CN117268257A - 一种微坑检测设备及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及锅炉安全技术领域，具体涉及一种微坑检测设备及一种微坑检测方法。设备包括：测量装置，用于发射激光信号和接收反射的激光信号；底座，用于与检测对象稳定接触并带动测量装置在目标检测面上移动，或为测量装置提供滑动的轨道；其中，测量装置包括：激光发生器，用于面向目标检测面发射激光；光电探测器，用于接收目标检测面反射的激光；计时模块，用于记录激光发生器发射激光的时间和光电探测器接收到反射激光的时间；行程记录模块，用于记录目标检测面上微坑所在的位置。本申请提供的微坑检测设备，可准确测量微坑的深度和直径等参数，同时能够准确标记出微坑在检测面上的位置。

Description

一种微坑检测设备及方法

技术领域

本申请涉及锅炉安全技术领域，具体涉及一种微坑检测设备及一种微坑检测方法。

背景技术

微坑是一种在工业和制造业中广泛存在的缺陷，常常会导致产品的质量下降。而对于锅炉的受热面管而言，其表面质量关系到锅炉的安全运行。因此，对受热面管表面微坑，尤其是在役的受热面管表面腐蚀坑的深度和直径的精确测量变得尤为重要。目前，常用的测量方法包括光学显微镜和扫描电子显微镜等，但这些方法都有一定的局限性，如需要样品制备、成本高昂等。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种微坑检测设备及一种微坑检测方法。

为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种微坑检测设备，所述设备包括：测量装置，用于发射激光信号和接收反射的激光信号；底座，用于与检测对象稳定接触并带动测量装置在目标检测面上移动，或为测量装置提供滑动的轨道；其中，测量装置包括：激光发生器，用于面向目标检测面发射激光；光电探测器，用于接收目标检测面反射的激光；计时模块，用于记录激光发生器发射激光的时间和光电探测器接收到反射激光的时间；行程记录模块，用于记录底座的行程距离以及记录目标检测面上微坑所在的位置。

基于第一方面，在本申请一些实施例中，所述设备还包括：聚焦透镜，用于将激光发生器发射的激光聚焦到微坑上。

基于第一方面，在本申请一些实施例中，当微坑检测设备的检测对象呈管状时，所述底座与检测对象的管面相适配。

第二方面，本申请提供一种微坑检测方法，所述方法包括：利用上述的微坑检测设备检测目标检测面是否存在微坑；若存在，则进一步利用微坑检测设备确定微坑的位置及规格参数。

基于第二方面，在本申请一些实施例中，所述利用微坑检测设备检测目标检测面是否存在微坑，包括：令测量装置以预设速度沿预设路径遍历目标检测面，同时计时模块持续记录扫描时间；所述扫描时间表示激光发生器发出激光的时刻到光电探测器接收到该束激光的反射光的时刻之间的时间段；遍历过程中激光发生器按照预设频率持续发射激光；获取标准扫描时间，所述标准扫描时间表示当检测面为光滑面时计时模块获取到的扫描时间；判断是否存在扫描时间大于标准扫描时间的情况，若存在，则目标检测面上存在微坑，若不存在，目标检测面上不存在微坑。

基于第二方面，在本申请一些实施例中，利用微坑检测设备确定微坑的位置，包括：在目标检测面上标定微坑检测设备的起始位置；记录当扫描时间大于标准扫描时间时微坑检测设备的运行时间；基于起始位置、运行时间、预设速度和预设路径确定微坑的位置。

基于第二方面，在本申请一些实施例中，所述基于起始位置、运行时间、预设速度和预设路径确定微坑的位置，包括：根据以下公式计算微坑距离起始位置的距离S₁：S₁＝v₀×T₁(1)；式(1)中，v₀表示预设速度，T₁表示微坑检测设备的运行时间；将预设路径上距离起始位置S₁的位置确定为微坑的位置。

基于第二方面，在本申请一些实施例中，所述规格参数包括微坑的直径；利用微坑检测设备确定微坑的直径，包括：记录扫描时间大于标准扫描时间的持续时间ΔT；基于预设速度v₀和持续时间ΔT计算微坑的直径D，其计算公式如下：D＝v₀×ΔT(2)。

基于第二方面，在本申请一些实施例中，所述规格参数包括微坑的深度，利用微坑检测设备确定微坑的深度，包括：记录扫描时间大于标准扫描时间的持续时间；记录持续时间内的最大扫描时间；基于已知光速、最大扫描时间和扫描时间计算微坑的深度。

基于第二方面，在本申请一些实施例中，通过以下公式计算微坑的深度H：H＝v_光×(t_max-t₀)/2(3)；式(3)中，v_光表示光速，t_max表示最大扫描时间，t₀表示标准扫描时间。

通过将本申请提供的微坑检测设备与微坑检测方法相结合，基于激光技术可实现测量微坑深度和直径的功能，同时能够准确标记出微坑在检测面上的位置，具有快速、准确、无需样品制备等优点。

本申请实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请实施例，但并不构成对本申请实施例的限制。在附图中：

图1示意性示出了本申请实施例的微坑检测装置的应用示意图；

图2示意性示出了本申请实施例测量装置的行程距离-扫描时间的曲线关系图。

附图标记说明

1-测量装置；2-底座；21-滑轨；100-检测对象；101-微坑。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请实施例，并不用于限制本申请实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

实施例1

本实施例提供一种微坑101检测设备，所述设备包括：测量装置1，用于发射激光信号和接收反射的激光信号；底座2，用于与检测对象100稳定接触并带动测量装置1在目标检测面上移动，或为测量装置1提供滑动的轨道；其中，测量装置1包括：激光发生器，用于面向目标检测面发射激光；光电探测器，用于接收目标检测面反射的激光；计时模块，用于记录激光发生器发射激光的时间和光电探测器接收到反射激光的时间；行程记录模块，用于记录目标检测面上微坑101所在的位置。进一步的，所述设备还包括：聚焦透镜，用于将激光发生器发射的激光聚焦到微坑101上。在测量时，激光束被聚焦到微坑101上，反射回来的激光信号被光电探测器接收并转换成电信号，接收端根据电信号的强度和时间差来计算微坑101的深度和直径。

示例性的，如图1所示当微坑101检测设备的检测对象100呈管状时，所述底座2与检测对象100的管面相适配。此时底座2与检测对象100可可拆卸连接，例如卡接。而底座2上预先设有滑轨21，令测量装置1沿着滑轨21移动即可遍历被底座2覆盖的检测对象100的管面范围。

实施例2

本实施例提供一种微坑检测方法，所述方法包括：

S1、利用实施例1中的微坑检测设备检测目标检测面是否存在微坑；

具体的，可采用如下步骤确定：

A1、令测量装置以预设速度沿预设路径遍历目标检测面，同时计时模块持续记录扫描时间；所述扫描时间表示激光发生器发出激光的时刻到光电探测器接收到该束激光的反射光的时刻之间的时间段；遍历过程中激光发生器按照预设频率持续发射激光；

激光发生器的激光发射频率可配合测量装置的移动速度(预设速度)设置，若移动速度较慢，可采用较低的发射频率，若移动速度较快，可采用较高的发射频率，以降低重复向同一个位置发射激光的几率，并避免漏检。

A2、获取标准扫描时间，所述标准扫描时间表示当检测面为光滑面时计时模块获取到的扫描时间；

A3、判断是否存在扫描时间大于标准扫描时间的情况，若存在，则目标检测面上存在微坑，若不存在，目标检测面上不存在微坑。

当检测面表面为光滑面(非绝对光滑，被检工件满足实际需要所需的光滑程度即可)时，扫描时间基本保持一个很平稳的定值，则该值即为标准扫描时间。而当检测面存在微坑时，会增大激光所走的路程导致扫描时间相较于标准扫描时间更长；而当检测面存在凸起时，会减短激光所走的路程导致扫描时间相较于标准扫描时间更短。

S11、若存在，则进一步利用微坑检测设备确定微坑的位置及规格参数。

其中，利用微坑检测设备确定微坑的位置，包括：

B1、在目标检测面上标定微坑检测设备的起始位置；

B2、记录当扫描时间大于标准扫描时间时微坑检测设备的运行时间；

B3、基于起始位置、运行时间、预设速度和预设路径确定微坑的位置。

具体的，根据以下公式计算微坑距离起始位置的距离S₁：

S₁＝v₀×T₁ (1)

式(1)中，v₀表示预设速度，T₁表示微坑检测设备的运行时间；

B31、将预设路径上距离起始位置S₁的位置确定为微坑的位置。

所述规格参数包括微坑的直径；利用微坑检测设备确定微坑的直径，包括：

C1、记录扫描时间大于标准扫描时间的持续时间ΔT；

只有扫描时间持续大于标准扫描时间才能保证检测的是同一个微坑。

C2、基于预设速度v₀和持续时间ΔT计算微坑的直径D，其计算公式如下：

D＝v₀×ΔT (2)。

所述规格参数包括微坑的深度；利用微坑检测设备确定微坑的深度，包括：

D1、记录扫描时间大于标准扫描时间的持续时间；

D2、记录持续时间内的最大扫描时间；扫描时间最大处即对应微坑最深处。

D3、基于已知光速、最大扫描时间和扫描时间计算微坑的深度。

具体的，微坑的深度H的计算公式如下：

H＝v_光×(t_max-t₀)/2 (3)

式(3)中，v_光表示光速，t_max表示最大扫描时间，t₀表示标准扫描时间，由于激光往返因此需要除以2。

为更加直观的表现测量装置检测到微坑的过程以及为方便计算上述规格参数，本实施中通过绘制如图2所示的曲线示意图实现，图中，横轴为测量的行程距离S，纵轴为扫描时间ty。从图2中可更加直观的计算出微坑的直径和深度。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种微坑检测设备，其特征在于，所述设备包括：

测量装置，用于发射激光信号和接收反射的激光信号；

底座，用于与检测对象稳定接触并带动测量装置在目标检测面上移动，或为测量装置提供滑动的轨道；

其中，测量装置包括：

激光发生器，用于面向目标检测面发射激光；

光电探测器，用于接收目标检测面反射的激光；

计时模块，用于记录激光发生器发射激光的时间和光电探测器接收到反射激光的时间；

行程记录模块，用于记录目标检测面上微坑所在的位置。

2.根据权利要求1所述的微坑检测设备，其特征在于，所述设备还包括：

聚焦透镜，用于将激光发生器发射的激光聚焦到微坑上。

3.根据权利要求1所述的微坑检测设备，其特征在于，当微坑检测设备的检测对象呈管状时，所述底座与检测对象的管面相适配。

4.一种微坑检测方法，其特征在于，所述方法包括：

利用权利要求1～3中任一项所述的微坑检测设备检测目标检测面是否存在微坑；

确定目标检测面存在微坑后，利用所述微坑检测设备确定微坑的位置及规格参数。

5.根据权利要求4所述的微坑检测方法，其特征在于，所述检测目标检测面是否存在微坑，包括：

令测量装置以预设速度沿预设路径遍历目标检测面，同时通过计时模块持续记录扫描时间；其中，所述扫描时间表示激光发生器发出激光的时刻到光电探测器接收到该束激光的反射光的时刻之间的时间段；遍历过程中激光发生器按照预设频率持续发射激光；

获取标准扫描时间，所述标准扫描时间表示当目标检测面为光滑面时计时模块获取到的扫描时间；

确定扫描时间大于标准扫描时间，则判定目标检测面上存在微坑。

6.根据权利要求5所述的微坑检测方法，其特征在于，利用微坑检测设备确定微坑的位置，包括：

在目标检测面上标定微坑检测设备的起始位置；

记录当扫描时间大于标准扫描时间时微坑检测设备的运行时间；

基于起始位置、运行时间、预设速度和预设路径确定微坑的位置。

7.根据权利要求6所述的微坑检测方法，其特征在于，所述基于起始位置、运行时间、预设速度和预设路径确定微坑的位置，包括：

根据以下公式计算微坑距离起始位置的距离S₁：

S₁＝v₀×T₁ (1)

式(1)中，v₀表示预设速度，T₁表示微坑检测设备的运行时间；

将预设路径上距离起始位置S₁的位置确定为微坑的位置。

8.根据权利要求5所述的微坑检测方法，其特征在于，所述规格参数包括微坑的直径；利用微坑检测设备确定微坑的直径，包括：

记录扫描时间大于标准扫描时间的持续时间ΔT；

基于预设速度v₀和持续时间ΔT计算微坑的直径D，其计算公式如下：

D＝v₀×ΔT (2)。

9.根据权利要求5所述的微坑检测方法，其特征在于，所述规格参数包括微坑的深度，利用微坑检测设备确定微坑的深度，包括：

记录扫描时间大于标准扫描时间的持续时间；

记录持续时间内的最大扫描时间；其中，最大扫描时间表示当扫描到微坑最深处时计时模块记录的扫描时间；

基于已知光速、最大扫描时间和扫描时间计算微坑的深度。

10.根据权利要求9所述的微坑检测方法，其特征在于，通过以下公式计算微坑的深度H：

H＝v_光×(t_max-t₀)/2 (3)

式(3)中，v_光表示光速，t_max表示最大扫描时间，t₀表示标准扫描时间。