CN115077713A - 通孔的检测方法及用于通孔的检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通孔的检测方法及用于通孔的检测系统,用于对物体上的通孔进行检测,检测方法包括以下步骤:将待测物体固定,并使待测物体上的通孔的两端的开口分别位于两个互不影响的区域,分别记为第一区域和第二区域;在第一区域内设置红外摄像装置,并使通孔在第一区域内的开口位于红外摄像装置的拍摄范围内,向第二区域内释放温度不同于第二区域的环境温度和待测物体的温度的气体,并使气体通过通孔向第一区域内流动,通过红外摄像装置采集气体从通孔内流出时的红外图像;对红外摄像装置采集的红外图像进行处理和分析,判断通孔是否满足要求。本发明采用上述检测方法对物体上的通孔进行检测时,检测效率高,避免对被测物体表面造成损伤。
Description
技术领域
本发明涉及一种通孔的检测方法及用于通孔的检测系统。
背景技术
发动机涡轮、燃烧室工作温度高,远远超过了目前涡轮叶片、火焰筒材料本身的耐温极限,使得航空发动机涡轮叶片、火焰筒的工作环境严重恶化,出现可靠性差、使用寿命短等问题。目前发动机中多采用气膜冷却技术。气膜冷却技术的主要结构特点是在发动机部件上设计了大量的气膜孔,气膜孔的孔径一般为0.2-0.8mm,空间角度复杂,目前对气膜孔的加工质量检测,特别是否存在堵塞或未打通情况的检测,一般采用人工观测法或者使用通止规/针规对每个气膜孔进行逐个检测,不仅效率低下,还可能对通孔的质量检查的不够准确,且容易对被测物体表面造成划痕等损伤。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中对发动机部件上的气膜孔进行检测时效率低的缺陷,提供一种通孔的检测方法及用于通孔的检测系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题:
本发明提供了一种通孔的检测方法,用于对物体上的通孔进行检测,所述检测方法包括以下步骤:
S1、将待测物体固定,并使所述待测物体上的所述通孔的两端的开口分别位于两个互不影响的区域,分别记为第一区域和第二区域;
S2、在所述第一区域内设置红外摄像装置,并使所述通孔在所述第一区域内的开口位于所述红外摄像装置的拍摄范围内,向所述第二区域内释放温度不同于所述第二区域的环境温度和所述待测物体的温度的气体,并使所述气体通过所述通孔从所述第二区域向所述第一区域内流动,通过所述红外摄像装置采集所述气体从所述通孔内流出时的红外图像;
S3、对所述红外摄像装置采集的红外图像进行处理和分析,判断所述通孔是否满足要求。
在本方案中,采用上述步骤对物体上的通孔进行检测时,通过红外摄像装置采集的红外图像可以快速识别、记录、检测出通孔内是否有气体排出来确定是否为通孔,以及根据气体穿过通孔时气体或气柱的形状可以检测出通孔的外侧尺寸、形状和机加位置是否正确。采用上述检测方法来检测通孔不仅检测效率高,而且无接触的检测方法也避免了采用通止规/针规对通孔进行检测时导致的被测物体表面出现划痕等损伤。
较佳地,在步骤S1和步骤S3之间,所述检测方法还包括以下步骤:
S21、将所述红外摄像装置设置在所述第二区域,并使所述通孔在所述第二区域内的开口位于所述红外摄像装置的拍摄范围内,向所述第一区域内释放温度不同于所述第一区域的环境温度和所述待测物体的温度的气体,并使所述气体通过所述通孔从所述第一区域向所述第二区域内流动,通过所述红外摄像装置采集所述气体从所述通孔内流出时的红外图像。
在本方案中,通过对同一通孔的两侧开口流出气体的红外图像进行处理和分析,可以更准确的判断通孔的尺寸、形状、空间位置以及倾斜度等是否满足设计要求。
较佳地,所述红外图像包括所述气体从所述通孔内流出时的形状、尺寸和空间位置中的一个或多个信息。
在本方案中,通过采集气体流出通孔时的红外图像的形状、尺寸和空间位置等信息,可以判断通孔是否满足要求。
较佳地,在步骤S3中,将所述红外摄像装置得到的红外图像进行三维立体成像处理生成数据模型,并与所述通孔在设计时的数据模型进行对比,判断所述通孔是否满足要求。
在本方案中,通过对红外摄像装置采集的红外图像进行三维立体成像处理,可以更直观的得到通孔的信息,便于快速判断。
较佳地,在步骤S3中,从所述红外摄像装置采集的多组红外图像中选取所述气体流出所述通孔时的温度接近所述气体在释放时的温度的红外图像进行处理和分析。
在本方案中,通过选取气体流出通孔时温度稳定后的红外图像进行处理和分析,避免气体从通孔流出时的初始阶段不稳定影响通孔判断的准确性。
较佳地,所述通孔的数量为多个,在步骤S2之前,对多个所述通孔进行标号处理。
在本方案中,通过对多个通孔进行标号,可以避免一次性检测多个通孔时将采集的红外图像混淆,无法使红外图像与通孔对应,影响对通孔的正确判断。
较佳地,所述气体进入所述通孔前的压力大于所述第二区域内的大气压力。
在本方案中,采用上述技术方案,可以使气体快速进入通孔内,提高检测效率,同时也避免气体在进入通孔前移动较慢而与该区域内的其它气体混合而影响检测结果。
较佳地,所述气体通过气体释放装置释放,所述气体释放装置包括气体储存罐、温度调节机构、压力调节机构和喷射机构;
所述气体储存罐用于储存检测用的所述气体;
所述温度调节机构用于调节所述气体的温度,使所述气体从所述喷射机构内喷出时的温度不同于所述第一区域或所述第二区域内的环境温度以及所述待测物体的温度;
所述压力调节机构用于调节所述气体的喷射压力,使所述气体从所述喷射机构内喷出时的压力大于所述第一区域或所述第二区域内的大气压力;
所述喷射机构用于将所述气体喷到所述第一区域或所述第二区域内。
在本方案中,通过设置气体释放装置控制气体释放时的温度、压力等,根据需要得到适合的测试气体,提高了检测效率,保证了通孔检测的准确性。
本发明还提供了一种用于通孔的检测系统,所述检测系统包括检测平台、气体释放装置、红外摄像装置和信息处理装置;
所述检测平台用于安装待测物体,并使所述待测物体上的通孔的两端的开口分别位于两个互不影响的区域;
所述气体释放装置和所述红外摄像装置分别设置在其中一个区域内,所述气体释放装置用于释放温度不同于所在区域的环境温度和所述待测物体的温度的气体,所述红外摄像装置用于采集所述气体从所述通孔内流出时的红外图像;
所述信息处理装置与所述红外摄像装置连接,所述信息处理装置用于接收所述红外摄像装置采集的红外图像,所述信息处理装置还用于对所述红外图像进行三维立体成像处理以得到所述通孔的数据模型,所述信息处理装置还用于将得到的数据模型与所述通孔在设计时的数据模型进行对比并判断所述通孔是否满足要求。
在本方案中,采用上述结构,通过红外摄像装置采集从气体释放装置释放的气体流出通孔时的气体的红外图像,再通过信息处理装置对采集的红外图像进行处理生成数据模型,将得到数据模型与对应的通孔在设计时的数据模型进行对比可以快速判断所检测的通孔是否满足要求。通过该通孔的检测系统能够快速检测物体上通孔的加工质量,提高了通孔的检测效率和检测可靠性,无接触检测也避免检测过程中人为接触造成的损伤。
较佳地,所述红外图像包括所述气体从所述通孔内流出时的形状、尺寸和空间位置中的一个或多个信息。
在本方案中,通过红外摄像装置采集气体流出通孔时的红外图像表达出的多种信息,可以更准确的判断通孔是否满足设计要求。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实施例。
本发明的积极进步效果在于:本发明的通孔的检测方法对物体上的通孔进行检测时,通过红外摄像装置采集的红外图像可以快速识别、记录、检测出通孔内是否有气体排出来确定是否为通孔,以及根据气体穿过通孔时气体或气柱的形状可以检测出通孔的外侧尺寸、形状和机加位置是否正确。采用上述检测方法来检测通孔不仅检测效率高,而且无接触的检测方法也避免了采用通止规/针规对通孔进行检测时导致的被测物体表面出现划痕等损伤。
附图说明
图1为本发明较佳实施例中通孔的检测方法的流程示意图。
图2为本发明较佳实施例中对通孔的一侧进行检测时的示意图。
图3为本发明较佳实施例中对通孔的另一侧进行检测时示意图。
图4为本发明较佳实施例中气体流出通孔的红外图像经过三维立体成像处理后的示意图。
图5为部分不符合设计的通孔的孔型检测结果(以圆形通孔为例)。
附图标记说明:
火焰筒100
第一气膜孔101
第二气膜孔102
第三气膜孔103
第四气膜孔104
红外摄像装置200
气体释放装置300
隔离件400
第一区域10
第二区域20
具体实施方式
下面通过实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明,但并不因此将本发明限制在该实施例范围之中。
如图1所示,为本实施例公开的一种通孔的检测方法,用于对物体上的通孔进行检测,检测方法包括以下步骤:
S10、将待测物体固定,并使待测物体上的通孔的两端的开口分别位于两个互不影响的区域,分别记为第一区域和第二区域;
S20、在第一区域内设置红外摄像装置,并使通孔在第一区域内的开口位于红外摄像装置的拍摄范围内,向第二区域内释放温度高于第二区域的环境温度和待测物体的温度的气体,并使气体通过通孔从第二区域向第一区域内流动,通过红外摄像装置采集气体从通孔内流出时的红外图像;
S30、将红外摄像装置设置在第二区域,并使通孔在第二区域内的开口位于红外摄像装置的拍摄范围内,向第一区域内释放温度高于第一区域的环境温度和待测物体的温度的气体,并使气体通过通孔从第一区域向第二区域内流动,通过红外摄像装置采集气体从通孔内流出时的红外图像;
S40、对红外摄像装置采集的红外图像进行处理和分析,判断通孔是否满足要求。
在本实施例中,采用上述步骤对物体上的通孔进行检测时,通过红外摄像装置采集的红外图像可以快速识别、记录、检测出通孔内是否有气体排出来确定是否为通孔,以及根据气体穿过通孔时气体或气柱的形状可以检测出通孔的外侧尺寸、形状、机加位置以及倾斜度等参数是否满足设计要求。采用上述检测方法来检测通孔不仅检测效率高,而且无接触的检测方法也避免了采用通止规/针规对通孔进行检测时导致的被测物体表面出现划痕等损伤。
具体地,在本实施例中,通过气体释放装置释放气体,气体释放装置可以根据需求调节释放气体的温度、压力等参数。在测试时,将待测物体除待测的通孔之外的孔、洞、开口等进行密封,并使要通入气体的一侧的区域形成密封的内腔,内腔压力为所在位置的大气压力,待测物体及其周围所在的第一区域和第二区域的温度均为室温。气体释放装置向内腔中释放温度和气压均大于所在区域的室温和大气压力的气体,当气体穿过通孔时,由于调节后的气体与待测物体存在温度差异,置于待测物体外部的红外摄像装置可以明确区分气体和待测物体,获得气体喷出被测试的通孔时的红外图像,再通过建立三维立体成像,与待测物体设计时的数据模型进行对比,可以快速识别、记录、检测出被测试的通孔是否有气体排出,来确定被测试的通孔是否为通孔,以及气体穿过待测通孔时气体/气柱的形状、可以检测出被测试的通孔的外侧尺寸、形状、孔的机加位置是否正确。通过调整红外摄像装置和气体释放装置的出气口的位置,例如交换两者的位置,重复上述方法,可以实现对被测试的通孔的另一侧开口的外侧尺寸、形状、孔的机加位置进行检测。
在测试时,使用的气体可采用任何对环境和待测物体无害的气体,以避免污染环境或对待测物体产生损伤。气体的温度可调节至任何对环境和待测物体无害的温度,以避免气体温度过高对操作人员造成意外伤害或使待测物体产生热变形。同时,释放的气体的温度也要与待测物体及周围环境的温度具有明显的温度差,最好要与待测物体相差10℃以上,这样便于红外摄像装置区分气体在流出通孔时与测试物体本身的红外图像,使通孔内温度与通孔外侧的待测物体具有明显的分界线,便于更准确得到通孔的形状和尺寸等。
气体释放时的压力要大于大气压力,同时也要避免对环境造成损害,或使待测物体产生形变等。气体进入通孔前的压力大于大气压力,可以使气体快速进入通孔内,提高检测效率,同时也避免气体在进入通孔前移动较慢而与该区域内的其它气体混合而影响检测结果。在本实施例中,可将气体的压力调至0.2Mpa。
本实施例中所述的大气压力指的是待测物体所处正常的环境中的压力。在其他实施例中,也可在通孔的两端制造出压力差,使气体可以在释放的区域通过通孔进入另一侧区域。
在对同一待测物体的通孔的两侧分别进行检测时,最好要间隔一段时间,使待测物体冷却,避免上一次检测时通入的高温气体影响检测结果。
在其他实施例中,也可只在通孔的一侧设置红外摄像装置,在另一侧通入气体,进行检测。虽然这样无法得到通孔更准确的信息,但是可以检测出通孔内是否有气体排出来确定是否为通孔,可以用于只检查孔是否为通孔,对通孔的尺寸、形状、倾斜度等参数要求不高的情形。
或者,在其他实施例中,也可以保持红外摄像装置和气体释放装置的位置不变,调整待测物体的方向,来采集气体通过通孔两端的开口的红外图像。
当然,在其他实施例中,向第一区域或第二区域内通入气体的温度也可低于第一区域或第二区域内的环境温度,以及也要低于待测物体本身的温度,在此不再赘述。
在本实施例中,红外摄像装置采集的红外图像包括气体从通孔内流出时的形状、尺寸和空间位置中等多个信息。通过分析红外图像的上述信息,可以判断通孔是否满足要求。
可以借助专业的图像处理软件对红外图像进行处理和分析来判断通孔是否满足要求。在本实施例中,通过将红外摄像装置得到的红外图像进行三维立体成像处理生成数据模型,并与通孔在设计时的数据模型进行对比,判断通孔是否满足要求,这样可以更直观的得到通孔的信息,便于快速判断。
在对红外图像进行处理时,从红外摄像装置采集的多组红外图像中选取气体流出通孔时的温度接近气体在释放时的温度的红外图像进行处理和分析。这样避免气体从通孔流出时的初始阶段不稳定影响通孔判断的准确性。
为了提高对待测物体上通孔的检测效率,可以一次性对多个通孔进行检测。检测的通孔的数量为多个时,要对多个通孔进行标号处理,避免一次性检测多个通孔时将采集的红外图像混淆,无法使红外图像与通孔对应,影响对通孔的正确判断。
在本实施例中,使用的气体释放装置包括气体储存罐、温度调节机构、压力调节机构和喷射机构。气体储存罐用于储存检测用的气体;温度调节机构用于调节气体的温度,本实施例中用于使气体从喷射机构内喷出时的温度高于第一区域或第二区域内的环境温度以及待测物体的温度;压力调节机构用于调节气体的喷射压力,使气体从喷射机构内喷出时的压力大于第一区域或第二区域内的大气压力;喷射机构用于将气体喷到第一区域或第二区域内。通过该气体释放装置控制气体释放时的温度、压力等,可以根据需要得到适合的测试气体,提高了检测效率,保证了通孔检测的准确性。
其中,该气体释放装置还具有保温功能,避免因对气体进行频繁加热而增加检测成本。
根据上述的通孔的检测方法,本实施例还提供了一种用于通孔的检测系统,通过该检测系统对通孔进行检测。检测系统包括检测平台、气体释放装置、红外摄像装置和信息处理装置。检测平台用于安装待测物体,并使待测物体上的通孔的两端的开口分别位于两个互不影响的区域。气体释放装置和红外摄像装置分别设置在其中一个区域内,气体释放装置用于释放温度大于所在区域的环境温度的气体,红外摄像装置用于采集气体从通孔内流出时的红外图像。信息处理装置与红外摄像装置连接,信息处理装置用于接收红外摄像装置采集的红外图像,信息处理装置还用于对红外图像进行三维立体成像处理以得到通孔的数据模型,信息处理装置还用于将得到的数据模型与通孔在设计时的数据模型进行对比并判断通孔是否满足要求。
利用该检测系统对通孔进行检测时,通过红外摄像装置采集从气体释放装置释放的气体流出通孔时的气体的红外图像,再通过信息处理装置对采集的红外图像进行处理生成数据模型,将得到数据模型与对应的通孔在设计时的数据模型进行对比可以快速判断所检测的通孔是否满足要求。通过该通孔的检测系统能够快速检测物体上通孔的加工质量,提高了通孔的检测效率和检测可靠性,无接触检测也避免检测过程中人为接触造成的损伤。
下面以航空发动机中火焰筒上的气膜孔的检测为例,通过利用上述的通孔的检测系统和检测方法,对如何检测火焰筒的筒体上的气膜孔是否满足加工要求做简单的介绍。
如图2和图3所示,首先将待测的火焰筒100的筒体通过隔离件400进行密封(除待检测的第一气膜孔101、第二气膜孔102、第三气膜孔103和第四气膜孔104),使筒体的内外分成两个区域,筒体外为第一区域10,筒体内为第二区域20,第一区域10和第二区域20互不影响;如图2所示,将气体释放装置300的出气口置于第二区域20内,将红外摄像装置200设置在筒体的外侧的第一区域10内,用于检测待测气膜孔的外侧开口,气膜孔的外侧的开口需位于红外摄像装置200的拍摄范围内;调节气体释放装置300内的气体温度和压力,使气体温度与处于室温的待测的火焰筒100的筒体温度差异大于20℃,将气体压力调节至0.2Mpa,释放气体使气体进入待测的火焰筒100的筒体内部(即第二区域20),再通过筒壁的第一气膜孔101、第二气膜孔102、第三气膜孔103、第四气膜孔104排出,排出过程被红外摄像装置200记录;然后再如图3所示,更换红外摄像装置200和气体释放装置300的内外侧位置,使用隔离件400将火焰筒100的筒体的外侧面进行密封,形成封闭空间,重复上述过程,检测待测的第一气膜孔101、第二气膜孔102、第三气膜孔103、第四气膜孔104的内侧面的开口。
如图4所示,为红外摄像装置200拍摄的第一气膜孔101、第二气膜孔102、第三气膜孔103和第四气膜孔104位于筒体的外侧开口的检测结果,其中,检测的第四气膜孔104没有高温气体流出,这说明第四气膜孔104不是通孔。
再以圆形气膜孔为例,如果检测的气膜孔的孔形如图5所示,则说明这些气膜孔也不满足设计要求,需要重新进行加工。
通过专业的图像处理软件对两次拍摄得到的同一气膜孔不同开口的气体的形状、尺寸和空间位置的红外图像进行三维立体成像处理,可以确定该气膜孔的形状、尺寸、机加工位置以及倾斜度,再与该火焰筒100的筒体上对应气膜孔设计时的数据模型对比,确定气膜孔是否满足设计要求。
红外摄像是比较成熟的技术,红外摄像装置可以选取市场上常见的摄像装置,市场上图像处理软件的类型也有很多,可以根据需求进行选择,在此均不再详细介绍。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种通孔的检测方法,用于对物体上的通孔进行检测,其特征在于:所述检测方法包括以下步骤:
S1、将待测物体固定,并使所述待测物体上的所述通孔的两端的开口分别位于两个互不影响的区域,分别记为第一区域和第二区域;
S2、在所述第一区域内设置红外摄像装置,并使所述通孔在所述第一区域内的开口位于所述红外摄像装置的拍摄范围内,向所述第二区域内释放温度不同于所述第二区域的环境温度和所述待测物体的温度的气体,并使所述气体通过所述通孔从所述第二区域向所述第一区域内流动,通过所述红外摄像装置采集所述气体从所述通孔内流出时的红外图像;
S3、对所述红外摄像装置采集的红外图像进行处理和分析,判断所述通孔是否满足要求。
2.如权利要求1所述的通孔的检测方法,其特征在于,在步骤S1和步骤S3之间,所述检测方法还包括以下步骤:
S21、将所述红外摄像装置设置在所述第二区域,并使所述通孔在所述第二区域内的开口位于所述红外摄像装置的拍摄范围内,向所述第一区域内释放温度不同于所述第一区域的环境温度和所述待测物体的温度的气体,并使所述气体通过所述通孔从所述第一区域向所述第二区域内流动,通过所述红外摄像装置采集所述气体从所述通孔内流出时的红外图像。
3.如权利要求2所述的通孔的检测方法,其特征在于,所述红外图像包括所述气体从所述通孔内流出时的形状、尺寸和空间位置中的一个或多个信息。
4.如权利要求2所述的通孔的检测方法,其特征在于,在步骤S3中,将所述红外摄像装置得到的红外图像进行三维立体成像处理生成数据模型,并与所述通孔在设计时的数据模型进行对比,判断所述通孔是否满足要求。
5.如权利要求2所述的通孔的检测方法,其特征在于,在步骤S3中,从所述红外摄像装置采集的多组红外图像中选取所述气体流出所述通孔时的温度接近所述气体在释放时的温度的红外图像进行处理和分析。
6.如权利要求1所述的通孔的检测方法,其特征在于,所述通孔的数量为多个,在步骤S2之前,对多个所述通孔进行标号处理。
7.如权利要求1所述的通孔的检测方法,其特征在于,所述气体进入所述通孔前的压力大于所述第二区域内的大气压力。
8.如权利要求1所述的通孔的检测方法,其特征在于,所述气体通过气体释放装置释放,所述气体释放装置包括气体储存罐、温度调节机构、压力调节机构和喷射机构;
所述气体储存罐用于储存检测用的所述气体;
所述温度调节机构用于调节所述气体的温度,使所述气体从所述喷射机构内喷出时的温度不同于所述第一区域或所述第二区域内的环境温度以及所述待测物体的温度;
所述压力调节机构用于调节所述气体的喷射压力,使所述气体从所述喷射机构内喷出时的压力大于所述第一区域或所述第二区域内的大气压力;
所述喷射机构用于将所述气体喷到所述第一区域或所述第二区域内。
9.一种用于通孔的检测系统,其特征在于,所述检测系统包括检测平台、气体释放装置、红外摄像装置和信息处理装置;
所述检测平台用于安装待测物体,并使所述待测物体上的通孔的两端的开口分别位于两个互不影响的区域;
所述气体释放装置和所述红外摄像装置分别设置在其中一个区域内,所述气体释放装置用于释放温度不同于所在区域的环境温度和所述待测物体的温度的气体,所述红外摄像装置用于采集所述气体从所述通孔内流出时的红外图像;
所述信息处理装置与所述红外摄像装置连接,所述信息处理装置用于接收所述红外摄像装置采集的红外图像,所述信息处理装置还用于对所述红外图像进行三维立体成像处理以得到所述通孔的数据模型,所述信息处理装置还用于将得到的数据模型与所述通孔在设计时的数据模型进行对比并判断所述通孔是否满足要求。
10.如权利要求9所述的用于通孔的检测系统,其特征在于,所述红外图像包括所述气体从所述通孔内流出时的形状、尺寸和空间位置中的一个或多个信息。
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CN202110267054.4A CN115077713A (zh) | 2021-03-10 | 2021-03-10 | 通孔的检测方法及用于通孔的检测系统 |
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CN202110267054.4A CN115077713A (zh) | 2021-03-10 | 2021-03-10 | 通孔的检测方法及用于通孔的检测系统 |
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CN (1) | CN115077713A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115406355A (zh) * | 2022-10-31 | 2022-11-29 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种外环块多空间角度气膜孔数字化检测方法 |
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2021
- 2021-03-10 CN CN202110267054.4A patent/CN115077713A/zh active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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