CN105203042B - 非接触式损伤测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种非接触式损伤测量方法，包括以下步骤：S1：激光光源发射入射光线照射在被测物体的损伤位置，所述发射入射光线在所述损伤处反射形成第一反射光线和第二反射光线；S2：使用激光收集装置收集所述第一反射光线和所述第二反射光线的成像信息；S3：使用图像处理系统对所述成像信息进行图像采集处理，计算出所述损伤处的损伤深度h。通过对反射光线成像信息采集处理，从而计算出被测物的损伤深度，有效的实现了对零部件损伤深度的精确测量，并提高了测量结果的可信度，避免了因为零部件的损伤深度的测量结果不准确而带来的安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及测量技术领域，具体而言，涉及一种非接触式损伤测量方法。
背景技术
随着新造、运用、检修经验的积累，各类修造标准也日趋细化。动车组运行过程中，特别是走行部分，不免受沙石等击打造成零部件的损伤。工作人员在对动车组定期的高级检修中，在零部件的拆装过程，装配面也偶有刮擦损伤的情况。
为保证动车组产品质量，技术部门结合修造经验及理论计算，针对不同部位的表面损伤制定了详细标准，量化的数值标准，随之而来的就是要求相应的测量工艺手段。但是，目前应用的测量手段能满足大部分测量要求，但对较轻微的损伤，如划痕等，无有效测量方法。并且，由于动车组零部件的结构特点，有些重要装配面空间狭小，即使发生损伤也难以测量。工作人员将无法测量出这些损伤处的具体数据，从而影响了对零部件良好状态的分析，从而得出不利的处理结果，造成产品质量隐患或不必要的报废品。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种非接触式损伤测量方法，以解决现有技术中的损伤深度测量精度低的问题。
为了实现上述目的，根据本发明提供了一种非接触式损伤测量方法，包括以下步骤：S1：激光光源发射入射光线照射在被测物体的损伤位置，发射入射光线在损伤处反射形成第一反射光线和第二反射光线；S2：使用激光收集装置收集第一反射光线和第二反射光线的成像信息；S3：使用图像处理系统对成像信息进行图像采集处理，计算出损伤处的损伤深度h。
进一步地，在S1步骤之前还包括：S01：将激光光源与激光收集装置固定在可转动的支撑架上。
进一步地，在S01步骤之后且在S1步骤中还包括：S02：入射光线照射在被测物体的表面上并形成第一成像带，在第一成像带的法线方向上设置有基准光源，基准光源在被测物体的表面上形成与第一成像带正交的第二成像带，第一成像带与第二成像带重合区形成用于对损伤位置进行定位的聚焦区。
进一步地，基准光源设置在支撑架上并位于激光光源与激光收集装置之间。
进一步地，S3步骤中还包括：S32：计算机对图像处理系统采集处理后的数据进行滤波处理。
进一步地，S3步骤中还包括：S33：计算机对在S32步骤中滤波处理后的数据进行锐化处理。
进一步地，第一反射光线由激光光源照射于损伤处的开口处的外表面的反射光线形成。
进一步地，第二反射光线由激光光源照射于损伤处的开口处的底部的反射光线形成。
进一步地，损伤深度为h，其中，h＝d/2sinθ，其中，θ为入射光线的入射角，d为第一反射光线和第二反射光线之间的距离。
进一步地，激光光源为线性激光光源。
应用本发明的技术方案，在本实施例中，通过将激光光源发射出的光线A照射在被测物体的损伤位置，光线A在损伤处反射形成第一反射光线B和第二反射光线C。利用激光收集装置收集第一反射光线B和第二反射光线C的成像信息，再使用图像处理系统对第一反射光线B和第二反射光线C的成像信息进行图像采集处理，继而计算出损伤处的深度值h。通过对反射光线成像信息采集处理，从而计算出被测物的损伤深度，有效的实现了对零部件损伤深度的精确测量，并提高了测量结果的可信度，避免了因为零部件的损伤深度的测量结果不准确而带来的安全隐患。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的非接触式损伤测量方法的实施例的测量时的示意图；
图2示出了根据本发明的非接触式损伤测量方法的实施例的测量时光线走向示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、激光光源；20、激光收集装置；21、相机镜面；30、基准光源。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1和图2所示，本发明的实施例提供了一种非接触式损伤测量方法，包括以下步骤：S1：激光光源10发射入射光线A照射在被测物体的损伤位置，发射入射光线A在损伤处反射形成第一反射光线B和第二反射光线C；S2：使用激光收集装置20收集第一反射光线B和第二反射光线C的成像信息；S3：使用图像处理系统对成像信息进行图像采集处理，计算出损伤处的损伤深度h。
在本实施例中，通过将激光光源10发射出的光线A照射在被测物体的损伤位置，光线A在损伤处反射形成第一反射光线B和第二反射光线C。利用激光收集装置20收集第一反射光线B和第二反射光线C的成像信息，再使用图像处理系统对第一反射光线B和第二反射光线C的成像信息进行图像采集处理，继而计算出损伤处的深度值h。通过对反射光线成像信息采集处理，从而计算出被测物的损伤深度，有效的实现了对零部件损伤深度的精确测量，并提高了测量结果的可信度，避免了因为零部件的损伤深度的测量结果不准确而带来的安全隐患。
其中，在S1步骤之前还包括步骤S01：即将激光光源10与激光收集装置20固定在可转动的支撑架上。图中A表示激光光源射出的入射光线，B表示第一反射光线，C表示第二反射光线。
进一步地，在S01步骤之后且在S1步骤中还包括步骤S02：入射光线A照射在被测物体的表面上并形成第一成像带，在第一成像带的法线方向上设置有基准光源30，基准光源30在被测物体的表面上形成与第一成像带正交的第二成像带，第一成像带与第二成像带重合区形成用于对损伤位置进行定位的聚焦区。本方法可以用于对动车组零部件损伤的测量上，该方法能够在动车组检修过程中发现微损伤处，并将其成像，通过把微观损伤处的状态放大，以使利于对该类损伤处的深度和损伤状况分析研究，从而得出可靠的测量结果。
在本实施例中，基准光源30设置在支撑架上并位于激光光源10与激光收集装置20之间。使用基准光源30进行损伤深度测量，使得对具有微损伤处深度的测量的位置和结果更加准确、直观，从而提高了整个测量结果的精度。
在本实施例中，S3步骤中还包括步骤S32：计算机对图像处理系统采集处理后的数据进行滤波处理。接着利用计算机对在S32步骤中滤波处理后的数据进行锐化处理。因为采用激光收集装置20收集后的数据经过放大器以后，会产生一定的噪声信号，为了减少由于激光收集装置20造成的噪声引起的测量误差和外界光源引起的误差，计算机要对变换后的数据进行滤波处理，对滤波处理的数据在进行锐化处理，找出由激光收集装置20成像的表面损伤位置和深度。并在显示屏上直观标示出来，完成了表面损伤深度的检测工作。其中，激光收集装置20可以为CMOS相机。在本实施例中，第一反射光线B由激光光源10照射于损伤处的开口处的外表面的反射光线形成。第二反射光线C由激光光源10照射于损伤处的开口处的底部的反射光线形成。
在本实施例中，所测得的损伤深度h与入射光线之间的关系为，h＝d/2sinθ，其中，θ为入射光线A的入射角，d为第一反射光线B和第二反射光线C之间的距离。
进一步地，激光光源10与损伤长度方向垂直，其入射角θ，伤痕深度h，伤痕两边与伤痕底部的反射光点在CMOS上成像位置的距离d，则可以推导出损伤深度与在CMOS成像中的距离之间的数学关系如式为h＝dcosθ/cos(90°-2θ)，即h＝d/2sinθ。其中，激光光源10为线性激光光源10。
图1中给出的是非接触式损伤激光检测仪工作示意图，系统采用单电源5V的供电方式。当线阵激光垂直于损伤轴线方向，以入射角θ发射一束经过光路整形处理的激光光源10激光线光源入射为损伤的剖面，同时在激光线光源入射法线另一侧位置处，放置用于采集损伤剖面数据的CMOS相机，通过CMOS相机采集到的数据先经由前置放大电路进行放大，其输出的信号经模数变换后送入计算机进行成像处理。其中，CMOS相机镜面21与接收信息的光线相垂直。
在本实施例中，可以采用线性激光光源、面阵CMOS作为接收装置，通过计算机对CMOS图像进行采集处理，经过滤波和分析，系统自动标出动车组零部件表面的损伤位置和最深损伤深度。改进了使用深度尺测量由于测头粗大难以有效测量的弊端，避免人工操作容易产生误差等缺点。本发明设备小巧，携带操作方便，测量精度高。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：。
应用本发明的技术方案，在本实施例中，通过将激光光源发射出的光线A照射在被测物体的损伤位置，光线A在损伤处反射形成第一反射光线B和第二反射光线C。利用激光收集装置收集第一反射光线B和第二反射光线C的成像信息，再使用图像处理系统对第一反射光线B和第二反射光线C的成像信息进行图像采集处理，继而计算出损伤处的深度值h。通过对反射光线成像信息采集处理，从而计算出被测物的损伤深度，有效的实现了对零部件损伤深度的精确测量，并提高了测量结果的可信度，避免了因为零部件的损伤深度的测量结果不准确而带来的安全隐患。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种非接触式损伤测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：激光光源(10)发射入射光线(A)照射在被测物体的损伤位置，所述入射光线(A)在所述损伤处反射形成第一反射光线(B)和第二反射光线(C)；
S2：使用激光收集装置(20)收集所述第一反射光线(B)和所述第二反射光线(C)的成像信息；
S3：使用图像处理系统对所述成像信息进行图像采集处理，计算出所述损伤处的损伤深度h；
在所述S1步骤之前还包括：
S01：将所述激光光源(10)与所述激光收集装置(20)固定在可转动的支撑架上；
所述S1步骤中还包括：
S02：所述入射光线(A)照射在所述被测物体的表面上并形成第一成像带，在所述第一成像带的法线方向上设置有基准光源(30)，所述基准光源(30)在所述被测物体的表面上形成与所述第一成像带正交的第二成像带，所述第一成像带与所述第二成像带重合区形成用于对所述损伤位置进行定位的聚焦区。
2.根据权利要求1所述的非接触式损伤测量方法，其特征在于，所述基准光源(30)设置在所述支撑架上并位于所述激光光源(10)与所述激光收集装置(20)之间。
3.根据权利要求1所述的非接触式损伤测量方法，其特征在于，所述S3步骤中还包括：
S32：计算机对图像处理系统采集处理后的数据进行滤波处理。
4.根据权利要求3所述的非接触式损伤测量方法，其特征在于，所述S3步骤中还包括：
S33：计算机对在所述S32步骤中滤波处理后的数据进行锐化处理。
5.根据权利要求1所述的非接触式损伤测量方法，其特征在于，所述第一反射光线(B)由所述激光光源(10)照射于所述损伤处的开口处的外表面的反射光线形成。
6.根据权利要求1所述的非接触式损伤测量方法，其特征在于，所述第二反射光线(C)由所述激光光源(10)照射于所述损伤处的开口处的底部的反射光线形成。
7.根据权利要求1所述的非接触式损伤测量方法，其特征在于，所述损伤深度为h，其中，h＝d/2sinθ，
其中，θ为所述入射光线(A)的入射角，d为所述第一反射光线(B)和所述第二反射光线(C)之间的距离。
8.根据权利要求1所述的非接触式损伤测量方法，其特征在于，所述激光光源(10)为线性激光光源。
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