CN105510345A - 一种蜂窝芯-蒙皮连接质量光成像方法 - Google Patents

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刘松平
刘菲菲
傅天航
李乐刚
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    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
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Abstract

本发明属于无损检测技术领域，涉及一种蜂窝芯-蒙皮连接质量光成像方法。光成像的过程是将来自光信号发-收单元的入射光Ii通过透镜单元中的发-收镜头从蜂窝芯开口一侧照射到蜂窝芯的下端与蒙皮的上表面，并在蒙皮的上表面产生反射和散射光，所产生的反射光Ir，同时通过发-收镜头接收反射光Ir，经传输光路送至光信号发-收单元，并在光图像显示单元的显示屏上实时成像显示。本发明针对多层蜂窝结构胶接工序特点，基于入射光在蜂窝芯-蒙皮连接部位反射形成的光信息，判别其胶接质量，进行多层蜂窝结构工序间的蜂窝芯-蒙皮胶接质量评判。

Description

一种蜂窝芯-蒙皮连接质量光成像方法
技术领域
本发明属于无损检测技术领域，涉及一种蜂窝芯-蒙皮连接质量光成像方法。
背景技术
蜂窝结构是航空航天等普遍采用的一种轻质多功能结构，通常采用胶接和焊接等连接工艺制造成各种各样的蜂窝结构，特别是多层蜂窝夹芯结构，已成为航空领域的一种非常新颖的多功能结构，为了确保多层蜂窝夹芯结构的质量，需要对其胶接质量进行无损检测。目前主要采用的检测方法有：(1)声阻/声振检测方法，其主要不足是：a)因难以形成有效的声振激励信号，所以造成对多层蜂窝结构的内层蒙皮-蜂窝芯胶接质量检测困难，使得超声入射信号无法从不可接近区一侧进入被检测件内部进行检测。(如图1中的不可接近结构区)b)对制造工序间一侧为开口的蜂窝-蒙皮的胶接质量不能检测；(2)超声检测方法，其主要不足是：a)因声波在多层胶接结构中的声衰减十分剧烈，造成对多层蜂窝结构的内层蒙皮-蜂窝芯胶接质量检测困难，b)因需要耦合剂等原因，不能用于制造工序现场的蒙皮-蜂窝芯胶接质量检测，进而对制造工序间一侧为开口的蜂窝-蒙皮的胶接质量不能检测；(3)X-射线检测方法，其主要不足是：a)对蒙皮/蜂窝芯连接界面的缺陷不灵敏，而且多层蜂窝内部结构复杂，得不到有效的影像，从而难以进行缺陷的判别；b)因需要从两侧接近被检测蜂窝结构、严格的射线防护等原因，不能用于制造工序现场的检测。
发明内容
本发明的目的是针对多层蜂窝结构胶接工序特点，提出一种从蜂窝芯一侧检测蜂窝芯-蒙皮连接质量的光成像方法。
本发明的技术解决方案是，蜂窝芯-蒙皮连接质量光成像所用的光成像检测系统由光学透镜单元、传输光路、光信号发-收单元、光图像显示单元和存储记录单元组成，光学透镜单元与传输光路的一端连接，传输光路的另一端与光信号发-收单元的输出/输入端连接，光信号发-收单元与光图像显示单元通过内部总线连接，同时，光信号发-收单元通过内部存储接口与存储记录单元连接，处理后的光信息检测结果通过光图像显示单元进行成像显示，并通过存储记录单元进行检测结果图像存储和输出；
光成像的过程是将来自光信号发-收单元的入射光Ii通过透镜单元中的发-收镜头从蜂窝芯开口一侧照射到蜂窝芯的下端与蒙皮的上表面，并在蒙皮的上表面产生反射和散射光，所产生的反射光Ir，同时通过发-收镜头接收反射光Ir，经传输光路送至光信号发-收单元，并在光图像显示单元的显示屏上实时成像显示。
传输光路选用柔性光纤构成，其长度在500-7000mm范围内选择。
发-收镜头的直径在3-10mm范围内选择。
根据被检测蜂窝芯的芯格尺寸和高度，选择光学透镜单元中的发-收镜头(1a)的焦距、焦斑和几何外形尺寸φg，并满足下列条件：
0.4φc≤φg≤0.8φc(1)
式中，φc——为蜂窝芯(6)的内切圆的直径。
光图像显示单元选用具有LCD或者TFT光图像显示功能的微型平板显示器构成，其显示分辨率不低于1024×768个像素。
本发明具有的优点和有益效果，本发明针对多层蜂窝结构胶接工序特点，基于入射光在蜂窝芯-蒙皮连接部位反射形成的光信息，通过光成像的方法，判别其胶接质量，进行多层蜂窝结构工序间的蜂窝芯-蒙皮胶接质量评判。通过选用发-收镜头的焦距、焦斑和外形尺寸、柔性光纤的长度，可用于不同规格蜂窝、不同制造工序现场的蜂窝芯-蒙皮连接质量的光成像检测。采用本发明可以非常清晰地检出蜂窝芯/蒙皮胶接区的出胶情况、胶膜分布、胶膜连接角、缺胶等反映蜂窝芯/蒙皮胶接质量的异常变化情况，大大提高了多层蜂窝结构工序间的蜂窝芯-蒙皮胶接质量的可检性。本发明利用入射光束从开口蜂窝芯一侧入射，基于在蜂窝芯-蒙皮连接部位反射形成的光信息，通过光成像，进而实现多层蜂窝结构工序间的蜂窝芯-蒙皮胶接质量检测，提高蜂窝芯-蒙皮胶接质量可检性。本发明的优点还存在于，
1.采用光学成像方法，不需要耦合剂，从蜂窝芯一侧即可实现蜂窝芯-蒙皮胶接质量的快速无损检测，大大地提高了单蒙皮结构中的蜂窝芯-蒙皮胶接质量的可检性。
2.根据不同深度或高度和规格的蜂窝芯，选用不同规格的光学透镜探头，即可实现从蜂窝芯一侧即可实现蜂窝芯-蒙皮胶接质量的快速无损检测。
3.检测结果可以实现光学成像显示，非常直观，且可以形成视频和图像存储记录。
4.基于所获取的实时光学图像，可以非常容易地对蜂窝芯-蒙皮胶接情况和胶接状态、胶接质量进行快速无损检测。
5.所采用的光学检测方法对蜂窝芯-蒙皮胶接制造工序无任何额外的影响，因而，可以十分方便地用于不同多层蜂窝结构不同制造工序间的蜂窝芯-蒙皮胶接质量的进行快速无损检测，从而大大地提高了工序间的蜂窝芯-蒙皮胶接质量可检性。
附图说明
图1是本发明一种蜂窝芯-蒙皮连接质量光成像方法原理组成。
具体实施方式
蜂窝芯-蒙皮连接质量光成像方法所使用的光成像检测系统由光学透镜1、传输光路2、光信号发-收单元3、光图像显示单元4和存储记录单元5组成，如图1所示。
光学透镜单元1与传输光路2的一端连接，传输光路2的另一端与光信号发-收单元3的输出/输入端连接，光信号发-收单元3与光图像显示单元4通过内部总线连接，同时，光信号发-收单元3通过内部存储接口与存储记录单元5连接，处理后的光信息检测结果通过光图像显示单元4进行成像显示，并通过存储记录单元5进行检测结果图像存储和输出；
来自光信号发-收单元3的入射光Ii通过透镜单元中的发-收镜头1a从蜂窝芯6开口一侧照射到蜂窝芯6的下端与蒙皮8的上表面，并在该上表面产生反射和散射光，所产生的反射光Ir，同时通过发-收镜头1a接收Ir，经传输光路2送至光信号发-收单元3，并在光图像显示单元4的显示屏上实时成像显示，
2.传输光路2选用柔性光纤构成，其长度在500-7000mm范围内选择。
3.发-收镜头1a的直径在3-10mm范围内选择。
根据被检测蜂窝芯6的芯格尺寸和高度，选择光学透镜单元1中的发-收镜头1a的焦距、焦斑和几何外形尺寸φg，并满足下列条件：
0.4φc≤φg≤0.8φc(1)
式中，φc——为蜂窝芯(6)的内切圆的直径。
4.光图像显示单元4选用具有LCD或者TFT光图像显示功能的微型平板显示器构成，其显示分辨率不低于1024×768个像素。
实施例
采用本发明专利，利用柔性内窥镜单元构建了用于蜂窝芯-蒙皮连接质量光成像方法中的光成像系统，分别对6×6mm、5×5mm、4×4mm等不同规格的NOMEX蜂窝芯/复合材料蒙皮、铝蜂窝/铝蒙皮胶接结构进行了系列的实际检测应用，其中，复合材料蜂窝结构的大小在100×100mm—300×5000mm不等，可以非常清晰地再现蜂窝芯/蒙皮胶接区的出胶情况、胶膜分布、胶膜连接角、缺胶等反映蜂窝芯/蒙皮胶接质量的异常变化情况，取得了很好的实际检测效果。

Claims (5)

1.一种蜂窝芯-蒙皮连接质量光成像方法，其特征是，蜂窝芯-蒙皮连接质量光成像所用的光成像检测系统由光学透镜单元(1)、传输光路(2)、光信号发-收单元(3)、光图像显示单元(4)和存储记录单元(5)组成，光学透镜单元(1)与传输光路(2)的一端连接，传输光路(2)的另一端与光信号发-收单元(3)的输出/输入端连接，光信号发-收单元(3)与光图像显示单元(4)通过内部总线连接，同时，光信号发-收单元(3)通过内部存储接口与存储记录单元(5)连接，处理后的光信息检测结果通过光图像显示单元(4)进行成像显示，并通过存储记录单元(5)进行检测结果图像存储和输出；
光成像的过程是将来自光信号发-收单元(3)的入射光Ii通过透镜单元中的发-收镜头(1a)从蜂窝芯(6)开口一侧照射到蜂窝芯(6)的下端与蒙皮(8)的上表面，并在蒙皮(8)的上表面产生反射和散射光，所产生的反射光Ir，同时通过发-收镜头(1a)接收反射光Ir，经传输光路(2)送至光信号发-收单元(3)，并在光图像显示单元(4)的显示屏上实时成像显示。
2.根据权利1所描述的一种蜂窝芯-蒙皮连接质量光成像方法，其特征是，传输光路(2)选用柔性光纤构成，其长度在500-7000mm范围内选择。
3.根据权利1所描述的一种蜂窝芯-蒙皮连接质量光成像方法，其特征是，发-收镜头(1a)的直径在3-10mm范围内选择。
4.根据权利1所描述的一种蜂窝芯-蒙皮连接质量光成像方法，其特征是，根据被检测蜂窝芯(6)的芯格尺寸和高度，选择光学透镜单元(1)中的发-收镜头(1a)的焦距、焦斑和几何外形尺寸φg，并满足下列条件：
0.4φc≤φg≤0.8φc(1)
式中，φc——为蜂窝芯(6)的内切圆的直径。
5.根据权利1所描述的一种蜂窝芯-蒙皮连接质量光成像方法，其特征是，光图像显示单元(4)选用具有LCD或者TFT光图像显示功能的微型平板显示器构成，其显示分辨率不低于1024×768个像素。
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