CN112255309A - 一种用于粘接复合结构的在线无损检测系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于粘接复合结构的在线无损检测系统，该系统包括，超声波发送接收系统，用于对粘接结构超声波的发射并接收回波信号；超声成像检测系统，用于读取超声波发送接收系统中的回波信号信息，进行实时数字化图像处理；扫查系统，用于驱动超声波发送接收系统与粘接结构进行相对运动；非接触式系统，用于对粘接结构进行喷水，实现非接触式超声检测；粘接复合结构用的在线无损检测装置，采用超声检测方法技术可行，可以实现多种粘接缺陷形式的现场检测条件及要求，并集成脉冲式射线成像装置及自动成像检测装置。该检测装置能满足现场移动式快速、柔性成像检测，同时不会对光滑粘接表面造成划痕等损伤。

Description

一种用于粘接复合结构的在线无损检测系统
技术领域
本发明涉及一种应用于轨道交通车辆中的粘接复合结构在线无损检测的系统。
2、背景技术
据市场调查，国内轨道交通低地板平台车辆所用的粘接复合材料不定时的出现板材粘接不良、粘接滑槽局部脱落等缺陷，如设备安装座脱粘、粘接出现气孔等，均降低产品设计寿命，影响车辆运行安全性，甚至造成灾难性列车事故的发生。一般在产品的型式试验时，对关键件的粘接复合结构进行破坏性试验，以评估静强度、疲劳强度以及耐候性等特性。在批量生产复合材料时，只能通过制造工艺控制，并伴随无损质量检验，进行产品质量控制。目前在航空航天及船舶领域有全自动超声扫描系统设备，具有很高精度，但由于检测设备是固定式，不能随产品进行移动测试，也很难检测不规则外形的产品，在突破新材料应用“卡脖子”壁垒的大环境下，提升中国轨道车辆核心技术影响力，开展粘接复合结构在线无损检测装置的相关研究势在必行。同时，该项技术也将添补国内轨道车辆粘接检测技术的空白。
发明内容
本专利的目的是设计一种现场移动式快速、柔性成像检测，同时不会对光滑粘接表面造成划痕损伤的装置。
为达到上述目的，本发明提供一种用于粘接复合结构的在线无损检测系统，该系统包括，
超声波发送接收系统，用于对粘接结构超声波的发射并接收回波信号；
超声成像检测系统，用于读取超声波发送接收系统中的回波信号信息，进行实时数字化图像处理；
扫查系统，用于驱动超声波发送接收系统与粘接结构进行相对运动；
非接触式系统，用于对粘接结构进行喷水，实现非接触式超声检测；
所述的超声波发送接收系统与超声成像检测系统相连，非接触式系统固定在扫查系统上。
进一步的，所述的超声波发送接收系统包括超声波检测仪、数字采集卡和水浸聚焦探头；
数据采集卡与超声波检测仪连接，超声波检测仪与水浸聚焦探头连接；
进一步的，所述的超声波检测仪由超声收发仪和工业控制器组成；超声收发仪和工业控制器彼此连接；
进一步的，所述的扫查系统包括扫查装置、运动控制卡、控制驱动电路和扫查系统软件，扫查装置为机械电动结构，与水浸聚焦探头螺栓连接，水浸聚焦探头固定在扫查装置上，所述扫查系统软件是设置扫查装置的移动轨迹、移动速度和移动界面距离等空间运动参数，通过硬件接口集成在扫查装置内部与外界进行信息指令交互，所述控制驱动电路为电子主板和电器元器件的硬件总成，完成扫查功能的硬件驱动功能，通过机械螺钉固定在扫查装置上且通过线缆与运动控制卡进行数据传输，运动控制卡为可交互式硬件控制模块，可以与控制驱动电路任意匹配，实现水浸聚焦探头不同模式的运动控制形式。
进一步的，所述的非接触式系统包括液压喷水装置，液压喷水装置固定在扫查系统中的扫查装置上。
粘接复合结构用的在线无损检测装置，采用超声检测方法技术可行，可以实现多种粘接缺陷形式的现场检测条件及要求，并集成脉冲式射线成像装置及自动成像检测装置。该检测装置能满足现场移动式快速、柔性成像检测，同时不会对光滑粘接表面造成划痕等损伤。
说明书附图
图1为在线无损检测系统总体结构框图；
图2为超声波发射接收系统结构框图；
图3为扫查系统结构框图；
图4为超声成像检测系统与超声波发射接收系统连接结构框图；
图5为非接触式系统与超声波发射接收系统连接结构框图；
图6位超声成像检测系统得到粘接缺陷的位置、形状和面积分布等信息图；
图7为超声波检测仪的超声信号数据图。
图中：1-超声波检测仪；2-数据采集卡；3-水浸聚焦探头；4-超声收发仪；5-工业控制器；6-扫查系统；7-超声成像检测系统；8-非接触式系统；9-超声波发射接收系统；10-扫查装置；11-运动控制卡；12-控制驱动电路；13-扫查系统软件；14-液压喷水装置，15-粘接复合结构。
具体实施方式
根据检测对象的具体参数，如胶接结构外形尺寸-长、宽、高，以及面板、胶层等材质及厚度，制定扫查系统6的空间运动方案，编制扫查控制语言并输入到扫查系统软件13中，预启动扫查系统6做机械移动准备，打开液压喷水装置14，进行水膜厚度调节，将超声波发射接收系统9和超声成像检测系统7控制开关打开，测试超声收发仪4的激励信号和检测信号是否正常，数据采集卡2与超声成像检测系统7是否数据联通，最后启动扫查系统的检测开关，进行粘接无损检测工作。
参照图1-图5，整个系统主要有超声波发射接收系统9、扫查系统6、超声成像检测系统7和非接触式系统8四部分组成，利用双侧双探头超声纵波透射检测方法，完成粘接缺陷形式、位置、尺寸等测试，以满足粘接复合结构15尺寸、生产制造中粘接工艺、服役环境下检测条件等要求。
扫查系统6是个驱动装置，可以驱动水浸聚焦探头3与粘接复合结构15进行相对运动，非接触式系统8固定在扫查系统6上，超声波检测仪1固定在工位上，超声成像检测系统7通过数据线读取超声波发射接收系统9中的数据采集卡2的信息，进行实时数字化图像处理。
超声波发射接收系统9包括超声波检测仪1、数据采集卡2和水浸聚焦探头3，超声波检测仪1由超声收发仪4和工业控制器5组成，超声波检测仪1用于将高压脉冲以重复激励频率不断加载到水浸聚焦探头3上，完成超声波的发射并接收回波信号；数据采集卡2用于收集超声波检测仪接收的回波信号；水浸聚焦探头3用于接收超声波检测仪的激励信号并将检测信号反馈给超声波检测仪；所述的工业控制器5发送给数据采集卡2和超声发生仪控制信号并接收数据采集卡2的数据；
所述的扫查系统6包括扫查装置10、运动控制卡11、控制驱动电路12和扫查系统软件13，扫查装置10为机械电动结构，与水浸聚焦探头3螺栓连接，水浸聚焦探头3固定在扫查装置10上，所述扫查系统软件13是设置扫查装置10的移动轨迹、移动速度和移动界面距离等空间运动参数，通过硬件接口集成在扫查装置10内部与外界进行信息指令交互，所述控制驱动电路12为电子主板和电器元器件的硬件总成，完成扫查功能的硬件驱动功能，通过机械螺钉固定在扫查装置10上且通过线缆与运动控制卡11进行数据传输，运动控制卡11为可交互式硬件控制模块，可以与控制驱动电路12任意匹配，实现水浸聚焦探头3不同模式的运动控制形式。
所述的非接触式系统8包括液压喷水装置14，液压喷水装置14固定在扫查装置10上，液压喷水装置14用于对粘接复合结构15进行喷水，实现水浸聚焦探头3的非接触式超声检测。
进一步的，所述的超声成像检测系统7通过读取超声波发射接收系统9中数据采集卡2中的数据，进行实时处理和分析、数字化图像化处理以实现对缺陷的准确定位定量。

Claims (5)

1.一种用于粘接复合结构的在线无损检测系统，其特征在于：该系统包括，
超声波发送接收系统，用于对粘接结构超声波的发射并接收回波信号；
超声成像检测系统，用于读取超声波发送接收系统中的回波信号信息，进行实时数字化图像处理；
扫查系统，用于驱动超声波发送接收系统与粘接结构进行相对运动；
非接触式系统，用于对粘接结构进行喷水，实现非接触式超声检测；
所述的超声波发送接收系统与超声成像检测系统相连，非接触式系统固定在扫查系统上。
2.根据权利要求1所述的一种用于粘接复合结构的在线无损检测系统，其特征在于：所述的超声波发送接收系统包括超声波检测仪、数字采集卡和水浸聚焦探头；
数据采集卡与超声波检测仪连接，超声波检测仪与水浸聚焦探头连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于粘接复合结构的在线无损检测系统，其特征在于：所述的超声波检测仪由超声收发仪和工业控制器组成；超声收发仪和工业控制器彼此连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于粘接复合结构的在线无损检测系统，其特征在于：所述的扫查系统包括扫查装置、运动控制卡、控制驱动电路和扫查系统软件，扫查装置为机械电动结构，与水浸聚焦探头螺栓连接，水浸聚焦探头固定在扫查装置上，所述扫查系统软件是设置扫查装置的移动轨迹、移动速度和移动界面距离等空间运动参数，通过硬件接口集成在扫查装置内部与外界进行信息指令交互，所述控制驱动电路为电子主板和电器元器件的硬件总成，完成扫查功能的硬件驱动功能，通过机械螺钉固定在扫查装置上且通过线缆与运动控制卡进行数据传输，运动控制卡为可交互式硬件控制模块，可以与控制驱动电路任意匹配，实现水浸聚焦探头不同模式的运动控制形式。
5.根据权利要求1所述的一种用于粘接复合结构的在线无损检测系统，其特征在于：所述的非接触式系统包括液压喷水装置，液压喷水装置固定在扫查系统上。
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