CN110998302B - 热成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热成像系统，包括用于拍摄红外图像的设备、辐射源以及用于沿一纵向方向(L)将辐射引导至与其自由边缘(28)齐平的导管(18)的出口的管道(18)，其特征在于，管道(18)的自由边缘(28)可沿纵向轴线(L)沿从管道(18)的出口沿从图像拍摄设备(12)的方向定向的第一方向(L1)变形，并且它包括用于将该自由边缘返回到其初始形状的设备以及用于将管道(18)的所述自由边缘保持在变形状态的设备。

Description

热成像系统

技术领域

本发明涉及一种热成像系统，所述热成像系统例如用于诸如涡轮叶片这样的涡轮机部件的无损测试。

背景技术

在图1所示的已知技术中，用于进行无损测试的热成像系统10包括一种与热激励源(未示出)相关联的红外相机。红外相机被布置在具有纵向管道L的管道14的一端，所述管道14用于引导由被布置在管道中的热激励源发出的辐射，并引导到管道的出口端16。

通过根据成像设备12将部件的待测试区域定位在最佳距离，即以被观察区域基本放置在成像设备12的焦平面中的这种方式，来实施通过热成像的无损测试操作。此外，期望在引导管道14的自由边缘16和该部件之间保持纵向间距，从而允许由来自激励源的辐射所产生的热量耗散，并避免管道14的自由边缘16和将导致来自管道14到部件的传导传热，所述传导传热将损坏部件。

然而，当待分析部件的区域为凹面时，因为自由边缘16可接触该部件，因此可能很难相对于成像设备光学最佳地定位该区域。在这种情况下，在被观察区域的中心部分和成像设备之间不可能具有正确的距离。这改变了测量的空间分辨率并且改变了由热激励设备储存的能量。相反，当被观察区域为凸面时，在被观察区域的中心与成像设备之间的距离在该中心处可接受，但该距离朝被观察区域的外围增加。因此，由于在自由边缘16与该部件之间的纵向距离在那里更大，在管道14的边缘处观察到热激励辐射的散射。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单、有效和廉价的上述问题的解决方案。

为此，本发明提供了一种热成像系统，其包括红外成像设备、待测试部件的热激励辐射源以及管道，所述管道用于将激励辐射沿纵向方向引导至位于其自由边缘的管道出口，其特征在于，管道的自由边缘沿纵轴沿从管道出口朝成像设备的第一方向变形，并且它包括用于从自由边缘返回到其初始形状的设备以及用于将管道的所述自由边缘保持在变形状态的设备。

根据本发明，管道的自由边缘能够变形并保持其变形，这使得可以使管道形成有与部件的区域边缘相对应的形状，所述形状旨在在通过激励辐射的部件照射之后用成像设备观察。以这种方式，可以相对于待测试部件的区域具有更好地纵向定位该成像设备，更特别地在成像设备的焦点区域中更好地定位对整体待测试区域。此外，根据待检测部件的区域外围对自由边缘的成形允许在自由边缘和部件之间的恒定纵向距离，这允许对由于辐射的热耗散进行良好地控制。返回设备允许自由边缘返回到其原始形状，即沿与第一方向相对的第二方向。

根据本发明，激励源是一种发射电磁辐射的源，其能够对接收辐射的部件进行热激励。由所述源发出的辐射可以是

根据一个特征，管道可包括承载成像设备的具有纵轴的管状盒体以及纵向细长构件，所述纵向细长构件形成管道的自由边缘并且沿平行于纵轴的方向相对于盒体彼此独立地移动。

杆的纵向位移允许管道的自由端适配部件的形状。实际上，应该理解的是，细长构件的数量决定了将管道的自由边缘的形状与待观察区域的外围的适配精度。

仍根据另一特征，移动构件被安装在盒体上，使得它们可以沿纵轴彼此相对地滑动。

在一种特定实施例中，移动构件被密封地安装，从而在与盒体集成并连接到返回设备的管状主体中滑动。

在本发明的一替代实施例中，返回设备包括例如气压缸的缸体，所述缸体与盒体集成，优选地由盒体承载。

该返回设备还可包括供给加压空气到盒体的管状主体的设备，移动构件例如为杆。

同样，保持设备可包括用于沿与纵向方向垂直的方向支撑移动构件的至少一个条带。

在本发明的一个实际实施例中，移动构件是薄片，这些薄片例如能够以形状配合的方式每个都与相邻薄片滑动地配合。

引导管道可具有矩形的横截面。当然其他形式也是可以的，例如圆形截面。

本发明还涉及一种使用上述热成像系统的方法，所述方法包括：

-布置管道的自由端与待测试部件的给定区域接触，并使管道的所述自由端更接近该部件，直到所述自由边缘呈现待测试的给定区域的外围的形状；

-启动保持设备，从而使所述自由边缘处于在前一步骤中获得的形状状态，

-沿第二方向纵向地移动管道，从而将其自由边缘从待测试部件移动远离一给定距离。

附图说明

在阅读参照附图，经由非限制性示例给出的以下描述后，将更好地理解本发明，并且本发明的其他细节、特征和优点将变得更容易显而易见，其中：

-如上已经描述的图1是根据现有技术的热成像系统的示意透视图；

-图2和3是根据本发明第一实施例的热成像系统的示意透视图；

-图4是图2和图3的热成像系统的移动构件的示意图；

-图5和图6是根据本发明第二实施例的热成像系统的示意性透视图；

-图7是本发明第三实施例的示意透视图；

-图8是根据本发明第四实施例的热成像系统的示意透视图；

-图9是图8的热成像系统的移动构件滑动的示意图。

具体实施方式

在根据本发明的热成像系统18的多种实施例中，其包括用于引导热激励辐射的管道20以及红外成像设备12。管道20包括被布置在管道20的出口处的自由边缘22，成像设备12被布置在与所述自由边缘22相对的管道20的一端。激励辐射发射设备被布置在纵轴管道内侧，并且没有具体示出，因为它们在本领域中是众所周知的。这些激励辐射发射设备被构造成朝管道20的出口发射激励辐射，使得当与待测试部件的一给定区域相对放置管道20的所述自由边缘22时，该激励辐射可撞击所述区域。

管道20包括具有第一方向L1以及与第一方向L1相对的第二方向L2的纵轴L，所述第一方向L1从管道的自由边缘定向，即从管道20的出口到成像设备12。

管道20包括两个部分：承载成像设备12以及热激励辐射发射设备或热激励源的静态部分或管状盒体24，以及可相对于管状盒体24沿纵向方向L移动的部分26。

具体来说，可移动部分26包括多个可移动构件28，所述可移动构件具有沿纵向方向L的细长形状并且可沿所述纵向L相对于盒体24彼此独立地移动。

在图2和3所示的第一实施例中，热成像系统18a的可移动构件28是彼此相邻地并置的杆28a，每个杆28a能够相对于两个相邻的杆28a纵向地滑动。每个杆28a均包括第一部分30，该第一部分具有六角形横截面并包括如图4所示的用于从辐射移除热量的通孔31。应该注意的是，该第一部分可能不具有开口。通常并且与其形状和开口存在与否无关，该第一部分30由一种具有低导热系数并且能够反射很少的热激励辐射以便将辐射的能量集中在该部件上的材料制成。该第一部分30包括一用来停靠在待测试部件上的自由端32，以及连接到一第二部分36上的第二相对端34，所述第二相对端34例如由金属材料制成，可滑动地接合在与盒体24结合的管状主体38中(图3)。如图2和3可见，承载成像设备12的盒体24的端部连接到框架40，所述框架40支撑纵向延伸的管状主体38。框架40的管状主体38的远端连接到加压空气供给设备42，例如在飞机制造/维修设施中发现的那些设备。

为了进行无损测试操作，管道20的自由边缘22，即杆28a的第一部分30的自由端，纵向地与该部件相对。杆28a可纵向地滑动，该热成像系统被更靠近该部件，使得管道20的所述自由边缘22呈现待测试的给定区域的外围形状。应该理解的是，为了实现杆28a的位移，管状主体38被限排，从而不对该部件施加不必要的压力。加压空气供给装置42在这里用作返回设备，在操作过程中易于使自由边缘22恢复到其原始形状，从而使得可良好地控制杆28a的运动尽可能接近该部件的形状。然后通过在此由加压气体供给设备42形成的保持设备将移动杆28a相对于盒体24可滑动地锁定，所述加压气体供给设备42的排气被阻断，从而保持管道20的自由边缘22的变形状态。该热成像系统于是向后移动一给定的距离，从而随后立即实施热成像测试。装置18、18a因而使得可得到待测试的整体区域在成像设备的焦点区域中的更好地定位。还应注意的是，在该部件和该管道20的自由边缘11之间可具有一恒定距离，该恒定距离使得可更好地控制由激励辐射产生的热量的排出。

图5和6表示基本类似于参考图2和3所描述的本发明的热成像系统18b的第二实施例，因为可移动构件28也是杆28b。这些杆28b可滑动地接合在管29中。杆28b与管29可具有圆形的横截面。一封套在管29的远端之间曲折前进，并确保杆被固定在给定位置。

图7显示热成像系统18、18c的第三实施例，其中可移动构件28由彼此相邻地滑动并置的薄片28c形成。每个薄片91均具有第一端44和第二端46。它还包括第一侧边缘和第二相对侧边缘，所述第一侧边缘包括一凹槽，所述第二相对侧边缘包括一个肋。为了确保一给定薄片相对于其两个相邻薄片的滑动，所述薄片的第一侧边缘的凹槽接收相邻薄片的肋，所述薄片的第二边缘的肋接合在一相邻薄片的凹槽中。

盒体24承载用于使薄片28c返回到它们的初始位置的缸体48。每个缸体48都具有一个接合在缸体主体52中的活塞杆50。缸体48纵向地延伸。杆50的第一端被附接到薄片28c上，第二端可滑动地接合在缸体主体52中。在该实施例中，通过阻断缸体排气将每个杆50固定在给定位置来固定管道20的自由边缘44。

盒体24包括薄片滑动引导设备28c。这些引导设备可例如包括在盒体壁的厚度中形成的纵向凹部。

图8和9表示基本类似于图7所示的第三实施例的热成像系统18d的第四实施例。薄片28d彼此的滑动配合与参考图7所描述的等同。在该实施例中，每个薄片28d均具有沿第一方向L1延伸的第一支腿54，盒体24具有沿第二方向L2延伸的第二支腿56。围绕第一部分54和第二部分56安装螺旋弹簧58。在自由边缘的未变形状态下，螺旋弹簧58被压缩，使得它们沿第二方向L2施加一个力。弹簧58的端部支撑在薄片28d和盒体24的凸缘60、62上，所述凸缘60、62分别将第一部分54连接到薄片28d以及将第二部分56连接到盒体24。

在该第四实施例中，保持设备包括由缸体66铰接用于在其被定位在与薄片28d一定距离的位置以及沿垂直于纵轴线L的方向在薄片28d上支撑的位置之间位移的薄片64。更具体地说，当盒体24具有矩形截面时，盒体24可支撑四个缸体，每个缸体均与薄片相关联。一对缸体/条带确保在矩形形状的一侧上锁定薄片。所述四个缸体连接到公共控制设备，以同时阻断所有薄片。

管道可具有不同于矩形的横截面，并且可以是圆形形状或不同的形状，以最适合于待测试区域的形状。

在附图中所示的不同实施例中，可移动构件每个都可在延伸位置、与无损测试位置对应的中间位置和收缩位置之间移动，在所述延伸位置中，可移动构件几乎完全地从管或管状主体延伸，在所述收缩位置中，可移动构件收缩到管或管状主体内。在一部件的一给定区域的无损测试操作过程中，可以将杆移动到它们的收缩位置，以使管道内侧的空气可再生成，并避免其被加热，如果被加热可能会对部件的待测试区域的热成像测量具有影响。

Claims (10)

1.一种热成像系统，其包括红外成像设备(12)、用于部件的热激励的源以及管道(18)，所述管道(18)用于将辐射沿一纵向方向(L)引导至位于所述管道(18)的自由边缘处的所述管道(18)的出口，其特征在于，所述管道(18)的自由边缘(28)可沿纵轴线(L)沿从所述管道(18)的出口朝向所述红外 成像设备(12)的第一方向(L1)变形，并且它包括用于将所述自由边缘返回到其初始形状的返回设备以及用于将所述管道(18)的所述自由边缘保持在一变形状态的保持设备。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述管道(18)包括承载所述成像设备的具有纵向轴线的管状的盒体(24)以及纵向细长构件，所述纵向细长构件形成管道的自由边缘并且可沿平行于该纵向轴线的方向相对于所述盒体彼此独立地移动。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述纵向细长构件被安装在所述盒体(24)上，从而沿着所述纵向轴线彼此相对地滑动。

4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述纵向细长构件被密封地安装，从而在与所述盒体相结合并连接到所述返回设备的管状主体(38)中滑动。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述返回设备包括与所述盒体相结合的缸体。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述返回设备包括将加压空气供给到所述盒体的管状主体的设备，所述纵向细长构件为杆。

7.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述保持设备包括用于沿与所述纵向方向(L)垂直的方向支撑在所述纵向细长构件上的至少一个条带(64)。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述纵向细长构件为薄片(28d)。

9.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述管道(18)具有矩形截面。

10.一种用于使用根据权利要求1-9中任一项所述的系统的方法，其特征在于，所述方法包括：

-布置管道(18)的自由端与待测试部件的给定区域接触，并使管道(18)的所述自由端更接近该部件，直到所述自由边缘呈现该待测试的给定区域的外围的形状；

-启动保持设备，从而使所述自由边缘处于在前一步骤中获得的形状状态，

-沿与第一方向相对的第二方向纵向地移动管道，从而将其自由边缘从待测试部件移开一给定距离。

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