其特征在于，包括：通过激光超声的方式，去除构件内的残余应力；对所述构件内的残余应力进行检测，若所述构件内的残余应力超过阈值，则通过激光超声的方式，再次去除所述构件内的残余应力，直到所述构件内的残余应力小于等于所述阈值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过激光超声的方式，去除构件内的残余应力包括：获取构件的三维模型数据；基于所述构件的三维模型数据，生成所述构件的三维形貌模型；基于所述构件的三维形貌模型，确定扫描路径和激发距离；根据所述扫描路径和激发距离，实时调整激光器与构件间的距离与角度，使得所述激光器与所述构件表面达到所述激发距离，调整所述激光器的激光功率密度向所述构件发射激光，在所述构件表面激发激光超声波，去除所述构件内的残余应力。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述构件的三维形貌模型，确定扫描路径包括：基于构件的三维形貌模型，确定该构件的三维形貌的关键点；通过所述三维形貌的关键点，确定扫描区域；基于所述扫描区域，生成扫描路径。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于构件的三维形貌模型，确定该构件的三维形貌的关键点包括：根据所述三维形貌模型的视图角度，确定该构件的三维形貌的关键点。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述扫描区域，生成扫描路径包括：若所述扫描区域小于阈值，则将所述扫描区域离散为扫描网格；对所述扫描网格进行离散化处理，得到一系列的扫描点；基于所述扫描点，生成扫描路径。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述构件内的残余应力进行检测包括：根据所述扫描路径和激发距离，实时调整激光器与构件间的距离与角度，使得所述激光器与所述构件表面达到所述激发距离，控制所述激光器向所述构件发射激光，在所述构件表...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，张宏超，
申请(专利权)人：北京翔博科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：