[發明專利]一種工件質量損失檢測設備及工件質量損失檢測方法

有效

• 申請號: 201410735986.7
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104535577A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 張玉燕;溫銀堂;王振春;戰再吉;呂坤坤;王大正;周陽
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 許志勇

技術領域

本發明涉及質量損失檢測技術領域，尤其涉及一種針對細長工件的工件質量損失檢測設備及工件質量損失檢測方法。

背景技術

空間飛行器、核設施、壓力容器、機車等重大機械裝備可能處于極端惡劣的服役環境中，其安全與國民經濟密切相關，而材料的失效和結構的破壞會直接導致重大災難性事故。宏觀復雜結構的破壞一般起源于材料初始三維裂紋缺陷或損傷。在承受復雜載荷作用時，宏觀復雜結構表面會形成缺陷，如表面微裂紋、劃痕、缺口等。如何實現工件表面損傷質量的自動檢測成為生產研究的重要課題之一。

常見的檢測表面損傷的方法包括人工視覺檢測法、機器視覺檢測法、電學參數檢測法、激光掃描輪廓測量法、無損探傷法等。為保證產品質量并降低生產成本，很多研究人員都在致力于自動檢測技術的研究。

然而，目前現有技術中還沒有專門針對細長工件的表面質量損失檢測方法。

發明內容

本發明實施例提供一種工件質量損失檢測設備及工件質量損失檢測方法，用以解決現有技術中存在的無法針對細長工件進行表面質量損失檢測的問題。

本發明實施例提供一種工件質量損失檢測設備，包括：

載荷平臺，固定在所述載荷平臺上的型材構架，安裝在所述型材構架上且能夠在所述型材構架上移動的定位裝置，以及固定安裝在所述定位裝置上的激光掃描傳感器；

所述檢測設備還包括與所述激光掃描傳感器相連的計算機控制模塊；

所述激光掃描傳感器，用于由所述定位裝置帶動沿位于所述載荷平臺上的細長形狀的被測工件平滑移動，在移動的過程中對所述被測工件的輪廓線進行掃描，得到檢測數據，并將所述檢測數據傳輸給所述計算機控制模塊；

所述計算機控制模塊，用于基于接收的所述檢測數據確定所述被測工件的質量損失。

進一步的，所述計算機控制模塊還與所述定位裝置相連，用于在對所述被測工件進行檢測時，控制所述定位裝置帶動所述激光掃描傳感器沿所述被測工件平滑移動。

進一步的，所述計算機控制模塊，具體用于控制所述定位裝置帶動所述激光掃描傳感器沿所述被測工件勻速平滑移動；

所述激光掃描傳感器，具體用于按照預設掃描周期對所述被測工件的輪廓線進行掃描。

進一步的，所述計算機控制模塊，具體用于控制所述定位裝置帶動所述激光掃描傳感器沿所述被測工件按照預設步長平滑移動；

所述激光掃描傳感器，具體用于在所述定位裝置按照所述預設步長每移動一次，對所述被測工件的輪廓線掃描一次。

進一步的，所述型材構架具有同步帶導軌；

所述定位裝置包括滑塊，用于在所述同步帶導軌上平滑移動；

所述激光掃描傳感器固定安裝在所述滑塊上。

本發明實施例還提供一種基于上述檢測設備的工件質量損失檢測方法，包括：

所述計算機控制模塊獲取接收的所述檢測數據，所述檢測數據包括所述激光掃描傳感器沿所述被測工件平滑移動過程中，每次掃描得到的表示所述被測工件橫截面的輪廓線上各掃描點橫向位置的橫向檢測數據和縱向位置的縱向檢測數據；

基于每次掃描得到的所述各掃描點的所述橫向檢測數據和縱向檢測數據，以及每次掃描時所述定位裝置當前所在位置表示的所述被測工件橫截面的輪廓線上各掃描點沿所述被測工件方向的長度數據，確定所述被測工件表面的所述各掃描點的三維坐標；

根據所述被測工件表面的所述各掃描點的三維坐標，確定所述被測工件的表面損失體積；

基于所述被測工件的所述表面損失體積和所述被測工件的材料密度，確定所述被測工件的質量損失。

進一步的，根據所述被測工件表面的所述各掃描點的三維坐標，確定所述被測工件的表面損失體積，具體包括：

根據表示所述被測工件表面的所述各掃描點的高度的Z坐標，構建Z坐標的m*n階的數據矩陣，其中，m為每次掃描的掃描點的數量，n為掃描的次數；

使用邊緣檢測算法，對構建的所述數據矩陣表示的灰度圖像進行邊緣檢測，確定所述被測工件的損傷區域；

根據所述被測工件表面的所述損傷區域內的各掃描點的三維坐標，確定所述被測工件的表面損失體積。

進一步的，根據所述被測工件表面的所述損傷區域內的各掃描點的三維坐標，確定所述被測工件的表面損失體積，具體包括：

采用如下公式確定所述被測工件表面的所述損傷區域中第j列的基準：