[發明專利]一種用于可回收火箭的焊接結構檢測裝置與方法

有效

• 申請號: 202210046099.3
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114322683B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 占小紅;李悅;王磊磊;趙艷秋
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F42B35/00
• 分類號: F42B35/00;F42B35/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于可回收火箭的焊接結構性能檢測裝置，其特征在于：主要包括控制系統(1)、疲勞性能檢測系統(2)和三維掃描重構及殘余應力無損檢測系統(3)；

所述控制系統(1)連接疲勞性能檢測系統(2)和三維掃描重構及殘余應力無損檢測系統(3)，用于控制各個檢測系統的運行；同時控制系統的計算機用于建立可回收火箭初次發射到回收全過程數字孿生模型，通過對比數字孿生模型及檢測數據修正模型，預測可回收火箭再次使用的焊接結構變形、缺陷及可重復使用次數；

所述疲勞性能檢測系統(2)用于檢測可回收火箭焊接結構的疲勞性能，包括傳感器(21)和數據采集系統(22)，傳感器采集的數據經數據采集系統處理后，傳送到控制系統；將采集數據與數字孿生模型數據交互，實現火箭回收過程中真實狀態的完全同步；

所述三維掃描重構及殘余應力無損檢測系統(3)用于檢測回收后火箭焊接結構的焊接變形、殘余應力及缺陷；該系統上安裝有5個固定在滑塊上方三維掃描儀(34)和5個固定在滑塊側面x衍射儀(37)，其中，4組三維掃描儀與x衍射儀安裝在可滑動的卡扣式滑塊上，便于在弧形滑軌上移動及拆卸，另外1組三維掃描儀與x衍射儀固定在滑座上；利用滑軌板(31)和滾珠(32)將弧形滑軌(38)與滑座(36)安裝在基座(33)上，三維掃描儀(34)和x衍射儀(37)檢測數據反饋到控制系統的計算機上，同步在計算機中生成火箭的模型，計算機對模型分析并得到火箭回收后焊接結構的變形數據及殘余應力；預測可重復使用的次數；

所述疲勞性能檢測系統中的傳感器分布在火箭焊接結構的關鍵部位，關鍵部位為火箭貯箱壁板連接處及劃痕或裂紋處，通過傳感器采集相關數據，經數據采集系統并將數據傳送到控制系統上，計算機識別結構部件的疲勞程度及損傷的位置。

2.根據權利要求1所述的一種用于可回收火箭的 焊接結構性能檢測裝置，其特征在于：所述三維掃描重構及殘余應力無損檢測系統的5個x衍射儀的角度可調且可在弧形滑軌上任意滑動，同時弧形滑軌可上下滑動，每個x衍射儀的最大檢測角度為60°；5個三維掃描儀為可旋轉式，可對火箭焊接結構復雜部位進行多角度掃描，將重構模型與火箭初始狀態模型進行對比，實現對火箭回收后焊接結構變形的檢測；根據所檢測火箭的尺寸選取合適數量的三維掃描重構及殘余應力無損檢測系統。

3.一種根據權利要求1所述的一種用于可回收火箭的 焊接結構性能檢測裝置的檢測方法，其特征在于，采取以下步驟：

步驟一，采用目視檢測方法對可回收火箭箭體外觀進行初步檢測，重點檢測火箭承受集中力和沖擊力的位置，觀察火箭焊接結構的表面缺陷，所述表面缺陷是劃痕或裂紋；

步驟二，將傳感器分布在火箭焊接結構的關鍵部位，利用傳感器采集相關數據，數據采集系統處理這些數據并反饋到控制系統，控制系統自動處理并以電信號的形式呈現在計算機上，分析焊接結構件的疲勞程度；

步驟三，建立可回收火箭全生命周期的數字孿生模型，將傳感器檢測數據與數字孿生模型數據交互，實現火箭回收過程中真實狀態的完全同步；

步驟四，利用三維掃描重構及殘余應力無損檢測系統對火箭焊接結構進行殘余應力無損檢測，控制系統控制弧形導軌的上下移動位置、速度及滑塊的位置，對上述目視檢測到的表面缺陷及火箭結構復雜部位進行多角度掃描；三維掃描儀及x衍射儀檢測得到的數據反饋到計算機中，同步在計算機中生成火箭的模型，計算機對模型分析并得到火箭回收后焊接結構的變形數據及殘余應力；

步驟五 ，通過對可回收火箭焊接結構檢測數據的分析，判斷可回收火箭的性能是否滿足再次使用的條件、焊接結構恢復量和可接受的標準修理類型；

步驟六 ，通過對比數字孿生模型及檢測數據修正模型，實現對可回收火箭焊接結構變形、缺陷及可重復使用次數的預測。