CN110480419A - 一种蒙皮铣削加工缺陷检测装置 - Google Patents

一种蒙皮铣削加工缺陷检测装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种蒙皮铣削加工缺陷检测装置，涉及蒙皮加工领域，旨在实时检测和定位蒙皮铣削加工的缺陷。所述装置用于铣床，所述装置包括：PC端、红外相机、TOF深度相机、磁场运动模块；所述磁场运动模块和铣刀通过铣夹头连接铣床主轴，实现铣床扭矩的传递；在所述蒙皮铣削过程中，所述铣床主轴带动所述铣刀和所述磁场运动模块进行旋转，所述蒙皮切割所述磁场运动模块的磁力线，在其内部产生动生涡流；所述红外相机用于探测所述蒙皮表面的温度分布；所述TOF深度相机用于重构所述蒙皮的三维形状；所述PC端用于根据所述温度分布与所述三维形状，得到并分析三维温度分布图，以检测所述蒙皮内部缺陷。

Description

一种蒙皮铣削加工缺陷检测装置
技术领域
本申请涉及蒙皮加工领域，特别是涉及一种蒙皮铣削加工缺陷检测装置。
背景技术
随着航空航天领域国际化竟争的愈加激烈，对飞行器性能的要求也愈加严格。根据现代飞行器的制造工艺和结构设计，降低飞行器的自身重量，可提高飞行器的机动性、增大飞行器携带负载的能力和飞行器的飞行距离。因此飞行器的材料一般都选用低密度材料，结构上都选用薄壁件。例如，飞机和火箭上都使用框架结构，并在框架外面上包裹上一层薄壁材料，薄壁件就是蒙皮。开展薄壁零件(蒙皮)加工制造关键技术研宄对提升我国装备制造业的自主制造能力和创新设计水平具有重大意义。
但蒙皮零件外形复杂，既有单曲度的也有双曲度的，对形状精度要求较高；并且蒙皮直接和外界接触，工作环境复杂苛刻，因此要求蒙皮表面光滑、无划伤。因此，大型飞行器蒙皮零件制造技术作为飞行器机体制造的六大关键技术之一，多年来一直困扰着航空工业。
蒙皮零件的减重加工是现阶段蒙皮零件制造的重要工序之一。
蒙皮零件减重技术采用仿形铣床、数控铣床等进行自动化加工。然而，蒙皮零件厚度薄、刚性差，由于在仿形铣床和数控铣床采用柔性夹具对蒙皮零件是多点离散支承夹持，当切削参数选择不当时，蒙皮零件很容易发生切削颤振，影响铣削精度和蒙皮零件表面粗糙度。因此，能够在数控蒙皮精确铣削过程中对于蒙皮已铣削的加工面进行无损检测和定位是亟需的。
发明内容
鉴于上述问题，本申请实施例提供一种蒙皮铣削加工缺陷检测装置，旨解决蒙皮铣削加工过程中对蒙皮加工缺陷的在线检测和定位。
本申请实施例提供了一种蒙皮铣削加工缺陷检测装置，所述装置用于铣床，所述装置包括：PC端、红外相机、TOF深度相机、磁场运动模块；
所述磁场运动模块和铣刀通过铣夹头连接铣床主轴，实现铣床扭矩的传递；
在所述蒙皮铣削过程中，所述铣床主轴带动所述铣刀和所述磁场运动模块进行旋转，所述蒙皮切割所述磁场运动模块的磁力线，在其内部产生动生涡流；
所述红外相机用于探测所述蒙皮表面的温度分布；
所述TOF深度相机用于重构所述蒙皮的三维形状；
所述PC端用于根据所述温度分布与所述三维形状，得到三维温度分布图，并对所述三维温度分布图进行分析，以检测所述蒙皮内部缺陷。
可选地，所述磁场运动模块包括：十字铁芯和磁铁；
将所述磁铁两两相对，通过沉头螺栓将所述磁铁固定在所述十字铁芯的十字端，形成所述磁场运动模块；
通过所述十字铁芯限制所述磁铁的磁力线，束缚所述磁铁的磁力线，以使相邻的所述磁铁的磁力线闭合。
可选地，所述铣床主轴连接所述铣夹头上端，所述铣夹头下端与所述十字铁芯通过过盈配合连接，所述铣刀固定于所述铣夹头下端的通孔所述铣床主轴转动，将所述铣床扭矩传递给所述铣刀和所述十字铁芯。
可选地，所述磁铁为永磁铁，共有4块，分别两两相对，相对的磁铁采用相同的N-S极，相邻的磁铁采用相反的N-S极。
可选地，在所述磁铁旋转过程中，
所述蒙皮内部动生涡流方向对于所述蒙皮中不同角度的缺陷都具有可检测性，以实现所述蒙皮的全周向缺陷检测系统。
可选地，所述蒙皮的材质为铝合金；
在所述磁铁旋转过程中，利用所述蒙皮的不导磁性，使上N下S极的磁铁的磁力线场指向所述蒙皮向外，使上S下N极的磁铁的磁力线场指向所述蒙皮向内，进而使相邻磁铁的磁力线形成闭合磁场。
可选地，所述PC端包括图像数据分析单元和温差判定单元；
所述图像数据分析单元通过软件对所述三维温度分布图中各个区域进行温差计算；
温差判定单元用于根据预设的温差值宽度，判定所述温差是否超过正常温差值；
若所述温差超过正常温差值，所述PC端发出报警声。
所述PC端还用于打印大于正常温差值的所述温差的信号信息。
可选地，所述TOF深度相机通过测量所述蒙皮铣削过程中的厚度和面积，重构所述蒙皮的三维形状。
可选地，所述蒙皮内部的缺陷会引起所述动生涡流在所述蒙皮内部的传导路径发生变化，所述传导路径的变化导致所述蒙皮表面和内部产生不均匀的热量分布；
所述PC端还用于在发出报警声后，对三维温度分布图进行分析，根据所述不均匀的热量分布，定位所述蒙皮的缺陷的位置。
本申请实施例采用十字铁芯和磁铁通过沉头螺栓进行连接固定组成磁场运动模块，再将磁场运动模块连接到铣床主轴，利用铣床主轴的转动带动磁场运动模块，使磁场运动模块与铣床主轴和铣刀以同样的转速旋转，进而使放置于铣床平台的蒙皮切割磁场运动模块的磁力线，在其内部和表面产生动生涡流，红外相机和TOF深度相机实时跟随铣削运动过程对蒙皮被磁场运动模块磁化区域进行全方位温度探测和距离测量，将温度分布信息和距离信息导入计算机PC端得到蒙皮三维温度分布图，通过分析蒙皮三维温度分布图即可实现对缺陷的非接触快速检测和定位。
附图说明
图1是本申请实施例磁铁旋转磁场分布空间示意图；
图2是本申请实施例蒙皮铣削加工缺陷检测装置示意图；
图3是本申请实施例铣刀与十字铁芯的连接示意图；
图4是本申请实施例蒙皮表面动生涡流示意图；
图5是本申请实施例蒙皮铣削刀具与磁场运动模块的位置结构图。
附图标记：1、PC端；2、红外相机；3、TOF深度相机；4、磁场运动模块；41、永磁铁；42、十字铁芯。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
本申请利用铣床对蒙皮进行铣削加工时，铣床主轴会旋转的特点，构建旋转的磁场运动模块，并固定在铣床的主轴，以使放置于铣床工作台的蒙皮与旋转的磁场运动模块产生相对运动，蒙皮切割磁力线，结合法拉第电磁感应定律，蒙皮内部会产生动生涡流。
动生涡流在蒙皮内部传导生成热量，若蒙皮在铣削加工中出现缺陷，缺陷会引起动生涡流的传导路径发生变化，根据焦耳定律，传导路径的变化会引起动生涡流不均匀的热量分布，再通过对蒙皮表面和内部的热量分布的分析，就能实现蒙皮铣削加工缺陷的检测和定位。
而蒙皮表面和内部的热量分布会在蒙皮表面形成温度差异分布，利用红外相机可以探测温度差异分布，再结合TOF深度相机重构的蒙皮的三维形状，在PC端得到三维温度分布图，对蒙皮表面和内部的缺陷进行检测和定位。
通过PC端的软件，根据三维温度分布图，可以准确定位到缺陷的三维坐标，提高蒙皮铣削加工缺陷检测装置的检测定位精确度。
一般情况下，蒙皮缺陷引起动生涡流的断流或者传导路径的畸变。
本申请实施例中的蒙皮的尺寸可以是符合铣削加工的要求任意尺寸，例如：220cm×100cm×0.3cm。
首先，本申请实施例具体以下述方式构建磁场运动模块4。
参考图1，图1是本申请实施例磁铁旋转磁场分布空间示意图。本申请实施例利用四块永磁铁形成闭合的永磁场。N-S极的磁铁和N-S极的磁铁交替排列在十字铁芯的四个十字端。磁场方向是N极指向S极，所以永磁铁的N极与其相邻的永磁铁的S极相邻，两个相邻的永磁铁的磁力线能形成闭合回路。
所述磁铁为永磁铁，共有4块，分别两两相对，相对的磁铁采用相同的N-S极，相邻的磁铁采用相反的N-S极。
具体应用中，可根据实际情况选择合适的永磁铁，例如永磁铁的长度可以是为30mm，宽度为20mm，高度为45mm。
继续参考图1，利用十字铁芯42将永磁铁41的磁力线束缚在蒙皮空间范围内，以使在磁铁旋转时，蒙皮能充分切割永磁铁41的磁感线，也使蒙皮切割永磁铁41磁感线产生的动生蜗流更均匀。
永磁铁41通过沉头螺栓与十字铁芯42固定连接，形成磁场运动模块。
所述磁场运动模块包括：十字铁芯和磁铁；
将所述磁铁两两相对，通过沉头螺栓将所述磁铁固定在所述十字铁芯的十字端，形成所述磁场运动模块；
通过所述十字铁芯限制所述磁铁的磁力线，束缚所述磁铁的磁力线，以使相邻的所述磁铁的磁力线闭合。
其次，本申请实施例将构建的磁场运动模块与对蒙皮进行加工的铣床连接，将铣床主轴的扭矩传递到磁场运动模块，使磁场运动模块与蒙皮产生相对运动。
实际应用中，铣床可以是数控铣床或仿形铣床，本申请实施例对此不作限定。
所述铣床主轴连接所述铣夹头上端，所述铣夹头下端与所述十字铁芯通过过盈配合连接，所述铣刀固定于所述铣夹头下端的通孔；
所述铣床主轴转动，将所述铣床扭矩传递给所述铣刀和所述十字铁芯。
参考图2，图2是本申请实施例蒙皮铣削加工缺陷检测装置示意图。十字铁芯42通过铣夹头的上端连接铣床的主轴，铣床主轴转动带动磁场运动模块4旋转。
再参考图3，图3是本申请实施例铣刀与十字铁芯的连接示意图。铣床的铣夹头上端连接铣床主轴，铣夹头下端通过过盈配合连接十字铁芯42，以实现铣床主轴与十字铁芯42的连接。铣夹头下端有通孔，铣床的铣刀位于铣夹头通孔中，以实现铣床主轴与铣刀的连接。铣夹头下端的通孔可以根据铣刀轴的尺寸调整。铣床主轴转动，带动铣夹头旋转，铣夹头带动铣刀旋转，加工在铣床工台的蒙皮。
铣床主轴扭矩同时传递给铣刀和磁场运动模块4，以实现在蒙皮铣削加工过程中对蒙皮的检测。
具体应用中，可根据实际情况选择铣刀、铣夹头以及十字铁芯，例如本申请实施例选用的铣刀是的型号为MG.EM4.100，刃径为10mm，柄径为10mm，刃长为25mm，全长为75mm。
铣夹头的型号为ER32，内径为10mm，外径33mm，高度40mm。
十字铁芯长度为60mm，宽度为60mm，高度为20mm，相对磁导率为1000。
实际应用中，蒙皮的材料一般是铝合金，铝合金具有导电不导磁的特性。利用铝合金蒙皮不导磁的特性，可以使N下S极永磁铁的磁力线穿过蒙皮指向外，不会发生其他便宜，并且使上S下N极的永磁铁的磁力线穿过蒙皮指向内，不会发生其他便宜，以提供条件，使磁场运动模块产生的磁场为闭合磁场。
所述蒙皮的材质为铝合金；
在所述磁铁旋转过程中，利用所述蒙皮的不导磁性，使上N下S极的磁铁的磁力线场指向所述蒙皮向外，使上S下N极的磁铁的磁力线场指向所述蒙皮向内，进而使相邻磁铁的磁力线形成闭合磁场。
闭合磁场能保证蒙皮铣削加工缺陷检测装置所检测区域的磁场是均匀的，在蒙皮切割磁力线时，其内部产生的动生涡流会均匀分布，那么较小的缺陷造成的动生涡流的路径改变也会明显，使对蒙皮缺陷的检测和定位更加精确。
再者，本申请实施例具体以下详细说明磁场运动模块与蒙皮产生相对旋转运动，蒙皮切割磁力线，在其内部产生动生涡流的原理，以及生动生涡流引起蒙皮表面形成温度分布差异的原理。
参考图4，图4是本申请实施例蒙皮表面动生涡流示意图。当十字铁芯42与连接的四个永磁铁41以恒定转速n在蒙皮上部进行旋转时，根据法拉第电磁感应定律，蒙皮切割磁力线会在其内部产生动生涡流。此时，存在于蒙皮内部的缺陷会引起涡流传导路径发生变化，根据焦耳定律，传导路径畸变的动生涡流会产生不均匀的热量分布，进而在蒙皮表面形成温度差异分布。
对于温度差异分布可用红外相机进行快速检测。
当磁场处于静止状态时，磁场微分方程为：
(1)式中，A是磁场运动模块静止时的磁场的磁矢势，J是蒙皮中形成的动生涡流的传导电流密度，μ为蒙皮的磁导率，蒙皮的磁导率一般是1.04，一般情况下，蒙皮可视为不导磁。当磁场运动时，根据法拉第电磁感应定律，可获得蒙皮中的动生涡流强度：
Jm＝σv×B (2)
(2)式中，Jm为蒙皮切割磁力线时在其内部产生的动生涡电流密度，σ为蒙皮的电导率，v为磁场运动模块产生的磁场与蒙皮的相对运动速度，B是磁场运动模块的磁场的磁感应强度。磁场运动模块的磁场作为外激励磁场对蒙皮产生激励作用。进一步，基于麦克斯韦方程组，结合式(2)，建立蒙皮与外激励磁场相对运动时的磁场微分方程：
从式(2)、(3)可以看出，t是外激励磁场对蒙皮的激励时间，蒙皮内动生涡流电流密度与外激励磁场与蒙皮的相对运动速度v成正比，当外激励磁场相对于蒙皮高速运动时，外激励磁场整体空间分布会受到蒙皮与外激励磁场相对运动速度的影响，且速度越快，影响越明显。
根据焦耳定律，动生涡流将在蒙皮内部产生焦耳热，产生的热量Q由下列公式计算可得：
产生的焦耳热会在蒙皮中传播，其传播过程遵循能量守恒定律：
(5)式中，ρ为蒙皮材料密度，Cp为蒙皮材料比热容，k为蒙皮热传导系数，T为热力学温度。当蒙皮中存在缺陷时，不连续的缺陷会使得动生涡流传导路径发生畸变，造成缺陷附近涡流分布不均匀，进而产生不同的温度分布。
具体可以采用红外相机对蒙皮表面的温度分布进行检测，而物体表面单位时间辐射的能量与温度相关：
j*＝σsbT4 (6)
j*为单位时间蒙皮辐射的能量，σsb为玻尔兹曼常数，根据公式可知，因此只要有较小的温度变化，就代表物体辐射功率的变化，因而用温度分布表示动生涡流在蒙皮表面引起的热量变化的检测方法，具有较高的检测灵敏度。
同时，由公式(2)蒙皮切割磁感线产生动生涡流的原理可知，动生涡流自身也会产生感应磁场，作为内部磁场影响磁场运动模块空间磁场的分布。因此，公式(2)中的磁场B包含了由磁场运动模块的永铁磁产生的外激励磁场Bext和动生涡流产生的内部磁场Bint，因此公式(2)可以表示为：
Jm＝σv×B＝σv×(Bext+Bint) (7)
公式(7)说明了动生涡流产生的内部磁场会反过来影响动生涡流自身的分布，也即产生趋肤效应和拖尾现象。一方面，磁场运动模块旋转的速度越快，动生涡流强度越大，对蒙皮的加热效率越高。另一方面，磁场运动模块旋转的速度越快，趋肤效应越明显，动生涡流将更多集中于蒙皮表面，检测的深度也就越小。
因此蒙皮需要铣削过程中铣床主轴需要采用合适的转速，以达到蒙皮内动生涡流对蒙皮的加热效率和蒙皮趋肤效应的平衡。一方面使蒙皮因动生涡流产生的热量尽可能大，温度分布明显，以使红外相机的测试更为精确，另一方面避免过大的趋肤效应，以检测到蒙皮更深位置的缺陷；实际应用中，蒙皮的厚度一般在0.3cm，对测量深度的依赖较小，所以设置铣床主轴的转速时，优先考虑动生涡流对蒙皮热量的影响，针对铣床选择高速的铣削转速。
本申请实施例中选用4500rpm的转速对蒙皮进行铣削，4500rpm也是磁场运动模块的转速，铣削的深度在0.1mm。铣削深度指的是铣刀对蒙皮的单位加工深度，与测量深度无关。
继续参考图2，对利用本申请实施例蒙皮铣削加工缺陷检测装置对蒙皮进行检测详细说明。
所述装置用于铣床，所述装置包括：PC端、红外相机、TOF深度相机、磁场运动模块；
所述磁场运动模块和铣刀通过铣夹头连接铣床主轴，实现铣床扭矩的传递；
在所述蒙皮铣削过程中，所述铣床主轴带动所述铣刀和所述磁场运动模块进行旋转，所述蒙皮切割所述磁场运动模块的磁力线，在其内部产生动生涡流；
所述红外相机用于探测所述蒙皮表面的温度分布；
所述TOF深度相机用于重构所述蒙皮的三维形状；
所述PC端用于根据所述温度分布与所述三维形状，得到三维温度分布图，并对所述三维温度分布图进行分析，以检测所述蒙皮内部缺陷。
如图2所示，将红外相机2、TOF深度相机3与PC端建立连接，并调整红外相机2与TOF深度相机3的开始测量的角度。并在蒙皮加工过程中，红外相机2与TOF深度相机3随着铣刀的加工范围调整测量角度，以使测量得到的三维温度分布图的温度对比度更加明显，同时红外相机2与TOF深度相机3跟随铣刀的运动而运动，以保证红外相机2与TOF深度相机3与蒙皮被检测区域的距离不变。
在所述磁铁旋转过程中，所述蒙皮内部动生涡流方向对于所述蒙皮中不同角度的缺陷都具有可检测性，以实现所述蒙皮的全周向缺陷检测系统。
在磁场运动模块4旋转时，蒙皮切割磁力线产生的传导电流呈涡流状分布在蒙皮的表面和内部，调整红外相机2与TOF深度相机3的角度，使红外相机2与TOF深度相机3的检测范围能全周向地覆盖到蒙皮被磁场运动模块磁化的区域。
蒙皮被磁场运动模块磁化的区域可以是铣刀四周的蒙皮，因此红外相机2与TOF深度相机3可顺着铣刀铣削的路径，对蒙皮进行检测。
调整好红外相机2与TOF深度相机3的角度后，将本申请实施例构建好的磁场运动模块4固定在铣床的主轴上。
参考图5，图5是本申请实施例蒙皮铣削刀具与磁场运动模块的位置结构图。
通过铣夹头，将铣床主轴固定在磁场运动模块4的十字铁芯42的上表面，十字铁芯42与铣床的铣夹头下端通过过盈配合连接固定，铣夹头下端通过通孔固定铣刀。铣床主轴转动，通过铣夹头带动磁场运动模块4和铣刀旋转。
继续参考图4，当磁场运动模块4的十字铁芯42以恒定转速4500rpm在蒙皮上部进行旋转时，根据法拉第电磁感应定律，蒙皮切割磁力线，蒙皮内部产生动生涡流。此时，若铣削加工的蒙皮内部出现缺陷，缺陷处的传导电流改变路径，或断流，造成蒙皮内部动生涡流的传导路径发生畸变。根据焦耳定律，传导路径畸变会在蒙皮的表面和内部产生不均匀的热量分布，进而在蒙皮表面形成温度差异分布，利用红外相机2可以探测得到蒙皮表面的温度差异分布，实现是蒙皮的缺陷检测。
本申请实施例的红外相机2可以采用任意的红外相机，本申请实施例不作限制。例如，红外相机2可以是：美国FLIR公司生产的FLIR A655sc红外相机，该红外相机工作波段为7.5～13.5μm，环境温度为20℃时热灵敏度小于0.03℃，可提供640×480像素的图像，红外图像的最大采集频率为200Hz。
在检测过程中，红外相机2实时跟随铣刀进给运动过程对蒙皮已磁化区域进行温度探测，探测范围集中在磁铁外周、已铣削的区域。
在利用红外相机2探测蒙皮表面温度分布的同时，还可利用TOF深度相机3重构蒙皮的三维形状。
所述TOF深度相机通过测量所述蒙皮铣削过程中的厚度和面积，重构所述蒙皮的三维形状。
具体地，利用TOF深度相机3发射激光脉冲到蒙皮，通过测量TOF深度相机3接受到蒙皮回反射激光脉冲时间计算，TOF深度相机3到蒙皮表面和底部的距离，继而得到铣削过程中蒙皮的厚度，再根据TOF深度相机3对蒙皮的扫描范围得到蒙皮的长宽，再通过PC端1重构蒙皮的三维形状。
本申请实施例选用的TOF深度相机的开发套装为LIDAR3i-2T相关工具，测量精度为±0.2mm，角度分辨率为1°，功耗1W，工作环境照度<8000lux，通过检测相位偏移办法来实现TOF功能。
在检测过程中，TOF深度相机3实时跟随铣刀进给运动过程对蒙皮进行距离测量，可实现对检测蒙皮进行三维形状重构，为PC端1进行三维温度分布图做好准备。
本申请实施例中PC端可以是计算机。
红外相机2和TOF深度相机3实时跟随铣刀的铣削运动过程，对蒙皮被磁场运动模块磁化的区域进行全方位温度探测和距离测量，将温度分布信息和距离信息导入计算机PC端1得到蒙皮三维温度分布图，通过软件对三维温度分布图中各个区域中的温差值进行计算，然后根据设定的温差值宽度判定是否超过正常温差值，超过温差则发出报警声。也可利用软件对三维温度分布图进行分析，实现对缺陷的非接触快速精准识别和检测。
本申请实施例中，PC端1的软件系统可以是FLIR ResearchchIR Max4软件与ES-TOF软件，以此构建三维温度分布图和温度差异分析。
具体地，PC端1包括图像数据分析单元和温差判定单元，图像数据分析单元通过软件对三维温度分布图中各个区域进行温差计算，在温差判定单元根据设定的温差值宽度判定是否超过正常温差值，超过温差则发出报警声，计算机PC端可根据需要打印出引起报警声的，超过正常温差值的信号信息。
正常温差值为蒙皮正常情况下，因外界条件或细微差别造成的差值，预设的温差值宽度可以根据实验获得，或是数据统计获得的正常温差值，进而设定温差值宽度。
所述PC端包括图像数据分析单元和温差判定单元；
所述图像数据分析单元通过软件对所述三维温度分布图中各个区域进行温差计算；
温差判定单元用于根据预设的温差值宽度，判定所述温差是否超过正常温差值；
若所述温差超过正常温差值，所述PC端发出报警声。
PC端1还可以包括警报模块和打印模块，警报模块用于发出报警信号，或连接加工现场的其他设备，即使发出报警。
打印模块用于连接打印设备，打印大于正常温差值的所述温差的信号信息。
所述PC端还用于打印大于正常温差值的所述温差的信号信息。
分析三维温度分布图还可以定位蒙皮缺陷的位置。
所述蒙皮内部的缺陷会引起所述动生涡流在所述蒙皮内部的传导路径发生变化，所述传导路径的变化导致所述蒙皮表面和内部产生不均匀的热量分布；
所述PC端还用于在发出报警声后，对三维温度分布图进行分析，根据所述不均匀的热量分布，定位所述蒙皮的缺陷的位置。
本申请实施例采用十字铁芯和磁铁通过沉头螺栓进行连接固定组成磁场运动模块，再将磁场运动模块连接到铣床主轴，利用铣床主轴的转动带动磁场运动模块，使磁场运动模块与铣床主轴和铣刀以同样的转速旋转，进而使放置于铣床平台的蒙皮切割磁场运动模块的磁力线，在其内部和表面产生动生涡流，红外相机和TOF深度相机实时跟随铣削运动过程对蒙皮被磁场运动模块磁化区域进行全方位温度探测和距离测量，将温度分布信息和距离信息导入计算机PC端得到蒙皮三维温度分布图，通过分析蒙皮三维温度分布图即可实现对缺陷的非接触快速检测和定位，直至铣削完成的过程中，便于及时维护补救铣削加工的蒙皮，从而提高蒙皮成形质量。
本申请实施例采用的动生涡流热成像检测技术与传统的高频大电流激励线圈方式相比，能够在更高的探伤速度下会产生更高的加热效率以及探伤灵敏度，该方法适用于高速检测；另一方面，当检测速度为100km/h时，动生涡流渗透深度大于传统高频激励线圈方式，因此试件内/外缺陷均能够在表面形成可探测的畸变温度场。因此，动生涡流热成像检测技术适用于蒙皮内/外缺陷的全覆盖高速检测，对实现导电金属构件的高速无损检测具有重要的意义。
以上对本申请所提供的一种蒙皮铣削加工缺陷检测装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种蒙皮铣削加工缺陷检测装置，其特征在于，所述装置用于铣床，所述装置包括：PC端、红外相机、TOF深度相机、磁场运动模块；
所述磁场运动模块和铣刀通过铣夹头连接铣床主轴，实现铣床扭矩的传递；
在所述蒙皮铣削过程中，所述铣床主轴带动所述铣刀和所述磁场运动模块进行旋转，所述蒙皮切割所述磁场运动模块的磁力线，在其内部产生动生涡流；
所述红外相机用于探测所述蒙皮表面的温度分布；
所述TOF深度相机用于重构所述蒙皮的三维形状；
所述PC端用于根据所述温度分布与所述三维形状，得到三维温度分布图，并对所述三维温度分布图进行分析，以检测所述蒙皮内部缺陷。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁场运动模块包括：十字铁芯和磁铁；
将所述磁铁两两相对，通过沉头螺栓将所述磁铁固定在所述十字铁芯的十字端，形成所述磁场运动模块；
通过所述十字铁芯限制所述磁铁的磁力线，束缚所述磁铁的磁力线，以使相邻的所述磁铁的磁力线闭合。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述铣床主轴连接所述铣夹头上端，所述铣夹头下端与所述十字铁芯通过过盈配合连接，所述铣刀固定于所述铣夹头下端的通孔；
所述铣床主轴转动，将所述铣床扭矩传递给所述铣刀和所述十字铁芯。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述磁铁为永磁铁，共有4块，分别两两相对，相对的磁铁采用相同的N-S极，相邻的磁铁采用相反的N-S极。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述磁铁旋转过程中，
所述蒙皮内部动生涡流方向对于所述蒙皮中不同角度的缺陷都具有可检测性，以实现所述蒙皮的全周向缺陷检测系统。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述蒙皮的材质为铝合金；
在所述磁铁旋转过程中，利用所述蒙皮的不导磁性，使上N下S极的磁铁的磁力线场指向所述蒙皮向外，使上S下N极的磁铁的磁力线场指向所述蒙皮向内，进而使相邻磁铁的磁力线形成闭合磁场。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述PC端包括图像数据分析单元和温差判定单元；
所述图像数据分析单元通过软件对所述三维温度分布图中各个区域进行温差计算；
温差判定单元用于根据预设的温差值宽度，判定所述温差是否超过正常温差值；
若所述温差超过正常温差值，所述PC端发出报警声。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述PC端还用于打印大于正常温差值的所述温差的信号信息。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述TOF深度相机通过测量所述蒙皮铣削过程中的厚度和面积，重构所述蒙皮的三维形状。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述蒙皮内部的缺陷会引起所述动生涡流在所述蒙皮内部的传导路径发生变化，所述传导路径的变化导致所述蒙皮表面和内部产生不均匀的热量分布；
所述PC端还用于在发出报警声后，对三维温度分布图进行分析，根据所述不均匀的热量分布，定位所述蒙皮的缺陷的位置。
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