本申请涉及一种基于正交热栅的激光超声残余应力检测系统及方法，涉及应力检测技术领域，其系统包括：激光激发探测模块，用于激发和探测待检测构件用的激光超声波；激光调制模块，用于调制不同入射深度的激光超声波，并同时生成X方向的激光超声波和Y方向的激光超声波；机械处理模块，用于控制X方向的激光超声波信号和Y方向的激光超声波信号的接收位置；信号处理模块，用于根据不同入射深度的X方向的激光超声波、Y方向的激光超声波和声弹性理论应力计算的待检测构件残余应力分布；激光激发探测模块、激光调制模块、机械处理模块均与信号处理模块电连接。本申请具有实现对待检测构件内边残余应力快速、有效、精准检测的效果。精准检测的效果。精准检测的效果。
【技术实现步骤摘要】
基于正交热栅的激光超声残余应力检测系统及方法
[0001]本申请涉及应力检测的
，尤其是涉及一种基于正交热栅的激光超声残余应力检测系统及方法。
技术介绍
[0002]金属增材制造过程是一个伴随着复杂的物理、化学等多物理场耦合的过程，金属构件经过焊接、铸造、锻造、机械加工等工艺会引起内部晶格形变，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。因此，对金属残余应力的检测十分重要。
[0003]目前，应力场的无损检测方法主要包括：X射线衍射法、中子衍射法、磁性测量以及超声测量等。其中，超声测量方法因其设备简单，操作简便，测量范围广，对测试表面要求不高等优点而得到了广泛的应用。
[0004]激光超声测量法作为一种新兴的超声检测技术，具有非接触、高分辨率、易实现复杂构件的快速自动化检测等优点。
[0005]但是，目前的激光超声检测方式一次检测只能检测一个方向上的残余应力，如果想要检测两个方向的残余应力情况，那么需要在另一个方向再次扫描，而改变待检测构件残余应力的方向通常通过控制机械臂转动XY二维扫描平台，以实现另一个方向上待检测构件的扫描，而在待检测构件转动的过程中，待检测构件可能会发生移动，这样就使得转动后测量待检测构件的位置与原来测量待检测构件的位置发生偏移，存在测量位置不匹配的情况发生，从而使得待检测构件残余应力测量不准确，而且，对待检测构件进行多次扫描，测量时间较长。
技术实现思路
[0006]为了实现对待检测构件内边残余应力快速、有效、精准检测，本申请提供一种基于正交热栅的激光超声残余应力检测系统及方法。
[0007]第一方面，本申请提供一种基于正交热栅的激光超声残余应力检测系统，采用如下的技术方案：一种基于正交热栅的激光超声残余应力检测系统，包括：激光激发探测模块，用于激发和探测待检测构件用的激光超声波；激光调制模块，用于调制不同入射深度的激光超声波，并同时生成X方向的激光超声波和Y方向的激光超声波；机械处理模块，用于控制X方向的激光超声波信号和Y方向的激光超声波信号的接收位置；信号处理模块，用于根据不同入射深度的X方向的激光超声波、Y方向的激光超声波和声弹性理论应力计算的所述待检测构件残余应力分布；
所述激光激发探测模块、所述激光调制模块、所述机械处理模块均与所述信号处理模块电连接。
[0008]通过采用上述技术方案，利用激光调制模块对激光激发的激光超声波的波长进行调制，得到可调控入射深度的激光超声波的同时，还可同时激发同一深度、不同方向的激光超声波，通过机械处理模块精准控制激光超声波的扫描位置并利用不同入射深度和不同方向的激光超声波对待检测构件不同深度和不同方向的残余应力进行检测，由于不同方向的激光超声波同时激发，降低了现有技术中改变残余应力检测方向需要待检测构件，待检测构件的检测位置可能会发生相对移动的可能，实现对待检测构件内边残余应力快速、有效、精准检测。
[0009]可选的，所述激光超声波为窄带激光超声波。
[0010]通过采用上述技术方案，将原始激光转化为窄带宽激光，使得其灵敏度较高，穿透能力强。
[0011]可选的，所述激光激发探测模块包括激光器、合束镜、振镜和激光超声探测装置，其中激光超声探测装置包括两个干涉仪，且两个所述干涉仪对称设置；所述激光器的输出端和所述干涉仪的输出端均与所述合束镜的入射端连接，所述合束镜的输出端与振镜的入射端连接；所述激光器用于激发待检测构件用的激光；所述干涉仪用于探测待检测构件的超声表面波信号；所述合束镜用于将X方向的激光超声波的光线和Y方向的激光超声波的光线合成到一条光路上；所述振镜用于调整激光照射扫描待检测构件的位置。
[0012]可选的，所述激光调制模块包括激光调制器，所述激光调制器为正交光栅调制器；或，正交光学掩摸调制器。
[0013]通过采用上述技术方案，通过正交光栅调制器；或，正交光学掩摸调制器对激光器发射的激光可调控为正交的X方向的激光超声波和Y方向的激光超声波，通过获取所述正交条纹图像对应的激光超声波信号，可以快速的实现对待检测构件残余应力分布的测量，不仅降低两次方向的超声表面波扫描时位置可能不一致会引起的测量误差，提高了待检测构件测量残余应力的精度，同时也降低了扫描次数，提高了测量待检测构件残余应力的速度。
[0014]可选的，还包括，待检测构件处理模块，用于获取待检测构件的材料信息、结构特征信息和测试需求信息，根据所述待检测构件的材料信息、结构特征信息和测试需求信息确定应力检测位置和至少一个应力测试深度。
[0015]通过采用上述技术方案，通过待检测构件的材料信息、结构特征信息和测试需求信息确定待检测构件的应力检测位置和应力测试深度，使得测量待检查构件的残余应力分布更符合该待检测构件应力测试要求，提高检测残余应力的适用性。
[0016]可选的，所述待检测构件处理模块包括双目相机；所述双目相机用于获取待检测构件的双目图像；基于所述双目图像生成待检测构件的结构特征信息，所述结构特征信息包括待检测构件的三维形貌。
[0017]通过采用上述技术方案，通过双目相机扫描待检测构件从而获取待检测构件的双目图像，根据双目图像构件待检测构件的三维形貌，可将三维形貌提供给用户界面进行显示，便于用户根据三维形貌确定对残余应力的测试需求。
[0018]第二方面，本申请提供一种基于正交光栅的激光超声残余应力检测方法，应用于
第一方面任一项所述基于正交热栅的激光超声残余应力检测系统，采用如下的技术方案：一种基于正交光栅的激光超声残余应力检测方法，包括：根据至少一个应力测试深度选取至少一个激光超声波长，并使得激光激发探测模块生成激光；调制激光调制模块的相关参数使得激光器同时输出与所述激光超声波长相同的X方向的窄带激光超声波和Y方向的窄带激光超声波，获得不同入射深度的X方向的窄带激光超声波和Y方向的窄带激光超声波；利用机械处理模块控制X方向的窄带激光超声波和Y方向的窄带激光超声波在应力检测位置上扫描；信号处理模块根据所述X方向的窄带激光超声波和Y方向的窄带激光超声波和声弹性理论应力计算的所述待检测构件残余应力分布。
[0019]通过采用上述技术方案，利用激光调制模块对激光激发的激光超声波的波长进行调制，得到可调控入射深度的激光超声波的同时，还可同时激发同一深度，不同方向的激光超声波，通过机械处理模块精准控制激光超声波的扫描位置并利用不同入射深度和不同方向的激光超声波对待检测构件不同深度和不同方向的残余应力进行检测，由于不同方向的激光超声波同时激发，降低了现有技术中改变残余应力检测方向需要待检测构件，待检测构件的检测位置可能会发生相对移动的可能，实现对待检测构件内边残余应力快速、有效、精准检测。
[0020]可选的，所述调制激光调制器的相关参数使得激光模块同时输出与所述激光超声波长相同的X方向的窄带激光超声波和Y方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于正交热栅的激光超声残余应力检测系统，其特征在于，包括：激光激发探测模块（10），用于激发和探测待检测构件用的激光超声波；激光调制模块（20），用于调制不同入射深度的激光超声波，并同时生成X方向的激光超声波和Y方向的激光超声波；机械处理模块（30），用于控制X方向的激光超声波信号和Y方向的激光超声波信号的接收位置；信号处理模块（40），用于根据不同入射深度的X方向的激光超声波、Y方向的激光超声波和声弹性理论应力计算的所述待检测构件残余应力分布；所述激光激发探测模块（10）、所述激光调制模块（20）、所述机械处理模块（30）均与所述信号处理模块（40）电连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光超声波为窄带激光超声波。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光激发探测模块（10）包括激光器（101）、合束镜（105）、振镜（103）和激光超声探测装置，其中激光超声探测装置包括两个干涉仪（102），且两个所述干涉仪（102）对称设置；所述激光器（101）的输出端和所述干涉仪（102）的输出端均与所述合束镜（105）的入射端连接，所述合束镜（105）的输出端与振镜（103）的入射端连接；所述激光器（101）用于激发待检测构件用的激光；所述干涉仪（102）用于探测待检测构件的超声表面波信号；所述合束镜（105）用于将X方向的激光超声波的光线和Y方向的激光超声波的光线合成到一条光路上；所述振镜（103）用于调整激光照射扫描待检测构件的位置。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光调制模块（20）包括激光调制器（201），所述激光调制器（201）为正交光栅调制器；或，正交光学掩摸调制器。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：待检测构件处理模块（50），用于获取待检测构件的材料信息、结构特征信息和测试需求信息，根据所述待检测构件的材料信息、结构特征信息和测试需求信息确定应力检测位置和至少一个应力测试深度。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述待检测构件处理模块（50）包括双目相机（502）；所述双目相机（502）用于获取待检测构件的双目图像；基于所述双目图像生成待检测构件的结构特征信息，所述结构特征信息包括待检测构件的三维形貌。7.一种基于正交热栅的激光超声残余应力检测方法，应用于权利要求1
‑
6任一项所述基于正交热栅的激光超声残余应力检测系统，其特征在于，包括：根据至少一个应力测试深度选取至少一个激光超声波长，并使得激光激发探测模块（10）生成激光；调制激光调制模块（20）的相关参数使得激光器（101）同时输出与所述激光超声波长相同的X方向的激光超声波和Y方向的激光超声波，获得不同入射深度的X方向的激光超声波和Y方向的激光超声波；利用机械处理模块（...
【专利技术属性】
技术研发人员：张宏超，张勇，袁俊，
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：
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