一種基于多軸飛行器的激光超聲檢測系統(tǒng)與方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于多軸飛行器的激光超聲檢測系統(tǒng)與方法；包括飛行器模塊、主機遙控接發(fā)裝置、處理器模塊、系統(tǒng)控制模塊、系統(tǒng)顯示模塊和超聲檢測探頭；通過將激光發(fā)射裝置搭載在可自由懸停運動的多軸飛行器上，實現(xiàn)對工業(yè)應用中環(huán)境惡劣或難以到達的檢測部位，如高溫、腐蝕性管道或復雜部件進行激光掃描，在被檢測物體表面激發(fā)出超聲波，同時，在被檢測部件的另一側放置超聲檢測探頭，接受回波并傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)對飛行器的運動、超聲的激發(fā)和缺陷信息進行處理并將信息在顯示系統(tǒng)中顯示出來，使控制者可以對整個系統(tǒng)進行實時控制。
【專利說明】
一種基于多軸飛行器的激光超聲檢測系統(tǒng)與方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及無損檢測中的激光超聲檢測領域，尤其涉及一種基于多軸飛行器的激光超聲檢測系統(tǒng)與方法。
【背景技術】
[0002]激光超聲是一種新型無損檢測方法，早期受激光器件與相關學科發(fā)展的限制，自20世紀70年代提出到80年代中期成為熱點后，未達到人們預想的應用效果。20世紀末至今，隨著激光、電子、計算機和相關學科的發(fā)展，經(jīng)過近十年的技術積累，激光超聲已從方法探索步入技術研究與開發(fā)應用階段，是傳統(tǒng)超聲檢測技術的進一步發(fā)展。
[0003]目前在很多領域都已經(jīng)初步應用了激光超聲技術，特別是越來越廣泛的應用在無損檢測領域。在惡劣環(huán)境下的無損檢測中，可以利用激光超聲的非接觸式等特點可以對材料特性在高溫輻射等惡劣環(huán)境下進行測量，也可以對材料在高溫條件下進行檢測，特別是可以應用激光無損在高壓、高濕、酸、堿或有毒以及檢測環(huán)境或被測工件存在強腐蝕性、核輻射和化學反應等環(huán)境下檢測。
[0004]激光超聲技術在高溫、核輻射等環(huán)境下成為了工業(yè)上定位、在線監(jiān)測的重要手段之一。目前激光超聲只是停留在固定位置上對工件進行檢測，檢測設備靈活性不夠，檢測過程中需要時不時移動工件以實現(xiàn)較為全面的檢測，但如果對無法移動的工件如在線的部件進行檢測則有比較大的局限性、無法全面的評估部件的狀態(tài)，可能導致錯檢、漏檢的情況發(fā)生甚至埋下安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述目前激光超聲檢測中存在的問題與缺陷，本發(fā)明提供一種基于多軸飛行器的激光超聲檢測系統(tǒng)與方法。本發(fā)明實現(xiàn)了對工業(yè)應用中環(huán)境惡劣或難以到達的檢測部位，如高溫、腐蝕性管道或復雜部件進行激光掃描，在被檢測物體表面激發(fā)出超聲波，同時，在被檢測部件的另一側放置超聲檢測探頭，接受回波并傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)對飛行器的運動、超聲的激發(fā)和缺陷信息進行處理并將信息在顯示系統(tǒng)中顯示出來，使控制者可以對整個系統(tǒng)進行實時控制。
[0006]本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn):
[0007]—種基于多軸飛行器的激光超聲檢測系統(tǒng)，包括飛行器模塊1、主機遙控接發(fā)裝置
2、處理器模塊3、系統(tǒng)控制模塊4、系統(tǒng)顯示模塊5和超聲檢測探頭6;所述超聲檢測探頭6安裝在待測部件上；
[0008]其中，所述飛行器模塊I通過其搭載的飛行器遙控接發(fā)裝置16與主機遙控接發(fā)裝置2進行信號交換，實現(xiàn)與處理器模塊3的信號連接;所述主機遙控接發(fā)裝置2、系統(tǒng)控制模塊4、系統(tǒng)顯示模塊5、超聲檢測探頭6與處理器3電訊連接；
[0009]所述處理器模塊3作為整個激光超聲檢測系統(tǒng)的核心，在激光超聲檢測系統(tǒng)運行過程中首先接收來自系統(tǒng)控制模塊4的控制信號，接著通過主機遙控接發(fā)裝置2向飛行器模塊I發(fā)出控制信號，控制飛行器模塊I的工作；同時，激光超聲檢測系統(tǒng)運行過程中，處理器模塊3實時接收飛行器模塊I發(fā)出的信息并指導檢測過程的進一步進行;處理器模塊3接收到的信息，顯示在系統(tǒng)顯示模塊5中。
[0010]所述飛行器模塊I包括由飛行機構13搭載的電源模塊11、攝像頭12、激光發(fā)射裝置14、嵌入式微處理器15、飛行器遙控接發(fā)裝置16;嵌入式微處理器15作為控制器，分別與電源模塊11、攝像頭12、飛行機構13、激光發(fā)射裝置14和飛行器遙控接發(fā)裝置16電訊連接。
[0011 ]所述系統(tǒng)控制模塊4包括飛行器控制模塊41和缺陷檢測狀態(tài)控制模塊42;根據(jù)系統(tǒng)顯示模塊5的顯示信息，操作者通過該系統(tǒng)控制模塊4對激光超聲檢測系統(tǒng)發(fā)出包括運動控制和缺陷檢測控制的控制信息，該控制信息經(jīng)過處理器3處理之后經(jīng)由主機遙控接發(fā)裝置2向飛行器模塊I發(fā)出控制信號，指導飛行器模塊I的運動和檢測。
[0012]所述系統(tǒng)顯示模塊5包括缺陷信息顯示模塊51、飛行器運行狀態(tài)顯示模塊52、激光超聲狀態(tài)顯示模塊53;
[0013]激光超聲檢測系統(tǒng)工作過程中，處理器模塊3將通過主機遙控接發(fā)裝置2接收的信號處理之后，傳輸給系統(tǒng)顯示模塊5，并結合超聲檢測探頭6傳回的缺陷信息，分別將缺陷信息、飛行器運行狀態(tài)和激光超聲檢測狀態(tài)在對應的缺陷信息顯示模塊51、飛行器運行狀態(tài)顯示模塊52、激光超聲狀態(tài)顯示模塊53中分別顯示出來。
[0014]—種基于多軸飛行器的激光超聲檢測方法如下:
[0015]步驟一;操作者根據(jù)所要檢測的部件確定好參數(shù)后，通過在系統(tǒng)控制模塊4輸入所需的控制信息，處理器模塊3接收控制信息后通過主機遙控接發(fā)裝置2向飛行器模塊I發(fā)出控制信號，控制飛行器模塊I的工作；
[0016]步驟二；飛行機構13開始工作后攜帶的攝像頭12打開實時監(jiān)控工作情況，通過飛行機構13上攜帶的飛行器遙控接發(fā)裝置16將信息返回，處理器模塊3接收到信息后將缺陷信息、飛行器運行狀態(tài)、激光超聲狀態(tài)分別顯示于系統(tǒng)顯示模塊5中相對應的子模塊中；
[0017]步驟三;操作者通過系統(tǒng)顯示模塊5獲得檢測過程的各個狀態(tài)信息后，根據(jù)檢測要求，通過系統(tǒng)控制模塊4繼續(xù)向飛行器發(fā)送指令，直至飛行器正確地完成檢測工作，從而形成一個有反饋的、閉環(huán)的控制系統(tǒng)；
[0018]步驟四；飛行器激發(fā)出超聲之后，超聲檢測探頭6接收到缺陷波并傳輸?shù)教幚砥髂K3，處理器模塊3將缺陷信息處理后傳到系統(tǒng)顯示模塊5的缺陷信息顯示模塊51中，從而得到被測部件的缺陷情況；
[0019]完成一次檢測后，操作者根據(jù)系統(tǒng)顯示模塊5上顯示的缺陷信息、飛行器運行狀態(tài)信息和激光超聲狀態(tài)信息，作出是否改變飛行器的位置對被測部件的其他位置進行檢測、召回飛行器或者完成檢測。
[0020]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術，具有如下的優(yōu)點及效果:
[0021]1.本激光超聲檢測系統(tǒng)擺脫了原有系統(tǒng)的不夠靈活的缺點，通過將激發(fā)超聲的激光發(fā)射器搭載在可自由懸停的多軸飛行器上實現(xiàn)對難以到達的被檢測部件的全面檢測。
[0022]2.本激光超聲檢測系統(tǒng)以處理器為核心，通過對控制信號的處理實現(xiàn)對飛行器的控制并實時接收系統(tǒng)工作信息顯示出來，更好的知道檢測過程的進行。
[0023]3.本激光超聲檢測系統(tǒng)將對飛行器運動的控制和激光超聲檢測控制集成于一體，實現(xiàn)對檢測過程的精準化控制。
[0024]4.本激光超聲檢測系統(tǒng)結合多軸飛行器技術與激光超聲技術，利用多軸飛行器可懸停的特點攜帶激光裝置激發(fā)超聲，同時利用多軸飛行器上的攝像頭對檢測過程進行實時監(jiān)測。
[0025]5.激光對人體有一定的危害性，本激光超聲檢測系統(tǒng)利用多軸飛行器搭載激光發(fā)射裝置減少了人體與激光接觸的可能性，提高了檢測過程的安全性。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明基于多軸飛行器的激光超聲檢測系統(tǒng)結構示意圖。
[0027]圖2是本發(fā)明基于多軸飛行器的激光超聲檢測系統(tǒng)的檢測工作流程框圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細描述。
[0029]實施例
[0030]如圖1、圖2所示。本發(fā)明公開了一種基于多軸飛行器的激光超聲檢測系統(tǒng)，包括飛行器模塊1、主機遙控接發(fā)裝置2、處理器模塊3、系統(tǒng)控制模塊4、系統(tǒng)顯示模塊5和超聲檢測探頭6;所述超聲檢測探頭6安裝在待測部件上；
[0031]其中，所述飛行器模塊I通過其搭載的飛行器遙控接發(fā)裝置16與主機遙控接發(fā)裝置2進行信號交換，實現(xiàn)與處理器模塊3的信號連接;所述主機遙控接發(fā)裝置2、系統(tǒng)控制模塊4、系統(tǒng)顯示模塊5、超聲檢測探頭6與處理器3電訊連接；
[0032]所述處理器模塊3作為整個激光超聲檢測系統(tǒng)的核心，在激光超聲檢測系統(tǒng)運行過程中首先接收來自系統(tǒng)控制模塊4的控制信號，接著通過主機遙控接發(fā)裝置2向飛行器模塊I發(fā)出控制信號，控制飛行器模塊I的工作；同時，激光超聲檢測系統(tǒng)運行過程中，處理器模塊3實時接收飛行器模塊I發(fā)出的信息并指導檢測過程的進一步進行;處理器模塊3接收到的信息，顯示在系統(tǒng)顯示模塊5中。
[0033]所述飛行器模塊I包括由飛行機構13搭載的電源模塊11、攝像頭12、激光發(fā)射裝置14、嵌入式微處理器15、飛行器遙控接發(fā)裝置16;嵌入式微處理器15作為控制器，分別與電源模塊11、攝像頭12、飛行機構13、激光發(fā)射裝置14和飛行器遙控接發(fā)裝置16電訊連接。
[0034]所述系統(tǒng)控制模塊4包括飛行器控制模塊41和缺陷檢測狀態(tài)控制模塊42;根據(jù)系統(tǒng)顯示模塊5的顯示信息，操作者通過該系統(tǒng)控制模塊4對激光超聲檢測系統(tǒng)發(fā)出包括運動控制和缺陷檢測控制的控制信息，該控制信息經(jīng)過處理器3處理之后經(jīng)由主機遙控接發(fā)裝置2向飛行器模塊I發(fā)出控制信號，指導飛行器模塊I的運動和檢測。
[0035]所述系統(tǒng)顯示模塊5包括缺陷信息顯示模塊51、飛行器運行狀態(tài)顯示模塊52、激光超聲狀態(tài)顯示模塊53;
[0036]激光超聲檢測系統(tǒng)工作過程中，處理器模塊3將通過主機遙控接發(fā)裝置2接收的信號處理之后，傳輸給系統(tǒng)顯示模塊5，并結合超聲檢測探頭6傳回的缺陷信息，分別將缺陷信息、飛行器運行狀態(tài)和激光超聲檢測狀態(tài)在對應的缺陷信息顯示模塊51、飛行器運行狀態(tài)顯示模塊52、激光超聲狀態(tài)顯示模塊53中分別顯示出來。
[0037]圖2描述了該系統(tǒng)檢測工作的一般流程框架。主機遙控接發(fā)模塊、處理器模塊3、系統(tǒng)控制模塊和超聲檢測探頭以下簡稱控制及檢測設備。
[0038]操作者首先根據(jù)檢測環(huán)境和被測工件向控制及檢測設備輸入操作指令，接著控制及檢測設備將操作指令轉(zhuǎn)換為控制信息傳輸?shù)斤w行器，指導飛行器發(fā)射激光激發(fā)超聲并打開攝像頭對檢測過程進行實時監(jiān)測，向控制及檢測設備傳回激光超聲狀態(tài)信息和飛行器狀態(tài)信息，同時控制及檢測設備中的超聲檢測探頭開始工作，將采集到的缺陷信息傳回控制及檢測設備，控制及檢測設備結合飛行器和超聲檢測探頭得到的信息返回顯示在系統(tǒng)顯示模塊上，操作者從顯示模塊中的顯示屏得到缺陷信息和狀態(tài)信息后，根據(jù)缺陷和檢測狀況可以進一步向控制及檢測設備發(fā)送操作指令，系統(tǒng)重復上述過程，直至操作者下達指令停止檢測并召回飛行器，工作完成。
[0039]具體步驟如下:
[0040]步驟一;操作者根據(jù)所要檢測的部件確定好參數(shù)后，通過在系統(tǒng)控制模塊4輸入所需的控制信息，處理器模塊3接收控制信息后通過主機遙控接發(fā)裝置2向飛行器模塊I發(fā)出控制信號，控制飛行器模塊I的工作；
[0041]步驟二；飛行機構13開始工作后攜帶的攝像頭12打開實時監(jiān)控工作情況，通過飛行機構13上攜帶的飛行器遙控接發(fā)裝置16將信息返回，處理器模塊3接收到信息后將缺陷信息、飛行器運行狀態(tài)、激光超聲狀態(tài)分別顯示于系統(tǒng)顯示模塊5中相對應的子模塊中；
[0042]步驟三;操作者通過系統(tǒng)顯示模塊5獲得檢測過程的各個狀態(tài)信息后，根據(jù)檢測要求，通過系統(tǒng)控制模塊4繼續(xù)向飛行器發(fā)送指令，直至飛行器正確地完成檢測工作，從而形成一個有反饋的、閉環(huán)的控制系統(tǒng)；
[0043]步驟四；飛行器激發(fā)出超聲之后，安裝在被測部件上的超聲檢測探頭6接收到缺陷波并傳輸?shù)教幚砥髂K3，處理器模塊3將缺陷信息處理后傳到系統(tǒng)顯示模塊5的缺陷信息顯示模塊51中，從而得到被測部件的缺陷情況；
[0044]完成一次檢測后，操作者根據(jù)系統(tǒng)顯示模塊5上顯示的缺陷信息、飛行器運行狀態(tài)信息和激光超聲狀態(tài)信息，作出是否改變飛行器的位置對被測部件的其他位置進行檢測、召回飛行器或者完成檢測。
[0045]如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。
[0046]本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種基于多軸飛行器的激光超聲檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括飛行器模塊(I)、主機遙控接發(fā)裝置(2)、處理器模塊(3)、系統(tǒng)控制模塊(4)、系統(tǒng)顯示模塊(5)和超聲檢測探頭(6);所述超聲檢測探頭(6)安裝在待測部件上； 其中，所述飛行器模塊(I)通過其搭載的飛行器遙控接發(fā)裝置(16)與主機遙控接發(fā)裝置(2)進行信號交換，實現(xiàn)與處理器模塊(3)的信號連接;所述主機遙控接發(fā)裝置(2)、系統(tǒng)控制模塊(4)、系統(tǒng)顯示模塊(5)、超聲檢測探頭(6)與處理器3電訊連接； 所述處理器模塊(3)作為整個激光超聲檢測系統(tǒng)的核心，在激光超聲檢測系統(tǒng)運行過程中首先接收來自系統(tǒng)控制模塊(4)的控制信號，接著通過主機遙控接發(fā)裝置(2)向飛行器模塊(I)發(fā)出控制信號，控制飛行器模塊(I)的工作；同時，激光超聲檢測系統(tǒng)運行過程中，處理器模塊(3)實時接收飛行器模塊(I)發(fā)出的信息并指導檢測過程的進一步進行;處理器模塊(3)接收到的信息，顯示在系統(tǒng)顯示模塊(5)中。2.根據(jù)權利要求1所述基于多軸飛行器的激光超聲檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述飛行器模塊(I)包括由飛行機構(13)搭載的電源模塊(11)、攝像頭(12)、激光發(fā)射裝置(14)、嵌入式微處理器(15)、飛行器遙控接發(fā)裝置(16);嵌入式微處理器(15)作為控制器，分別與電源模塊(11)、攝像頭(12)、飛行機構(13)、激光發(fā)射裝置(14)和飛行器遙控接發(fā)裝置(16)電訊連接。3.根據(jù)權利要求1所述基于多軸飛行器的激光超聲檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)控制模塊(4)包括飛行器控制模塊(41)和缺陷檢測狀態(tài)控制模塊(42);根據(jù)系統(tǒng)顯示模塊(5)的顯示信息，操作者通過該系統(tǒng)控制模塊(4)對激光超聲檢測系統(tǒng)發(fā)出包括運動控制和缺陷檢測控制的控制信息，該控制信息經(jīng)過處理器3處理之后經(jīng)由主機遙控接發(fā)裝置(2)向飛行器模塊(I)發(fā)出控制信號，指導飛行器模塊(I)的運動和檢測。4.根據(jù)權利要求1所述基于多軸飛行器的激光超聲檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)顯示模塊(5)包括缺陷信息顯示模塊(51)、飛行器運行狀態(tài)顯示模塊(52)、激光超聲狀態(tài)顯示模塊(53); 激光超聲檢測系統(tǒng)工作過程中，處理器模塊(3)將通過主機遙控接發(fā)裝置(2)接收的信號處理之后，傳輸給系統(tǒng)顯示模塊(5)，并結合超聲檢測探頭(6)傳回的缺陷信息，分別將缺陷信息、飛行器運行狀態(tài)和激光超聲檢測狀態(tài)在對應的缺陷信息顯示模塊(51)、飛行器運行狀態(tài)顯示模塊(52)、激光超聲狀態(tài)顯示模塊(53)中分別顯示出來。5.—種基于多軸飛行器的激光超聲檢測方法，其特征在于采用權利要求1至4中任一項所述基于多軸飛行器的激光超聲檢測系統(tǒng)實現(xiàn)，其包括如下步驟: 步驟一;操作者根據(jù)所要檢測的部件確定好參數(shù)后，通過在系統(tǒng)控制模塊(4)輸入所需的控制信息，處理器模塊(3)接收控制信息后通過主機遙控接發(fā)裝置(2)向飛行器模塊(I)發(fā)出控制信號，控制飛行器模塊(I)的工作； 步驟二；飛行機構(13)開始工作后攜帶的攝像頭(12)打開實時監(jiān)控工作情況，通過飛行機構(13)上攜帶的飛行器遙控接發(fā)裝置(16)將信息返回，處理器模塊(3)接收到信息后將缺陷信息、飛行器運行狀態(tài)、激光超聲狀態(tài)分別顯示于系統(tǒng)顯示模塊(5)中相對應的子模塊中； 步驟三；操作者通過系統(tǒng)顯示模塊(5)獲得檢測過程的各個狀態(tài)信息后，根據(jù)檢測要求，通過系統(tǒng)控制模塊(4)繼續(xù)向飛行器發(fā)送指令，直至飛行器正確地完成檢測工作，從而形成一個有反饋的、閉環(huán)的控制系統(tǒng)；步驟四；飛行器激發(fā)出超聲之后，超聲檢測探頭(6)接收到缺陷波并傳輸?shù)教幚砥髂K(3)，處理器模塊(3)將缺陷信息處理后傳到系統(tǒng)顯示模塊(5)的缺陷信息顯示模塊(51)中，從而得到被測部件的缺陷情況； 完成一次檢測后，操作者根據(jù)系統(tǒng)顯示模塊(5)上顯示的缺陷信息、飛行器運行狀態(tài)信息和激光超聲狀態(tài)信息，作出是否改變飛行器的位置對被測部件的其他位置進行檢測、召回飛行器或者完成檢測。
【文檔編號】G01N21/17GK105938087SQ201610508518
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】洪曉斌, 林曉輝
【申請人】華南理工大學