CN106461582A - 无损检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明的无损检测装置（1）是如下所述的无损检测装置：对燃气涡轮发动机部件（A）中的基材与接合件的接合部位进行无损检测，所述燃气涡轮发动机部件（A）是对由纤维强化材料形成的基材（A1）接合由金属材料形成的接合件（A2）而成的，其具备：使所述燃气涡轮发动机部件移动的移动装置（3）、射出激光（L）的光源装置（4）、对被照射激光的燃气涡轮发动机部件摄像的红外线摄像装置（5）、以及控制运算处理装置（8），所述控制运算处理装置（8）存储燃气涡轮发动机部件的形状数据并且基于形状数据控制移动装置而使得激光照射在接合部位处，并且基于由红外线摄像装置获得的摄像数据而获得表示接合部位的状态的结果。

Description

无损检测装置

技术领域

本发明涉及无损检测装置。

本申请主张基于2014年6月17日在日本申请的特愿2014-124497号的优先权，在此援用其内容。

背景技术

以往用于燃气涡轮发动机的翼等的燃气涡轮发动机部件由金属形成。近年，以轻量化等为目的而存在通过接合由纤维强化材料形成的基材和由金属材料形成的接合件来形成燃气涡轮发动机部件的情况。在这样的情况下，为了提高部件的可靠性，要求检测并确认基材与接合件的接合部位的状态。

例如，在专利文献1~3中，记载有使用激光的无损检测的方法。

但是，燃气涡轮发动机部件具有复杂的三维形状并且使用有与使用环境相应的众多种类，因此不容易进行接合部位的无损检测。因此，作为对燃气涡轮发动机部件的无损检测方法，使用有如下所述的方法：对于检测对象部位贴黑体胶带或者涂布黑体涂料，从闪光灯朝向黑体胶带或者黑体涂料照射光，用红外线照相机等将其摄像，由此从该摄像数据检测接合部位的状态。

专利文献1：日本特开2011-247735号公报。

专利文献2：日本特开2009-244021号公报。

专利文献3：日本特表2011-506927号公报。

但是，若根据前述的方法，则需要对每个燃气涡轮发动机部件进行贴黑体胶带的作业或者涂布黑体涂料的作业，作业负担变大。因此，期望一种方法，其无需贴黑体胶带或者涂布黑体涂料并且能够对于复杂形状以及多种类的燃气涡轮发动机部件容易地进行接合部位的无损检测。

发明内容

本发明是鉴于前述的问题点而做成的，其目的在于，在对由金属材料形成的接合件相对于由纤维强化材料形成的基材接合而成的燃气涡轮发动机部件的接合部位进行无损检测时，无需贴黑体胶带或涂布黑体涂料，并且对于复杂形状以及多种类的燃气涡轮发动机部件能容易地进行检测。

本发明采用以下结构作为用于解决前述问题的技术方案。

本发明的第一技术方案是一种无损检测装置，其对燃气涡轮发动机部件中的基材与接合件的接合部位进行无损检测，所述燃气涡轮发动机部件是相对于由纤维强化材料形成的所述基材接合由金属材料形成的所述接合件而形成的，所述无损检测装置具备：移动装置、光源装置、红外线摄像装置、控制运算处理装置，所述移动装置使前述燃气涡轮发动机部件移动，所述光源装置射出激光，所述红外线摄像装置对被照射前述激光的前述燃气涡轮发动机部件进行摄像，所述控制运算处理装置存储前述燃气涡轮发动机部件的形状数据并且基于前述形状数据控制前述移动装置以使前述激光照射在前述接合部位上，并且基于由前述红外线摄像装置获得的摄像数据而获得表示前述接合部位的状态的结果。

本发明的第二技术方案如下：在所述第一技术方案的无损检测装置中，前述移动装置具备台架装置和翻转装置，所述台架装置使前述燃气涡轮发动机部件在水平方向上移动，所述翻转装置使前述燃气涡轮发动机部件相对于前述光源装置翻转。

本发明的第三技术方案如下：在所述第一或者第二技术方案的无损检测装置中，前述移动装置具有定位销，所述定位销配置在与形状不同的多个前述燃气涡轮发动机部件的共同形状部分抵接的位置处，并且进行前述燃气涡轮发动机部件的定位。

本发明的第四技术方案如下：在所述第一至第三技术方案中的任何一项技术方案的无损检测装置中，前述控制运算处理装置将前述接合部位分割成相邻区域彼此的一部分重合的多个摄像区域并使前述红外线摄像装置摄像，由此取得前述接合部位整体的所述摄像数据。

本发明的第五技术方案如下：在所述第一至第四技术方案中的任意一项技术方案的无损检测装置中，前述燃气涡轮发动机部件是翼。

根据本发明，由于向接合部位照射比闪光灯能量密度更高的激光，所以能够在不贴黑体胶带或者涂布黑体涂料的情况下进行无损检测。另外，存储燃气涡轮发动机部件的形状数据的控制运算处理装置控制使燃气涡轮发动机部件移动的移动装置，使得激光照射到接合部位。因此，能够对于复杂形状以及多种类的燃气涡轮发动机部件容易地进行检测。因此，根据本发明，在对由金属材料构成的接合件相对于由纤维强化材料构成的基材接合而成的燃气涡轮发动机部件的接合部位进行无损检测时，无需贴黑体胶带或者涂布黑体涂料，并且能够对于复杂形状以及多种类的燃气涡轮发动机部件容易地进行检测。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式中的无损检测装置的概略结构的主视图。

图2是本发明的一个实施方式中的无损检测装置所具备的移动装置的立体图。

图3是本发明的一个实施方式中的无损检测装置所具备的移动装置的俯视图。

图4是本发明的一个实施方式中的无损检测装置所具备的移动装置的主视图。

图5A是表示借助本发明的一个实施方式的无损检测装置所具备的移动装置进行的导向叶片的翻转的情况的示意图。

图5B是表示借助本发明的一个实施方式的无损检测装置所具备的移动装置进行的导向叶片的翻转的情况的示意图。

图6是用于说明本发明的一个实施方式中的无损检测装置中的摄像区域的说明图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的无损检测装置的一个实施方式。此外，在下面的附图中，为了令各部件为能够识别的大小，适宜变更了各部件的比例尺。

图1是表示本实施方式的无损检测装置1的概略结构的主视图。如图1所示，本实施方式的无损检测装置1具备：箱体2、移动装置3、激光光源装置4（光源装置）、红外线照相机5（红外线摄像装置）、幕帘传感器6、操作监控器7、控制单元8（控制运算处理装置）。

箱体2收纳移动装置3、激光光源装置4、红外线照相机5、幕帘传感器6以及控制单元8。箱体2具有用于使作为检测对象的导向叶片A（燃气涡轮发动机部件）在箱体2的内外进出的开口部。在该开口部处，设置有能在激光照射时被关闭的可升降的闸门2a。此外，导向叶片A是在燃气涡轮发动机中将从风扇向外部流出的空气整流的引导翼。

图2是移动装置3的立体图。另外，图3是移动装置3的俯视图。另外，图4是移动装置3的主视图。如图2~图4所示，移动装置3具备：台架装置31、翻转装置32、夹紧单元33。

台架装置31具备：基台31a、前后移动引导件31b、移动台31c、前后移动压力缸31d、横移引导件31e、横移脉冲马达31f、操控单元31g、第一线缆单元31h、第二线缆单元31i。

基台31a被收纳于箱体2的内部并且相对于箱体2的地板部被固定。基台31a直接地或者间接地支承前后移动引导件31b、移动台31c、横移引导件31e、横移脉冲马达31f、操控单元31g、第一线缆单元31h以及第二线缆单元31i、还有翻转装置32以及夹紧单元33。

前后移动引导件31b是设置于基台31a上的一对LM（直线运动）引导件。前后移动引导件31b具有导轨31b1和移动件31b2，所述导轨31b1设置成在前后方向（Y方向）上延伸，所述移动件31b2设成能够在导轨31b1上移动。该移动件31b2相对于作为固定件的导轨31b1能够滑动地嵌合，能够沿着导轨31b1在前后方向（Y方向）上移动。这些前后移动引导件31b分别设置于基台31a的左右方向（X方向）的端部。移动台31c是通过相对于前后移动引导件31b的移动件31b2被固定而设成能在前后方向（Y方向）上移动的平板状的台架。该移动台31c直接地支承横移引导件31e、横移脉冲马达31f、操控单元31g以及第二线缆单元31i。

前后移动压力缸31d配置于基台31a的后方，相对于箱体2的地板部被固定。该前后移动压力缸31d具有能在前后方向（Y方向）上移动的杆，该杆的顶端相对于移动台31c被固定。

像这样的前后移动压力缸31d电气地连接于控制单元8，在控制单元8的控制下，使移动台31c在前后方向（Y方向）上移动。

横移引导件31e是设置在移动台31c上的LM（直线运动）引导件。横移引导件31e具有在左右方向（X方向）上延伸地设置的导轨和设置为能够在导轨上移动的移动件。横移脉冲马达31f配置于横移引导件31e的右侧，固定于移动台31c。该横移脉冲马达31f经由操控单元31g以及第一线缆单元31h连接于控制单元8，在控制单元8的控制下，使横移引导件31e的移动件在左右方向（X方向）上移动。

操控单元31g配置于横移引导件31e的后方，固定于移动台31c。该操控单元31g连接于横移脉冲马达31f，进而经由第一线缆单元31h连接于控制单元8。该操控单元31g基于从控制单元8输入的指令驱动横移脉冲马达31f。第二线缆单元31i连接移动台31c和翻转装置32的后述的操控单元32f，经由操控单元31g以及第一线缆单元31h连接控制单元8和翻转装置32的操控单元32f。

像这样的台架装置31使由夹紧单元33支承的导向叶片A在控制单元8的控制下，在前后左右方向（X-Y方向）上，即水平方向上移动。

翻转装置32具备底架32a、转动框架32b、定位销32c、旋转轴部32d、伺服马达32e、操控单元32f。

底架32a相对于台架装置31所具备的横移引导件31e的移动件被固定从而能够在左右方向（X方向）上移动。底架32a经由旋转轴部32d能够转动地支承转动框架32b。转动框架32b是直接载置导向叶片A的部位。转动框架32b设置成能够绕轴相对于底架32a转动，所述轴沿由旋转轴部32d规定的左右方向延伸。

定位销32c以从转动框架32b突出的方式在转动框架32b上立起设置有多个。这些定位销32c配置于与导向叶片A的共同形状部分对应的位置。即，本实施方式的无损检测装置1不仅以一种导向叶片A作为检测对象，而且以形状不同的多种导向叶片作为检测对象。这些被作为检测对象的导向叶片虽然细节的形状各自不同，但也具有共同的形状。多个定位销32c配置成与这样的共同的形状的部分（即，共同形状部分）抵接。

借助这样的定位销32c，只要是作为检测对象的导向叶片，无论是何种形状的导向叶片，通过配置成共同形状部分抵接于定位销32c，便能够将导向叶片配置在用于进行无损检测的基准位置上。即，在本实施方式中，将导向叶片A载置于转动框架32b上使得共同形状部分抵接于定位销32c，从而导向叶片A被配置于基准位置。

旋转轴部32d分别设置于转动框架32b的左右方向（X方向）的两端，并且将转动框架32b支承为相对于底架32a能够转动。这样的旋转轴部32d在上下方向（Z方向）上，配置于作为导向叶片A的检测对象部位的前边缘附近，在转动框架32b被转动时，以前边缘附近作为中心令导向叶片A转动。

伺服马达32e以与一侧的旋转轴部32d连接的方式相对于底架32a固定，生成用于使转动框架32b转动的驱动力。由该伺服马达32e生成的驱动力经由旋转轴部32d传递至转动框架32b，由此使转动框架32b转动。操控单元32f配置于伺服马达32e的下方，固定在底架32a上。该操控单元32f连接于伺服马达32e，进而连接于第二线缆单元31i。这样的操控单元32f经由第二线缆单元31i连接于控制单元8，基于从控制单元8输入的指令驱动伺服马达32e。

这样的翻转装置32在控制单元8的控制下，使借助夹紧单元33固定有导向叶片A的转动框架32b绕X轴（沿着左右方向的轴）转动。例如，翻转装置32借助伺服马达32e使转动框架32b翻转180°左右，由此使由夹紧单元33固定的导向叶片A如图5A以及图5B所示，相对于激光L（即，图1所示的激光光源装置4）翻转。另外，翻转装置32通过令伺服马达32e稍微地转动也调整导向叶片A的上下方向（Z方向）的位置。

夹紧单元33相对于翻转装置32的转动框架32b设置，分别配置于转动框架32b的左右方向（X方向）的两端。该夹紧单元33具备夹紧件33a，所述夹紧件33a借助电气地连接于控制单元8的油压单元而转动。载置于转动框架32b的导向叶片A借助该夹紧件33a被固定。

返回到图1，激光光源装置4配置于移动装置3的上方，朝向移动装置3射出激光。作为该激光，选择在不贴黑体胶带或者不涂布黑体涂料的情况下其输出能够将导向叶片A充分地加热的激光。该激光光源装置4具有均化器，将激光的照射点调整成矩形。

红外线照相机5与激光光源装置4邻接配置，所述红外线照相机5借助未图示的支承部支承于箱体2内。该红外线照相机5对导向叶片A的前边缘附近进行摄像，并将由此获得的摄像数据向控制单元8输出。此外，在本实施方式中，红外线照相机5的摄像范围在左右方向（X方向）上比导向叶片A的长度（导向叶片A的高度方向的长度）小。因此，在本实施方式中，将导向叶片A沿左右方向（X方向）假想地分割成多个摄像区域，利用红外线照相机5对各摄像区域的摄像数据摄像，借助控制单元8将这些摄像数据合成，由此取得导向叶片A的左右方向（X方向）的整个区域的摄像数据。

幕帘传感器6设置于箱体2的开口部，检测作业者的有无等，并将检测结果向控制单元8输出。在万一移动装置3驱动时、激光射出时检测到作业者的情况下，借助控制单元8停止无损检测装置1的动作。

操作监控器7是安装于箱体2的外壁面的人机界面。该操作监控器7具备例如触控面板传感器，将由作业者输入的指令向控制单元8输出。另外，操作监控器7将从控制单元8输入的信息可视化并显示。例如，操作监控器7显示从控制单元8输入的检测结果。

控制单元8控制本实施方式的无损检测装置1的动作的整体。在本实施方式中，控制单元8存储用于基于摄像数据生成表示导向叶片A的接合部位的接合状态的图像的程序，基于从红外线照相机5输入的摄像数据，获得表示接合状态的图像以及判定结果。在这里，控制单元8使用所谓的离散傅式变换DFT（快速傅氏变换FFT的一种）测定相位变化，从而无关于导向叶片A的温度而进行检测。此外，关于从摄像数据获得接合状态的具体的方法，在前述的专利文献中示出其一例，在这里省略详细说明。

另外，在本实施方式中，控制单元8中预先存储有导向叶片A的形状数据。控制单元8基于该形状数据控制移动装置3，使得导向叶片A的接合部暴露于激光的照射区域，进而前述的多个摄像区域与红外线照相机5的摄像范围相符合。即，控制单元8存储导向叶片A的形状数据，并基于该形状数据控制移动装置3，使得激光照射在导向叶片A的接合部位上。进而，控制单元8基于形状数据控制移动装置3，使得导向叶片A的接合部位被红外线照相机5摄像。

此外，在本实施方式中，作为检测对象的导向叶片A形成为在翼形状的基材A1的前边缘附近处接合由金属材料形成的接合件A2，所述基材A1由包括碳纤维等的纤维强化材料（例如CFRP）形成。该接合件A2设置成包括基材A1的前边缘而从正压面侧遍及到负压面侧。这样的导向叶片A的基材A1与接合件A2的接合部位成为在本实施方式的无损检测装置1中被检测接合状态的部位。这样的导向叶片A若如上所述地配置成共同形状部分抵接于定位销32c，则如图2~图4所示，被配置成基材A1与接合件A2的接合部位（即前边缘部）朝向后侧上方，后边缘部朝向前侧下方。

在具有这样的结构的本实施方式的无损检测装置1中，导向叶片A以共同形状部分抵接于定位销32c的方式设置在转动框架32b上，若由作业者向操作监控器7输入表示开始的指示，则控制单元8令夹紧单元33借助夹紧件33a固定导向叶片A。

接下来，控制单元8令移动装置3向箱体2的内部移动导向叶片A，并且关闭闸门2a。进一步地，控制单元8基于形状数据令移动装置3将导向叶片A移动至检测开始的初始位置。这里的初始位置是导向叶片A的接合部位的负压面侧的右侧（+X侧）端部被从激光光源装置4射出的激光照射的位置（图5A所示的位置）。这时，红外线照相机5的摄像范围与多个摄像区域中位于最右侧（+X侧）的摄像区域重合。而且，控制单元8使激光从激光光源装置4射出，加热接合部位的端部，在从加热开始至加热后经过既定时间后的期间，使红外线照相机5摄像，获得摄像数据。

在这里，在本实施方式中，导向叶片A的接合部位的负压面侧如图6所示，沿导向叶片A的高度方向（图6中的左右方向）被分割成7个摄像区域（摄像区域R1~R7）。此外，如图6所示，相邻的摄像区域彼此排列成一部分重合。即，在本实施方式中，接合部位被分割成相邻区域彼此一部分重合的多个摄像区域。

若能借助之前的摄像获得摄像区域R1的摄像数据，则接下来控制单元8基于形状数据令移动装置3移动导向叶片A，使得红外线照相机5的摄像范围以及激光的照射点与摄像区域R2重合。接下来，控制单元8在使激光从激光光源装置4向摄像区域R2照射既定时间后，使红外线照相机5摄像，从而取得摄像区域R2的摄像数据。通过重复这样的动作，控制单元8取得全部摄像区域R1~R7的摄像数据。

若取得摄像区域R1~R7的摄像数据，则控制单元8借助翻转装置32使导向叶片A如图5B所示地相对于激光L翻转。导向叶片A的接合部位的正压面侧也同样地被分割成相邻区域彼此一部分重合的7个摄像区域。接下来，控制单元8取得导向叶片A的接合部位的正压面侧的全部的摄像区域的摄像数据。

若像这样地取得导向叶片A的接合部位的整体的摄像数据，则控制单元8将这些摄像数据全部合成，并且从摄像数据生成表示接合状态的图像，根据需要进行接合状态的判定。接下来，控制单元8令操作监控器7显示表示接合状态的图像以及接合状态的判定结果。

另外，控制单元8同时地令移动装置3将导向叶片A向箱体2的外部移动，令夹紧单元33将夹紧件33a解除。

借助如上所述的本实施方式的无损检测装置1，向导向叶片A的接合部位照射与闪光灯相比能量密度更高的激光，所以无需贴黑体胶带或者涂布黑体涂料而能够进行无损检测。另外，存储导向叶片A的形状数据的控制单元8对使导向叶片A移动的移动装置3进行控制而在接合部位照射激光。因此，能够容易地检测复杂形状以及多种类的导向叶片。这样一来，根据本实施方式的无损检测装置1，无需贴黑体胶带或者涂布黑体涂料，并且能容易地检测复杂形状的导向叶片A，能在短时间内获得接合状态。

另外，在本实施方式的无损检测装置1中，移动装置3具备台架装置31和翻转装置32，所述台架装置31沿水平方向移动导向叶片A，所述翻转装置32使导向叶片A相对于激光光源装置4翻转。因此，根据本实施方式的无损检测装置1，能够使导向叶片A的接合部位移动至任意的部位，能够切实地对于接合部位照射激光，并且能够切实地取得接合部位的摄像数据。

另外，在本实施方式的无损检测装置1中，移动装置3具有多个定位销32c，所述定位销32c配置在与形状不同的多个导向叶片A的共同形状部分抵接的位置，并且进行导向叶片A的定位。因此，根据本实施方式的无损检测装置1，能够将导向叶片A容易地配置在用于进行检测的基准位置处。

另外，在本实施方式的无损检测装置1中，控制单元8将导向叶片A的接合部位分割成相邻区域彼此的一部分重合的多个摄像区域，令红外线照相机摄像从而取得接合部位整体的摄像数据。因此，能够防止在摄像区域之间产生没有取得摄像数据的区域的情况，能够切实地取得连接部位整体的摄像数据。

以上，一边参照附图一边说明了本发明的优选的实施方式，但是不言而喻本发明不被限定于前述实施方式。在前述的实施方式中示出的各构成部件的诸形状、组合等是一例，能够在不脱离本发明的宗旨的范围内基于设计要求等进行各种变更。

在前述实施方式中，说明了本发明中的燃气涡轮发动机部件是导向叶片A的例子。但是，本发明不限于此，即使是导向叶片A以外的燃气涡轮发动机部件，只要是对于由纤维强化材料形成的基材接合由金属材料形成的接合件的部件，就能成为检测对象。例如，风扇板和风扇罩也可以成为检测对象。

产业上的可利用性

根据本发明，对由金属材料形成的接合件相对于由纤维强化材料形成的基材接合的燃气涡轮发动机部件的接合部位进行无损检测时，无需贴黑体胶带或者涂布黑体涂料，并且能够对于复杂形状以及多种类的燃气涡轮发动机部件容易地进行检测。

附图标记说明

1无损检测装置；2箱体；2a闸门；3移动装置；4激光光源装置（光源装置）；5红外线照相机（红外线摄像装置）；6幕帘传感器；7操作监控器；8控制单元（控制运算处理器装置）；31台架装置；31a基台；31b前后移动引导件；31c移动台；31d前后移动压力缸；31e横移引导件；31f横移脉冲马达；31g操控单元；31h第一线缆单元；31i第二线缆单元；32翻转装置；32a底架；32b转动框架；32c定位销；32d旋转轴部；32e伺服马达；32f操控单元；33夹紧单元；33a夹紧件；A导向叶片；A1基材；A2接合件；L激光；R1~R7摄像区域。

Claims (9)

1.一种无损检测装置，所述无损检测装置对燃气涡轮发动机部件中的基材与接合件的接合部位进行无损检测，所述燃气涡轮发动机部件是对由纤维强化材料形成的所述基材接合由金属材料形成的所述接合件而形成的，其特征在于，

具备移动装置、光源装置、红外线摄像装置、控制运算处理装置，

所述移动装置使所述燃气涡轮发动机部件移动，

所述光源装置射出激光，

所述红外线摄像装置对被照射所述激光的所述燃气涡轮发动机部件摄像，

所述控制运算处理装置存储所述燃气涡轮发动机部件的形状数据并且基于所述形状数据控制所述移动装置而使得所述激光照射在所述接合部位处，并且基于由所述红外线摄像装置获得的摄像数据而获得表示所述接合部位的状态的结果。

2.如权利要求1所述的无损检测装置，其特征在于，所述移动装置具备台架装置和翻转装置，

所述台架装置使所述燃气涡轮发动机部件在水平方向上移动，

所述翻转装置使所述燃气涡轮发动机部件相对于所述光源装置翻转。

3.如权利要求1所述的无损检测装置，其特征在于，所述移动装置具有定位销，所述定位销配置在与形状不同的多个所述燃气涡轮发动机部件的共同形状部分抵接的位置，并且进行所述燃气涡轮发动机部件的定位。

4.如权利要求2所述的无损检测装置，其特征在于，所述移动装置具有定位销，所述定位销配置在与形状不同的多个所述燃气涡轮发动机部件的共同形状部分抵接的位置，并且进行所述燃气涡轮发动机部件的定位。

5.如权利要求1所述的无损检测装置，其特征在于，所述控制运算处理装置将所述接合部位分割成相邻区域彼此的一部分重合的多个摄像区域，使所述红外线摄像装置摄像，从而取得所述接合部位整体的所述摄像数据。

6.如权利要求2所述的无损检测装置，其特征在于，所述控制运算处理装置将所述接合部位分割成相邻区域彼此的一部分重合的多个摄像区域，使所述红外线摄像装置摄像，从而取得所述接合部位整体的所述摄像数据。

7.如权利要求3所述的无损检测装置，其特征在于，所述控制运算处理装置将所述接合部位分割成相邻区域彼此的一部分重合的多个摄像区域，使所述红外线摄像装置摄像，从而取得所述接合部位整体的所述摄像数据。

8.如权利要求4所述的无损检测装置，其特征在于，所述控制运算处理装置将所述接合部位分割成相邻区域彼此的一部分重合的多个摄像区域，使所述红外线摄像装置摄像，从而取得所述接合部位整体的所述摄像数据。

9.如权利要求1所述的无损检测装置，其特征在于，所述燃气涡轮发动机部件是翼。