CN117805188A - 一种材料缺陷检测仪 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种材料缺陷检测仪，属于材料缺陷检测设备技术领域，包括支撑结构、红外相机和两组加热源，红外相机和两组加热源均安装于支撑结构。支撑结构包括支撑框架和安装于支撑框架的角度调节机构，角度调节机构设置有沿支撑框架直线滑动设置的滑动件，两组加热源对称设置在滑动件滑动轨迹的两侧。角度调节机构还包括两根分别与两组加热源配套的连杆，连杆的一端与滑动件铰接，连杆的另一端与对应的加热源铰接，加热源与支撑框架铰接。通过滑动件的滑动带动两个加热源之间角度的调节，使两个加热源发射路径的交点处对准被检测物体的待检测位置，以适用于被检测物体与检测设备之间间距不同的情况，且适用于异形产品的缺陷检测。

Description

一种材料缺陷检测仪

技术领域

本申请属于材料缺陷检测设备技术领域，更具体地说，是涉及一种材料缺陷检测仪。

背景技术

材料的缺陷检测是保证产品质量的重要环节。其中红外检测是重要的检测手段之一。例如公开号为CN212693652U(公开日：2021.03.12)公开了一种材料表面缺陷检测机构，其通过加热源对材料表面进行加热，材料在被加热后会向外发出红外线。由于材料存在缺陷的部位与无缺陷的部位的温度场分布会有所不同，通过热像仪对红外线进行捕捉，分析终端对其进行分析处理，可判断识别材料表面存在的缺陷。

在上述公开专利的方案中，其具有框架，框架具有多根支腿，每根支腿均通过相互滑动的第一支杆和第二支杆，实现加热源和热像仪与被检测物体之间距离的调节，以适应不同距离位置材料的检测。但是该方案对场地要求具有较大的限制，需要有足够的空间去容纳支腿，且需要将整个装置与材料表面通过吸盘进行固定，使得对材料表面的形状特征有一定的需求。对于如飞机桨叶或发动机曲柄等无法通过吸盘固定设备的材料表面难以检测。

发明内容

本发明提供了一种材料缺陷检测仪，无需将检测设备与被检测物体进行固定，且能够适用于被检测物体与检测设备之间间距不同的情况，适用于形状较为复杂的异形材料的缺陷检测。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种材料缺陷检测仪，包括支撑结构、红外相机和两组加热源，红外相机和两组加热源均安装于支撑结构；

支撑结构包括支撑框架和安装于支撑框架的角度调节机构，角度调节机构设置有沿支撑框架直线滑动设置的滑动件，两组加热源对称设置在滑动件滑动轨迹的两侧，红外相机位于两组加热源的对称面上，红外相机的接收端与两组加热源的发射端朝向同一侧设置；

角度调节机构还包括两根分别与两组加热源配套的连杆，连杆的一端与滑动件铰接，连杆的另一端与对应的加热源铰接，加热源与支撑框架铰接；加热源与连杆的铰接处同加热源与支撑框架的铰接处间隔设置。

可选地，角度调节机构包括安装于支撑框架的丝杠电机，丝杠电机旋合有螺母座，螺母座作为滑动件，丝杠电机的延伸方向作为滑动件的滑动轨迹。

可选地，还包括并行设置于红外相机的测距仪，测距仪与红外相机的朝向相同，测距仪与丝杠电机信号连接。

可选地，还包括并行设置于红外相机的彩色工业相机，彩色工业相机与红外相机的朝向相同。

可选地，还包括分析终端，红外相机、角度调节机构和两组加热源均与分析终端连接。

可选地，加热源为加热灯，加热灯包括壳体，连杆和支撑框架均与壳体铰接；

壳体内依次安装有卤素灯泡、菲涅尔透镜、第一凸透镜、遮光器和第二凸透镜，第二凸透镜位于加热源的发射端；卤素灯泡罩设有开口朝菲涅尔透镜方向设置的聚光灯罩，壳体内设置有位于第一凸透镜焦点处的调光孔，调光孔位于第一凸透镜与遮光器之间，遮光器通过活动将光线路径遮挡或打开；

卤素灯泡发出的光由聚光灯罩反射聚光后通过菲涅尔透镜形成平行光，再由第一凸透镜聚光穿过调光孔，最后由第二凸透镜再次调节为平行光射出。

可选地，遮光器包括遮光板、推拉式电磁铁和复位弹簧；推拉式电磁铁和复位弹簧分别位于卤素灯泡发出的光的光线路径的两侧；

推拉式电磁铁与壳体连接，推拉式电磁铁的伸缩端安装有运动连接件，推拉式电磁铁的伸缩端延伸方向垂直于光线路径的方向；运动连接件上设置有换向轮，换向轮上绕设有换向带，换向带的一端与遮光板的一边沿连接，换向带的另一端与壳体连接；

复位弹簧的一端连接至遮光板远离换向带的边沿，复位弹簧的另一端与壳体连接，推拉式电磁铁和复位弹簧分别通过带动遮光板移动，以使遮光板将光线路径遮挡或打开。

可选地，运动连接件呈L形，包括边沿彼此连接的第一侧壁和第二侧壁；第一侧壁与推拉式电磁铁的伸缩端连接，遮光板与第二侧壁抵接。

可选地，换向带位于换向轮两侧的部分相互平行。

可选地，调光孔为方孔。

本申请的技术方案相对于现有技术的有益效果在于：

通过滑动件的滑动，可以通过连杆带动两个加热源之间角度的调节。由于被检测物体中被加热的位置位于两个加热源发射路径的交点处，通过上述角度的调节，可以实现上述交点与加热源和红外相机之间距离的调节，以适用于被检测物体与检测设备之间间距不同的情况。同时，由于无需将检测设备与被检测物体进行固定，也就无需特定的固定结构，对于难以相互固定的异形产品较为适用，而两个加热源发射路径的交点位置可通过角度调节机构进行调节，实现交点处对准被检测物体的表面。在检测前事先调整交点的位置，即可保证位置的准确性，无需通过连接进行位置固定。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为材料缺陷检测仪使用状态图；

图2为材料缺陷检测仪结构示意图；

图3为加热源外部结构示意图；

图4为加热源内部结构示意图；

图5为遮光器将光线路径遮挡时的结构示意图；

图6为遮光器将光线路径避让时的结构示意图；

图7为图5左视图；

图8为图6左视图；

图9为运动连接件与遮光板结构示意图；

图10为换向带位于换向轮两侧的部分相互平行时的遮光器结构示意图。

图标：100、被检测物体；1、红外相机；2、加热源；3、支撑框架；4、滑动件；5、连杆；6、丝杠电机；7、测距仪；8、彩色工业相机；9、分析终端；10、壳体；11、卤素灯泡；12、菲涅尔透镜；13、第一凸透镜；14、遮光器；15、第二凸透镜；16、聚光灯罩；17、调光孔；18、遮光板；19、推拉式电磁铁；20、复位弹簧；21、运动连接件；22、换向轮；23、换向带；24、第一侧壁；25、第二侧壁；26、避让口；27、连接台。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为与另一个元件“固定”或“设置”时，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是与另一个原件“连接”时，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

实施例：

本实施例提供一种材料缺陷检测仪，基于图1和图2所示，包括支撑结构、红外相机1和两组加热源2，红外相机1和两组加热源2均安装于支撑结构。两组加热源2用于对被检测物体100进行加热。被检测物体100被加热后产生的红外线由红外相机1进行接收。根据红外相机1接收到的红外线来判断被检测物体100缺陷的位置、大小、形状和深度等信息。支撑结构包括支撑框架3和安装于支撑框架3的角度调节机构。角度调节机构设置有沿支撑框架3直线滑动设置的滑动件4，两组加热源2对称设置在滑动件4滑动轨迹的两侧，红外相机1位于两组加热源2的对称面上，红外相机1的接收端与两组加热源2的发射端朝向同一侧设置。同时，角度调节机构还包括两根分别与两组加热源2配套的连杆5，连杆5的一端与滑动件4铰接，连杆5的另一端与对应的加热源2铰接，加热源2与支撑框架3铰接。加热源2与连杆5的铰接处同加热源2与支撑框架3的铰接处间隔设置，此时加热源2、连杆5以及支撑框架3围成三角形机构。

在本实施例中，基于图2所示，连杆5与加热源2的铰接处远离加热源2的发射端设置，加热源2与支撑框架3的铰接处靠近加热源2的发射端设置。当滑动件4沿支撑框架3滑动时，加热源2会以其与支撑框架3的铰接处为旋转中心进行旋转，从而调节两个加热源2之间的夹角。在实际使用时，被加热物体位于两个加热源2发射端延伸方向的交点处。两个加热源2对被检测物体100的待检测部位进行加热。通过滑动件4的滑动，可以通过连杆5带动两个加热源2之间角度的调节，以实现上述交点与加热源2和红外相机1之间距离的调节，适用于被检测物体100与检测设备之间间距不同的情况。滑动件4向下移动，被加热位置与加热源2和红外相机1之间距离减小。滑动件4向上移动，被加热位置与加热源2和红外相机1之间距离增加。理论上的检测距离可以无限增加，但考虑到能量衰减以及红外相机1的检测精度，检测距离一般不超过10米。同时，由于无需将检测设备与被检测物体100进行固定，也就无需特定的固定结构，对于难以相互固定的异形产品较为适用。使用时，两个加热源2发射路径的交点位置可通过角度调节机构进行调节，实现交点处对准被检测物体100的表面。在检测前事先调整交点的位置，即可保证位置的准确性，无需通过连接进行位置固定。该材料缺陷检测仪可应用于飞机桨叶、战斗机蒙皮缺陷、发动机曲柄、复合材料内部“缺肉”缺陷、大型发动机曲柄及连杆5的微观缺陷等进行经济且高效的检测。

在其它实施例中，还可以设置为连杆5与加热源2的铰接处靠近加热源2的发射端设置，加热源2与支撑框架3的铰接处远离加热源2的发射端设置(附图未体现)。通过上下移动滑动件4，同样能够实现加热源2的转动。

进一步地，在本实施例中，基于图2所示，角度调节机构包括安装于支撑框架3的丝杠电机6，丝杠电机6旋合有螺母座，螺母座作为滑动件4，丝杠电机6的延伸方向作为滑动件4的滑动轨迹。在其它实施例中，丝杠电机6可以用推杆替代(附图未体现)，滑动件4安装在推杆的伸缩端，实现运动。

进一步地，基于图2所示，还包括并行设置于红外相机1的测距仪7，测距仪7与红外相机1的朝向相同，测距仪7与丝杠电机6信号连接。测距仪7可以安装在支撑框架3上，也可以安装在红外相机1的外侧壁上，只要保证其与红外相机1相对固定即可。测距仪7用于检测被检测物体100与材料缺陷检测仪之间的距离，信号可通过PLC等对丝杠电机6进行自动控制，以将两个加热源2的交点对准背侧位置。同时，还包括并行设置于红外相机1的彩色工业相机8，彩色工业相机8与红外相机1的朝向相同，彩色工业相机8同样可以安装在支撑框架3上，也可以安装在红外相机1的外侧壁上，只要保证其与红外相机1相对固定即可。彩色工业相机8用于记录被检测位置的图像，以方便直观地对缺陷进行观测。此外，还包括分析终端9，红外相机1、角度调节机构、两组加热源2和彩色工业相机8均与分析终端9连接。分析终端9可以是PC，或者公开号为CN212693652U(公开日：2021.03.12)公开的一种材料表面缺陷检测机构中的分析终端9，以对检测数据进行分析，获取检测图像等。

进一步地，基于图3和图4所示，加热源2为加热灯，加热灯包括壳体10，连杆5和支撑框架3均与壳体10铰接。壳体10内依次安装有卤素灯泡11、菲涅尔透镜12、第一凸透镜13、遮光器14和第二凸透镜15，第二凸透镜15位于加热源2的发射端。卤素灯泡11罩设有开口朝菲涅尔透镜12方向设置的聚光灯罩16。壳体10内设置有位于第一凸透镜13焦点处的调光孔17，调光孔17位于第一凸透镜与遮光器14之间，遮光器14通过活动将光线路径遮挡或打开，以控制对被检测物体100的加热时间。

使用时，卤素灯泡11发出的光由聚光灯罩16反射聚光后通过菲涅尔透镜12形成平行光，再由第一凸透镜13聚光穿过调光孔17，最后由第二凸透镜15再次调节为平行光射出。调光孔17优选方孔，使得光束由圆形变为方形，能更好的适应加热各种异型结构的物体。在其它实施例中调光孔17也可以采用圆孔或正六边形孔等。需要注意的是，调光孔17虽然位于第一凸透镜13的焦点处，但由于调光孔17实际具有一定厚度，其端部并非严格在第一凸透镜13的焦点位置，光线在穿过调光孔17时具有一定的截面积，可以达到光线形状调整的目的。

进一步地，基于图4至图8所示，遮光器14包括遮光板18、推拉式电磁铁19和复位弹簧20。推拉式电磁铁19和复位弹簧20分别位于卤素灯泡11发出的光的光线路径的两侧。其中，推拉式电磁铁19与壳体10连接，推拉式电磁铁19的伸缩端安装有运动连接件21，推拉式电磁铁19的伸缩端延伸方向垂直于光线路径的方向。运动连接件21上设置有换向轮22，换向轮22上绕设有换向带23，换向带23的一端与遮光板18的一边沿连接，换向带23的另一端与壳体10连接。复位弹簧20的一端连接至遮光板18远离换向带23的边沿，复位弹簧20的另一端与壳体10连接，推拉式电磁铁19和复位弹簧20分别通过带动遮光板18移动，以使遮光板18将光线路径遮挡或打开。

在实际使用时，当推拉式电磁铁19的伸缩端向外延伸至远端时，遮光板18遮挡在光线路径上。此时，推拉式电磁铁19动作，推拉式电磁铁19的伸缩端带动遮光板18向下移动。依靠换向轮22的特性，在换向带23一端与壳体10固定的情况下，换向带23与遮光板18连接的端部能够以大于推拉式电磁铁19的伸缩速度进行运动，迅速将光线路径避让开，实现光线通路的打开。换向带23位于换向轮22两侧的部分的夹角α越小，遮光板18相对推拉式电磁铁19伸缩端的运动速度就越大，遮光板18的动作就越迅速。当换向带23位于换向轮22两侧的部分的夹角α为零度，即二者相互平行时，遮光板18的运动速度可达到推拉式电磁铁19伸缩速度的二倍。遮光板18以快于推拉式电磁铁19伸缩端的速度进行运动，加快了遮光板18的运动反应速度。同样，复位弹簧20的一端连接至遮光板18远离换向带23的边沿，复位弹簧20的另一端与壳体10固定。当推拉式电磁铁19的伸缩端反向运动时，遮光板18在复位弹簧20的作用下反向运动重新将光线遮挡。依靠换向轮22的特点，复位弹簧20拉动遮光板18的速度可以大于推拉式电磁铁19的伸缩速度，实现快速复位，将光线路径阻断。

上述遮光器14能够快速动作以阻断或打开光源发出的光。推拉式电磁铁19本身具有响应快，稳定性高的特点。再通过换向轮22，使得遮光板18能够以比推拉式电磁铁19输出端更快的速度运动，极大减少了因遮光板18的动作过程导致的加热时间精度降低的程度。其应用在材料缺陷检测领域时能够保证加热源2加热时间控制的精准性，提高了材料缺陷检测的精度。经测试，本加热灯的遮光动作迅速，能在5ms内完成遮光动作，减少90％多余光，降低多余光对检测结果的干扰。

在实际使用时，基于图5至图8所示，遮光板18远离换向带23的边沿设置有连接台27，复位弹簧20的端部与连接台27连接。同时，复位弹簧20和连接台27均具有两个，分别位于遮光板18的两侧，在保证拉拽稳定性的同时也能够避免复位弹簧20阻挡光线路径。光线从两个复位弹簧20之间的部分穿过。

进一步地，基于图5和图9所示，运动连接件21呈L形，包括边沿彼此连接的第一侧壁24和第二侧壁25。第一侧壁24与推拉式电磁铁19的伸缩端连接，遮光板18与第二侧壁25抵接。运动连接件21跟随推拉式电磁铁19的伸缩端进行运动。第二侧壁25与遮光板18之间抵接，能够提高遮光板18运动的稳定性。为了避免第一侧壁24与换向带23之间发生干涉，可以在第一侧壁24上开设避让口26，换向带23穿设过避让口26设置。

优选地，换向带23位于换向轮22两侧的部分相互平行，此时，在推拉式电磁铁19的伸缩端速度一定的情况下，遮光板18的运动速度能够达到最大，为推拉式电磁铁19的伸缩端运动速度的二倍，遮光板18的动作时间达到最短，光线通过的精度达到最大。

在本实施例中，换向轮22采用同步轮，换向带23为与同步轮匹配的同步带，以避免换向轮22与换向带23之间产生滑动摩擦，避免换向带23被磨损甚至磨断。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种材料缺陷检测仪，包括支撑结构、红外相机(1)和两组加热源(2)，所述红外相机(1)和两组所述加热源(2)均安装于所述支撑结构；

其特征在于：所述支撑结构包括支撑框架(3)和安装于所述支撑框架(3)的角度调节机构，所述角度调节机构设置有沿所述支撑框架(3)直线滑动设置的滑动件(4)，两组所述加热源(2)对称设置在所述滑动件(4)滑动轨迹的两侧，所述红外相机(1)位于两组所述加热源(2)的对称面上，所述红外相机(1)的接收端与两组所述加热源(2)的发射端朝向同一侧设置；

所述角度调节机构还包括两根分别与两组所述加热源(2)配套的连杆(5)，所述连杆(5)的一端与所述滑动件(4)铰接，所述连杆(5)的另一端与对应的所述加热源(2)铰接，所述加热源(2)与所述支撑框架(3)铰接；所述加热源(2)与所述连杆(5)的铰接处同所述加热源(2)与所述支撑框架(3)的铰接处间隔设置。

2.如权利要求1所述的材料缺陷检测仪，其特征在于：所述角度调节机构包括安装于所述支撑框架(3)的丝杠电机(6)，所述丝杠电机(6)旋合有螺母座，所述螺母座作为所述滑动件(4)，所述丝杠电机(6)的延伸方向作为所述滑动件(4)的滑动轨迹。

3.如权利要求2所述的材料缺陷检测仪，其特征在于：还包括并行设置于所述红外相机(1)的测距仪(7)，所述测距仪(7)与所述红外相机(1)的朝向相同，所述测距仪(7)与所述丝杠电机(6)信号连接。

4.如权利要求1所述的材料缺陷检测仪，其特征在于：还包括并行设置于所述红外相机(1)的彩色工业相机(8)，所述彩色工业相机(8)与所述红外相机(1)的朝向相同。

5.如权利要求1所述的材料缺陷检测仪，其特征在于：还包括分析终端(9)，所述红外相机(1)、所述角度调节机构和两组所述加热源(2)均与所述分析终端(9)连接。

6.如权利要求1所述的材料缺陷检测仪，其特征在于：所述加热源(2)为加热灯，所述加热灯包括壳体(10)，所述连杆(5)和所述支撑框架(3)均与所述壳体(10)铰接；

所述壳体(10)内依次安装有卤素灯泡(11)、菲涅尔透镜(12)、第一凸透镜(13)、遮光器(14)和第二凸透镜(15)，所述第二凸透镜(15)位于所述加热源(2)的发射端；所述卤素灯泡(11)罩设有开口朝所述菲涅尔透镜(12)方向设置的聚光灯罩(16)，所述壳体(10)内设置有位于所述第一凸透镜(13)焦点处的调光孔(17)，所述调光孔(17)位于所述第一凸透镜与所述遮光器(14)之间，所述遮光器(14)通过活动将光线路径遮挡或打开；

所述卤素灯泡(11)发出的光由聚光灯罩(16)反射聚光后通过所述菲涅尔透镜(12)形成平行光，再由所述第一凸透镜(13)聚光穿过调光孔(17)，最后由第二凸透镜(15)再次调节为平行光射出。

7.如权利要求6所述的材料缺陷检测仪，其特征在于：所述遮光器(14)包括遮光板(18)、推拉式电磁铁(19)和复位弹簧(20)；所述推拉式电磁铁(19)和所述复位弹簧(20)分别位于所述卤素灯泡(11)发出的光的光线路径的两侧；

所述推拉式电磁铁(19)与所述壳体(10)连接，所述推拉式电磁铁(19)的伸缩端安装有运动连接件(21)，所述推拉式电磁铁(19)的伸缩端延伸方向垂直于光线路径的方向；所述运动连接件(21)上设置有换向轮(22)，所述换向轮(22)上绕设有换向带(23)，所述换向带(23)的一端与所述遮光板(18)的一边沿连接，所述换向带(23)的另一端与所述壳体(10)连接；

所述复位弹簧(20)的一端连接至所述遮光板(18)远离所述换向带(23)的边沿，所述复位弹簧(20)的另一端与所述壳体(10)连接，所述推拉式电磁铁(19)和所述复位弹簧(20)分别通过带动所述所述遮光板(18)移动，以使所述遮光板(18)将光线路径遮挡或打开。

8.如权利要求7所述的材料缺陷检测仪，其特征在于：所述运动连接件(21)呈L形，包括边沿彼此连接的第一侧壁(24)和第二侧壁(25)；所述第一侧壁(24)与所述推拉式电磁铁(19)的伸缩端连接，所述遮光板(18)与所述第二侧壁(25)抵接。

9.如权利要求7所述的材料缺陷检测仪，其特征在于：所述换向带(23)位于所述换向轮(22)两侧的部分相互平行。

10.如权利要求6所述的材料缺陷检测仪，其特征在于：所述调光孔(17)为方孔。