CN112858344A - 一种无损检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种无损检测装置及方法，包括激光器、扩束器、毛玻璃组、光阑、待检测对象、剪切装置、成像透镜、成像器件以及处理器。所述处理器用于根据所述待检测对象进行加热前后分别形成的散斑图强度分布得到相位变化分布，通过相位变化非均匀区域分析出内部缺陷。本发明所述的无损检测装置结构简单，易于实现，可以对所述待检测对象内部缺陷进行实时在线、全场分布测量。
Description
技术领域
本公开涉及光学技术领域，尤其涉及一种无损检测装置及方法。
背景技术
无损检测方法有超声法、射线法、热学检测、涡流等。超声法可以检测材料的气孔、分层、夹杂等，但对于检测的缺陷方向取向有特定的要求，而且检测效率低、成本较高。射线法可以检测材料的疏松、越层裂缝、富脂与贫脂等缺陷，尤其适用于测量金属夹杂，但是要求射线的方向与缺陷的取向平行，而且不适用于分层的缺陷检测。热学检测可以检测材料的近表面脱粘、夹杂缺陷等，但对于环境温度、气流极为敏感，因此灵敏度较低。涡流可以检测导电纤维的缺陷及铺层，但是只局限于碳或环氧复合物。
以上无损检测方法是应用于外部缺陷或者材料的检测，无法用于进行内部缺陷的无损检测，比如说，检测多层结构的内部缺陷。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种无损检测装置及方法。
根据本公开的一方面，提供了一种无损检测装置，包括：激光器、扩束器、毛玻璃组、光阑、待检测对象、剪切装置、成像透镜、成像器件以及处理器；
激光器发出出射激光，所述出射激光经扩束器扩束后形成激光光束，所述激光光束透过所述毛玻璃组散射后形成激光散斑、然后依次透过所述光阑、所述待检测对象、所述剪切装置形成剪切散斑，所述剪切散斑透过所述成像透镜，在所述成像器件上成像形成剪切散斑图，所述成像器件将所述剪切散斑图发送给处理器，所述处理器用于根据所述剪切散斑图计算强度分布；
所述处理器还用于根据第一强度分布和第二强度分布分析所述待检测对象的内部缺陷，其中，所述第一强度分布为未对所述待检测对象进行加热形成的散斑图的强度分布，所述第二强度分布为对所述待检测对象进行加热后形成的散斑图的强度分布。
在一种可能的实现方式中，所述毛玻璃组包括一块或多块毛玻璃。
在一种可能的实现方式中，所述待检测对象为挡风玻璃，所述挡风玻璃内设置有电加热装置，所述电加热装置在通电的情况下能够对所述挡风玻璃进行加热；其中，所述电加热装置为设置在所述挡风玻璃内的导电覆盖膜。
在一种可能的实现方式中，所述剪切装置为双光楔、渥拉斯顿棱镜或迈克尔逊干涉仪。
在一种可能的实现方式中，所述双光楔的楔角度数小于1°。
在一种可能的实现方式中，所述处理器还用于根据所述第一强度分布和所述第二强度分布分析所述待检测对象的内部缺陷，包括：
所述处理器用于对所述第一强度分布Io和所述第二强度分布I1进行非相干叠加或非相干相消，得到含有相位变化
的散斑干涉条纹图的强度分布；
所述处理器用于根据含有相位变化
的散斑干涉条纹图的强度分布判断所述待检测对象是否存在内部缺陷；
其中，所述第一强度分布Io如下式：
其中，所述第二强度分布I1如下式：
其中，a(x)表示所述待检测对象空间位置x点及附近小面子光源所散射的光在成像器件产生的实振幅，a(x+Δx)表示所述待检测对象空间位置x+Δx点及附近小面子光源所散射的光在成像器件产生的实振幅，Δx为剪切散斑的剪切量，
为所述待检测对象上a(x)与a(x+Δx)对应散射子光源之间的相位差；
为所述待检测对象因为加热内部折射率及变形的变化引起x点与x+Δx点之间产生的相位变化；
其中，所述第一强度分布Io和所述第二强度分布I1进行非相干叠加，如下式：
或者，所述第一强度分布Io和所述第二强度分布I1进行非相干相消，如下式：
在一种可能的实现方式中，所述处理器用于根据含有相位变化
的散斑干涉条纹图的强度分布判断所述待检测对象是否存在内部缺陷，包括：
在所述散斑干涉条纹图非均匀的情况下，所述处理器判断为所述待检测对象存在内部缺陷，所述处理器还用于根据所述散斑干涉条纹图中条纹非均匀区域，确定所述待检测对象的内部缺陷位置；
在所述散斑干涉条纹图均匀的情况下，所述处理器判断为所述待检测对象不存在内部缺陷。
根据本公开的另一方面，提供了一种无损检测方法，所述方法基于上述的无损检测装置进行无损检测，包括：
在未对待检测对象加热的情况下，所述处理器采集所述成像器件中的剪切散斑图，所述处理器根据所述剪切散斑图计算所述第一强度分布；
在对待检测对象加热的情况下，所述处理器采集所述成像器件中的剪切散斑图，并根据所述散斑图计算所述第二强度分布；
所述处理器根据第一强度分布和第二强度分布分析所述待检测对象的内部缺陷。
在一种可能的实现方式中，所述处理器根据第一强度分布和第二强度分布分析所述待检测对象的内部缺陷，包括：
所述处理器用于对所述第一强度分布和所述第二强度分布进行非相干叠加或非相干相消，得到含有相位变化的散斑干涉条纹图的强度分布；
所述处理器用于根据含有相位变化的散斑干涉条纹图的强度分布判断所述待检测对象是否存在内部缺陷。
在一种可能的实现方式中，所述处理器用于根据含有相位变化的散斑干涉条纹图的强度分布判断所述待检测对象是否存在内部缺陷，包括：
在所述散斑干涉条纹图非均匀的情况下，所述处理器判断为所述待检测对象存在内部缺陷，所述处理器还用于根据所述散斑干涉条纹图中条纹非均匀区域，确定所述待检测对象的内部缺陷位置；
在所述散斑干涉条纹图均匀的情况下，所述处理器判断为所述待检测对象不存在内部缺陷。
根据本公开上述各实施方式的无损检测装置，处理器根据所述待检测对象进行加热前后分别形成的散斑图强度分布得到相位变化分布，通过相位变化非均匀区域分析出内部缺陷。本发明所述的无损检测装置结构简单，易于实现，可以对所述待检测对象内部缺陷进行实时在线、全场分布测量。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出根据本公开一实施例的无损检测装置的结构示意图。
图2示出根据本公开一实施例的待检测对象5的结构示意图。
图3示出根据本公开一实施例的剪切散斑干涉原理示意图。
图4示出根据本公开一实施例的剪切散斑图。
图5示出根据本公开一实施例的散斑条纹图。
图6示出根据本公开一实施例的无损检测方法的流程图。
图7示出根据本公开一实施例的无损检测方法的流程图。
图8示出根据本公开一实施例的无损检测方法的流程图。
附图标记说明：1-激光器1；2-扩束器；3-毛玻璃组；4-光阑；5-待检测对象；6-剪切装置；7-成像透镜；8-成像器件；9-处理器。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
应当理解，本公开的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本公开的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本公开说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本公开。如在本公开说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本公开说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
多层结构有很多具体的应用场景，比如飞机挡风玻璃、汽车挡风玻璃。以飞机挡风玻璃为例，飞机挡风玻璃为多层结构，共有三层，最外层为热钢化玻璃，中层和内层为化学强化玻璃，各层玻璃通过聚氨酯层和PVB(polyvinyl butyral，聚乙烯醇缩丁醛树脂)层粘连在一起。最外层钢化玻璃的内侧安装有透明的导电覆盖膜用于除冰，而内层的玻璃之间有除雾层。
飞机挡风玻璃特别是驾驶舱窗户玻璃是飞机安全飞行的重要保证，挡风玻璃的破坏严重威胁到飞机飞行过程中机舱内部人员的生命安全。飞机挡风玻璃在飞机飞行过程中由于内部缺陷引起裂纹出现，严重情况甚至出现爆裂脱落，致使舱内瞬间失压、失温。
挡风玻璃在生产和使用过程中不可避免会产生内部缺陷，如气泡和杂质以及脱粘等，内部缺陷的存在会影响挡风玻璃的使用性能，一旦缺陷扩大，将直接导致重大事故。
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种无损检测装置。图1示出根据本公开一实施例的无损检测装置的结构示意图。如图1所示，在一种可能的实现方式中，本申请的实施方式的无损检测装置可以包括：激光器1、扩束器2、毛玻璃组3、光阑4、待检测对象5、剪切装置6、成像透镜7、成像器件8以及处理器9。
激光器1发出出射激光，所述出射激光经扩束器2扩束后形成激光光束，所述激光光束透过所述毛玻璃组3散射后形成激光散斑、然后依次透过所述光阑4、所述待检测对象5、所述剪切装置6形成剪切散斑，所述剪切散斑透过所述成像透镜7，在所述成像器件8上成像形成散斑图，所述成像器件8将所述散斑图发送给处理器9，所述处理器9用于根据所述散斑图计算强度分布。
所述处理器9还用于根据第一强度分布和第二强度分布分析所述待检测对象5的内部缺陷，其中，所述第一强度分布为未对待检测对象5进行加热形成的散斑图的强度分布，所述第二强度分布为对待检测对象5进行加热后形成的散斑图的强度分布。
在一种可能的实现方式中，激光器1为能够发射激光的设备，比如说激光器1可以发出单色可见光激光，激光具有方向性、相干性、单色性等特点。
本公开对激光器1不做限定，所述激光器1发出的光的波动在传播过程中保持着相同的相位差，具有相同的频率，偏振态一致。
在一种可能的实现方式中，扩束器2的作用为将单束激光扩展为多束，从而扩大平行输入光束的直径至较大的平行输出光束，如图1所示，扩束器2之后的平行输出光束的直径要大于平行输入光束的直径。采用扩束器2扩束可以使光束的直径满足测量需求，比如，待检测对象5比较大的情况下，可以增加扩束后光束的直径，待检测对象5比较小的情况下，可减小扩束后光束的直径。
举例来说，本申请的扩束器2可以为二氧化碳CO2扩束器、钇铝石榴石晶体YAG激光扩束镜、或者氦氖He-Ne扩束器等扩束器，本公开对扩束器2不做具体限定。
在一种可能的实现方式中，所述毛玻璃组3包括一块或多块毛玻璃。
其中，毛玻璃可以是表面粗糙(凹凸不平)的玻璃，可以看作有多个不同角度的面元(微小平面)。当激光光束透过毛玻璃组3，毛玻璃组3中各毛玻璃上不同的面元对入射激光光束的散射会引起不同的光程差，散射的光波在空间相遇时会发生干涉现象。当数目很多的面元不规则分布时，可以观察到随机分布的颗粒状结构的斑点图案，这就是激光光束透过毛玻璃散射形成的激光散斑。
因此，毛玻璃组3可以对扩束后形成的激光光束进行散射，形成激光散斑。
在一种可能的实现方式中，光阑4可以限制光束通过的多少，如图1所示，透过光阑4之后的输出光束的横截面积要小于平行输入光束的横截面积。在光束的外侧一圈，容易混入周围环境杂散光，通过设置光阑4，可以阻挡包括周围环境杂散光在内的干扰光透过待检测对象5，提高成像质量与精度，从而提高无损检测装置对待检测对象5进行内部缺陷检测的精确度。
举例来说，本申请的光阑4可以为孔径光阑，通过调整孔径大小，可以限制光束通过的多少，孔径光阑的孔可以是圆形或方形，本公开对光阑孔的形状不做限定。
在一种可能的实现方式中，所述待检测对象5为挡风玻璃，所述挡风玻璃内设置有电加热装置，所述电加热装置在通电的情况下能够对所述挡风玻璃进行加热。
其中，所述电加热装置为设置在所述挡风玻璃内的导电覆盖膜。
举例来说，在本申请的一种应用场景中，待检测对象5可以为飞机挡风玻璃，图2示出根据本公开一实施例的飞机挡风玻璃的结构示意图，如图2所示，飞机挡风玻璃为多层透明结构，可以包括外层，中层和内层，所述外层和所述中层之间、以及所述中层与所述内层之间通过粘接层连接。
其中，内层为受力结构层，承担压力负载；中层为防失效结构层，防止所述内层破裂的碎片飞溅，同时承担结构负载；外层为坚硬耐磨的刚性表面，用于防止外物冲击。各层通过粘结层连在一起，所述粘接层可以包括聚氨酯层和PVB(polyvinyl butyral，聚乙烯醇缩丁醛树脂)。
其中，电加热装置可以为设置在飞机挡风玻璃内的导电覆盖膜，通过对设置在飞机挡风玻璃内的导电覆盖膜通电，可以对飞机挡风玻璃加热，使多层结构的飞机挡风玻璃内部折射率发生变化、表面产生变化，从而可以根据加热前后透过飞机挡风玻璃的相干光的干涉散斑图的第一强度分布和第二强度分布，分析出飞机挡风玻璃的内部缺陷，在不损害飞机挡风玻璃的情况下快速精准的确定内部缺陷，不仅实现成本较低，而且非常简单便捷。
在一种可能的实现方式中，所述剪切装置6为双光楔、渥拉斯顿棱镜或迈克尔逊干涉仪。
透过待检测对象5的激光散斑的各光线透过剪切装置6将产生偏折，可以产生两个错位的像，并在像平面相互干涉，形成散斑干涉图像，即剪切散斑。
为了从透过待检测对象5的激光散斑中分析出待检测对象5的相关信息，可以利用双光楔、渥拉斯顿棱镜或迈克尔逊干涉仪中的任一剪切装置形成剪切散斑，利用剪切散斑获取待检测对象5的相关信息。
其中，双光楔为光学系统中对光线小角度偏折的元件，可以是顶角比较小的棱镜，通过双光楔可以形成剪切散斑。
迈克耳逊干涉仪为利用分振幅法产生双光束以实现干涉的仪器，可以使一束入射光经自身的分光镜分为两束后各自被对应的平面镜反射回来，发生干涉，形成剪切散斑。
渥拉斯顿棱镜是一种由天然方解石晶体制成的双折射偏光器件，例如，渥拉斯顿棱镜可以是有两块等边直角方解石粘合起来的棱镜，光束进入渥拉斯顿棱镜后，在两块方解石相粘合的界面发生折射，从而形成剪切散斑。
举例来说，图3示出根据本公开一实施例的无损检测装置的剪切散斑干涉原理示意图，如图3所示，光线通过双光楔时的偏向角为：
β＝(n0-1)α
其中，n0是双光楔的折射率，折射率与双光楔的材料有关，本公开不做限定；α是双光楔的楔角。
在一种可能的实现方式中，所述双光楔的楔角α度数小于1°。本公开对双光楔具体大小、形状、材质以及楔角方向不做限定。
光线透过双光楔可以形成剪切散斑，在所述成像器件8的散斑图像上任一点发生干涉的两条光线来自待检测对象5上的两个不同点，双光楔可以比较贴近所述成像透镜7，待检测对象5上两个剪切干涉点的剪切量为：
Δx＝2L0β＝2L0(n0-1)α
其中，L0为物距，即待测对象4与成像透镜7的距离，Li为像距，即成像透镜7与成像器件8的距离。Δx为剪切量，其大小与双光楔的楔角α、折射率n0以及物距L0有关。
成像透镜7可以是凸透镜，对光有汇聚作用，用于减短成像距离。透过所述剪切装置6的剪切散斑透过成像透镜7于成像器件8上形成剪切散斑图，图4示出根据本公开一实施例在所述成像器件8中成像形成的剪切散斑图。成像器件8可以把所成的如图4所示的剪切散斑图的图像转化成数字图像送入处理器中。
在一种可能的实现方式中，成像透镜7与成像器件8组成的成像装置可以是CCD成像设备、也可以是其它照相机、摄像头，本公开不做限定。
处理器9用于根据所接收到的散斑图计算强度分布，根据第一强度分布和第二强度分布分析所述待检测对象5的内部缺陷。处理器9可以是通用处理器，比如说CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)，也可以是专用处理器，比如说GPU(Graphics ProcessingUnit，图形处理器)或者FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)，等等，本申请对处理器9不作具体限定。
在一种可能的实现方式中，所述处理器还用于根据所述第一强度分布和所述第二强度分布分析所述待检测对象5的内部缺陷，包括：
所述处理器9用于对所述第一强度分布Io和所述第二强度分布I1进行非相干叠加或非相干相消，得到含有相位变化
的散斑干涉条纹图的强度分布；
所述处理器9用于根据含有相位变化
的散斑干涉条纹图的强度分布判断所述待检测对象5是否存在内部缺陷；
其中，所述第一强度分布Io如下式：
在上式中，第一强度分布Io为没有对待检测对象5进行加热形成的散斑图的强度分布，a(x)表示所述待检测对象5空间位置x点及附近小面子光源所散射的光在成像器件8产生的实振幅，a(x+Δx)表示所述待检测对象5空间位置x+Δx点及附近小面子光源所散射的光在成像器件8产生的实振幅，Δx为剪切散斑的剪切量，
为所述待检测对象5上a(x)与a(x+Δx)对应散射子光源之间的相位差；
其中，所述第二强度分布I1如下式：
在上式中，第二强度分布I1为对待检测对象5进行加热后形成的散斑图的强度分布,a(x)表示所述待检测对象5空间位置x点及附近小面子光源所散射的光在成像器件8产生的实振幅，a(x+Δx)表示所述待检测对象5空间位置x+Δx点及附近小面子光源所散射的光在成像器件8产生的实振幅，Δx为剪切散斑的剪切量，
为所述待检测对象5上a(x)与a(x+Δx)对应散射子光源之间的相位差，
为所述待检测对象5因为加热内部折射率及变形的变化引起x点与x+Δx点之间产生的相位变化；
其中，待检测对象5(即待测挡风玻璃)引入的相位变化
是由于待检测对象5厚度和折射率变化引起的，对于平整完好的待检测对象5，其厚度及折射率均为均匀分布，对应引入的相位变化
但是，当待检测对象5内部存在缺陷的情况下，缺陷附近的厚度或折射率将存在局部突变，对应引入的相位变化
将存在局部突变。
所述处理器9用于对所述第一强度分布Io和所述第二强度分布I1进行非相干叠加或非相干相消，就是对待检测对象5未进行加热与进行加热的情况下，分别得到的剪切散斑图进行相加或相减运算。通过对这两个剪切散斑图像的计算，可以获取含有相位变化
的散斑干涉条纹图。图5示出根据本公开一实施例的相位变化
的散斑干涉条纹图。
其中，第一强度分布Io和所述第二强度分布I1进行非相干叠加，得到含有相位变化
的散斑干涉条纹图的强度分布如下式：
在上式中，其中2[a2(x)+a2(x+Δx)]为含有背景光信息的低频项，
描述了由低频因子
调制的、并用
描述的高频载波振幅；
其中，第一强度分布Io和所述第二强度分布I1进行非相干相消，得到含有相位变化
的散斑干涉条纹图的强度分布如下式：
在上式中，描述了由低频因子
调制的、并用
描述的高频载波振幅。
应当理解，所述非相干运算可以是非相干叠加或非相干相消，也可以是其它非相干运算，本公开不做限定。
在一种可能的实现方式中，所述处理器用于根据含有相位变化
的散斑干涉条纹图的强度分布判断所述待检测对象5是否存在内部缺陷，包括：
在所述散斑干涉条纹图非均匀的情况下，所述处理器判断为所述待检测对象5存在内部缺陷，所述处理器还用于根据所述散斑干涉条纹图中条纹非均匀区域，确定所述待检测对象5的内部缺陷位置；
在所述散斑干涉条纹图均匀的情况下，所述处理器判断为所述待检测对象5不存在内部缺陷。
举例来说，假设待检测对象5为飞机挡风玻璃，通过对含有相位变化
的散斑干涉条纹图查看，如果条纹均匀分布，说明被检测飞机挡风玻璃内部无缺陷；如果条纹出现非均匀的局部突变区域，说明被检测飞机挡风玻璃内部对应位置有缺陷。并且可以根据条纹出现非均匀的局部突变区域对应找出飞机挡风玻璃存在局部内部缺陷位置。
图6示出根据本公开一实施例的无损检测过程的流程图，如图6所示，在一种可能的实现方式中，可基于上述所述的无损检测装置进行无损检测，包括：
在未对待检测对象5加热的情况下，所述处理器9采集所述成像器件8中的剪切散斑图，所述处理器根据所述剪切散斑图计算所述第一强度分布；
在对待检测对象5加热的情况下，所述处理器9采集所述成像器件8中的剪切散斑图，并根据所述散斑图计算所述第二强度分布；
所述处理器9根据第一强度分布和第二强度分布分析所述待检测对象5的内部缺陷。
举例来说，可以基于上文所述的无损检测装置通过步骤S1～S5进行无损检测：
在步骤S1中，组装所述无损检测装置；
按照图1所示的结构示意图组装无损检测装置。
在步骤S2中，在未对待检测对象5加热的情况下，启动装置，处理器9采集第一散斑图。
比如说打开激光器1和启动处理器9。激光器1发出的出射激光通过扩束器2扩束，经过扩束器2扩束后的激光光束照向毛玻璃组3，经过毛玻璃组3散射后照向所述光阑4，然后透过所述光阑4照射到待检测对象5，光束透过待检测对象5后，透过剪切装置6形成剪切散斑，所述剪切散斑透过成像透镜7在成像器件8中成像形成第一散斑图，所述成像器件8将所述第一散斑图转化为数字图像发送给处理器9。
在步骤S3中，所述处理器9根据所述第一散斑图计算第一强度分布；
在未对待检测对象5加热的情况下，激光器1发出的出射光经过扩束器2扩束后，依次透过毛玻璃组3、光阑4、待检测对象5、所述剪切装置6形成剪切散斑、所述剪切散斑透过成像透镜7在成像器件8中成像形成第一散斑图，所述成像器件8将所述第一散斑图转化为数字图像发送给处理器9，处理器9用于根据所述第一散斑图计算强度分布得到第一强度分布，第一强度分布如下式所示：
其中，Io表示第一强度分布，即未对待检测对象5进行加热形成的第一散斑图的强度分布，a(x)表示待检测对象5空间位置x点及附近小面子光源所散射的光在成像器件8产生的实振幅，a(x+Δx)表示待检测对象5空间位置x+Δx点及附近小面子光源所散射的光在成像器件8产生的实振幅，
为待检测对象5上a(x)与a(x+Δx)对应散射子光源之间的相位差。其中，Δx为剪切装置6的剪切量。
在步骤S4中，在对待检测对象5加热的情况下，所述处理器9采集第二散斑图，并根据所述第二散斑图计算第二强度分布；
在对待检测对象5加热的情况下，激光器1发出的出射光经过扩束器2扩束后，依次透过毛玻璃组3、光阑4、待检测对象5、所述剪切装置6形成剪切散斑、所述剪切散斑透过成像透镜7在成像器件8中成像形成第二散斑图，所述成像器件8将所述第二散斑图转化为数字图像发送给处理器9，处理器9用于根据所述第二散斑图计算强度分布得到第二强度分布，第二强度分布如下式所示：
其中，I1表示第二强度分布，即对待检测对象5进行加热后形成的第二散斑图的强度分布，式中a(x)表示待检测对象5位置x点及附近小面子光源所散射的光在成像器件8产生的实振幅，a(x+Δx)表示待检测对象5位置x+Δx点及附近小面子光源所散射的光在成像器件8产生的实振幅，
为待检测对象5上a(x)与a(x+Δx)对应散射子光源之间的相位差，
为待检测对象5因为加热内部折射率及内部变形变化引起x点与x+Δx点之间产生的相位变化。其中，Δx为剪切装置6的剪切量。
在步骤S5中，处理器9根据第一强度分布和第二强度分布分析所述待检测对象5的内部缺陷。
所述处理器9根据第一强度分布Io和第二强度分布I1分析所述待检测对象5的内部缺陷。所述无损检测装置的光线变化对所述待检测对象5内部比较敏感，通过对所述待检测对象5加热，使所述待检测对象5内部折射率及表面形状产生变化，光束通过待检测对象5的内部缺陷区域会发生非均匀变化，从而导致形成的散斑图上发生非均匀变化。
因此，通过处理器9对第一强度分布和第二强度分布可以分析得到所述待检测对象5的内部缺陷。上述方法简单方便，可以在不损坏所述待检测对象5的情况下，实现对所述待检测对象5快速进行无损检测。本发明的无损检测装置结构简单，易于实现，可以对所述待检测对象5内部缺陷进行实时在线、全场分布测量。
图7示出根据本公开一实施例的无损检测方法的流程图。如图7所示，在一种可能的实现方式中，所述处理器9根据第一强度分布和第二强度分布分析所述待检测对象5的内部缺陷，包括：
步骤S71、所述处理器9用于对所述第一强度分布和所述第二强度分布进行非相干叠加或非相干相消，得到含有相位变化的散斑干涉条纹图的强度分布；
步骤S72、所述处理器9用于根据含有相位变化的散斑干涉条纹图的强度分布判断所述待检测对象5是否存在内部缺陷；
在步骤S71中，所述处理器9对所述第一强度分布和所述第二强度分布进行非相干叠加或非相干相消得到含有相位变化的散斑干涉条纹图的强度分布；
利用所述处理器9对所述第一强度分布和所述第二强度分布进行非相干运算，可以得到含有相位变化的散斑干涉条纹图的强度分布(如图5所示)，即对所述待检测对象5进行加热前后的散斑图的强度分布进行非相干运算获得的散斑干涉条纹图的强度分布。
所述非相干运算可以是非相干叠加或非相干相消，也可以是其它非相干运算，本公开不做限定。
举例说明，所述处理器9对第一强度分布和所述第二强度分布进行非相干叠加运算，具体如下：
其中，所述处理器9通过将第一强度分布Io和第二强度分布I1这两个散斑图的强度分布相加，可以得到的散斑干涉条纹图的强度分布，其中，2[a2(x)+a2(x+Δx)]为含有背景光信息的低频项，
描述了由低频因子
调制的、并用
描述的高频载波振幅；
举例说明，在另一种可能的实现方式中，所述处理器9对第一强度分布和所述第二强度分布进行非相干相消运算，具体如下：
其中，所述处理器9通过第一强度分布Io和第二强度分布I1这两个散斑图的强度分布进行相减得到的散斑干涉条纹图的强度分布，Io-I1描述了由低频因子
调制的、并用
描述的高频载波振幅。
在步骤S72中，所述处理器9根据含有相位变化的散斑干涉条纹图的强度分布判断所述待检测对象5是否存在内部缺陷。
图8是本公开一实施例的无损检测方法的流程图。如图8所示，在一种可能的实现方式中，所述处理器9根据含有相位变化的散斑干涉条纹图判断所述待检测对象5是否存在内部缺陷，可以包括步骤如下：
在步骤S81中，在所述散斑干涉条纹图非均匀的情况下，所述处理器9判断为所述待检测对象5存在内部缺陷，所述处理器9还用于根据所述散斑干涉条纹图非均匀区域确定所述待检测对象5的内部缺陷位置。
举例说明，在所述待检测对象5内部存在缺陷的情况下，缺陷附近所述待检测对象5的厚度或折射率将存在局部突变，对应于所述待检测对象5引入的相位变化
分布将存在局部突变。也就是说，
出现的非均匀的局部突变区域，即对应所述待检测对象5存在局部内部缺陷部位。
通过所述处理器9对所述散斑干涉条纹图查看，如果出现局部畸变，说明所述待检测对象5对应位置有内部缺陷。
在步骤S82中，在所述散斑干涉条纹图均匀的情况下，所述处理器9判断为所述待检测对象5不存在内部缺陷。
举例说明，对于平整完好的所述待检测对象5，其厚度及折射率均为均匀分布，待检测对象5厚度及折射率均为均匀分布，对应于所述待检测对象5引入的相位变化
等于零。也就是说，
没有非均匀的局部突变区域，即对应所述待检测对象5没有内部缺陷。
通过所述处理器9对所述散斑干涉条纹图查看，如果所述处理器9判断为没有出现局部畸变，说明所述待检测对象5没有内部缺陷。
因此，处理器9识别相位变化
分布，是识别所述待检测对象5内部缺陷信息的关键，即通过处理器9获得含有相位变化
的散斑干涉条纹图，再从获得的散斑干涉条纹中非均匀处对应找出待检测对象5内部缺陷位置。通过处理器9对剪切散斑图的计算，获得含有相位变化
的散斑干涉条纹图，当
出现非均匀的局部突变区域，对应所述待检测对象5存在局部内部缺陷部位。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (10)
1.一种无损检测装置，其特征在于，包括：
激光器、扩束器、毛玻璃组、光阑、待检测对象、剪切装置、成像透镜、成像器件以及处理器；
激光器发出出射激光，所述出射激光经扩束器扩束后形成激光光束，所述激光光束透过所述毛玻璃组散射后形成激光散斑、然后依次透过所述光阑、所述待检测对象、所述剪切装置形成剪切散斑，所述剪切散斑透过所述成像透镜，在所述成像器件上成像形成剪切散斑图，所述成像器件将所述剪切散斑图发送给处理器，所述处理器用于根据所述剪切散斑图计算强度分布；
所述处理器还用于根据第一强度分布和第二强度分布分析所述待检测对象的内部缺陷，其中，所述第一强度分布为未对所述待检测对象进行加热形成的散斑图的强度分布，所述第二强度分布为对所述待检测对象进行加热后形成的散斑图的强度分布。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述毛玻璃组包括一块或多块毛玻璃。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述待检测对象为挡风玻璃，所述挡风玻璃内设置有电加热装置，所述电加热装置在通电的情况下能够对所述挡风玻璃进行加热；
其中，所述电加热装置为设置在所述挡风玻璃内的导电覆盖膜。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述剪切装置为双光楔、渥拉斯顿棱镜或迈克尔逊干涉仪。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述双光楔的楔角度数小于1°。
6.根据权利要求1-5所述的装置，其特征在于，所述处理器还用于根据所述第一强度分布和所述第二强度分布分析所述待检测对象的内部缺陷，包括：
所述处理器用于对所述第一强度分布Io和所述第二强度分布I1进行非相干叠加或非相干相消，得到含有相位变化
的散斑干涉条纹图的强度分布；
所述处理器用于根据含有相位变化
的散斑干涉条纹图的强度分布判断所述待检测对象是否存在内部缺陷；
其中，所述第一强度分布Io如下式：
其中，所述第二强度分布I1如下式：
其中，a(x)表示所述待检测对象空间位置x点及附近小面子光源所散射的光在成像器件产生的实振幅，a(x+Δx)表示所述待检测对象空间位置x+Δx点及附近小面子光源所散射的光在成像器件产生的实振幅，Δx为剪切散斑的剪切量，
为所述待检测对象上a(x)与a(x+Δx)对应散射子光源之间的相位差；
为所述待检测对象因为加热内部折射率及变形的变化引起x点与x+Δx点之间产生的相位变化；
其中，所述第一强度分布Io和所述第二强度分布I1进行非相干叠加，如下式：
或者，所述第一强度分布Io和所述第二强度分布I1进行非相干相消，如下式：
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理器用于根据含有相位变化
的散斑干涉条纹图的强度分布判断所述待检测对象是否存在内部缺陷，包括：
在所述散斑干涉条纹图非均匀的情况下，所述处理器判断为所述待检测对象存在内部缺陷，所述处理器还用于根据所述散斑干涉条纹图中条纹非均匀区域，确定所述待检测对象的内部缺陷位置；
在所述散斑干涉条纹图均匀的情况下，所述处理器判断为所述待检测对象不存在内部缺陷。
8.一种无损检测方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1至7中任一项所述的无损检测装置进行无损检测，包括：
在未对待检测对象加热的情况下，所述处理器采集所述成像器件中的剪切散斑图，所述处理器根据所述剪切散斑图计算所述第一强度分布；
在对待检测对象加热的情况下，所述处理器采集所述成像器件中的剪切散斑图，并根据所述散斑图计算所述第二强度分布；
所述处理器根据第一强度分布和第二强度分布分析所述待检测对象的内部缺陷。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述处理器根据第一强度分布和第二强度分布分析所述待检测对象的内部缺陷，包括：
所述处理器用于对所述第一强度分布和所述第二强度分布进行非相干叠加或非相干相消，得到含有相位变化的散斑干涉条纹图的强度分布；
所述处理器用于根据含有相位变化的散斑干涉条纹图的强度分布判断所述待检测对象是否存在内部缺陷。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述处理器用于根据含有相位变化的散斑干涉条纹图的强度分布判断所述待检测对象是否存在内部缺陷，包括：
在所述散斑干涉条纹图非均匀的情况下，所述处理器判断为所述待检测对象存在内部缺陷，所述处理器还用于根据所述散斑干涉条纹图中条纹非均匀区域，确定所述待检测对象的内部缺陷位置；
在所述散斑干涉条纹图均匀的情况下，所述处理器判断为所述待检测对象不存在内部缺陷。
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