一种车辆悬架结构缺陷检测系统及检测方法与流程

本发明涉及车辆领域，更具体地，涉及一种车辆悬架结构缺陷检测系统及检测方法。

背景技术：

2014年10月17日，质检总局网站发布公告称，针对某汽车后轴纵臂断裂问题，相关汽车厂家在全国共计召回581090左右相关车辆。“断轴门”事件不仅给该相关汽车厂家带来了巨大的经济损失，对于公司和品牌形象也构成了重大影响。

追根溯源，除了本身设计缺陷外，汽车领域普遍缺乏对于悬架系统等重要零部件的缺陷检测流程，尤其在售后维修保养服务中更是缺乏持续的检测和追踪，导致不能及时发现疲劳裂纹等缺陷的发生，无法将风险规避在萌芽阶段，最终酿成重大事故和损失，而传统检测方法存在着结构复杂，精确度不高等方面的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种车辆悬架结构缺陷检测系统。

本发明还提供一种车辆悬架结构缺陷检测方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明第一方面实施例的车辆悬架结构缺陷检测系统包括：

扫描执行系统，所述扫描执行系统用于扫描车辆悬架结构表面以选取激光源点和测量点；

激光超声激发装置，所述激光超声激发装置用于发射激光束并在所述悬架结构表面激励出声表面波；

激光超声测量装置，所述激光超声测量装置用于测量在所述车辆悬架结构表面产生的声表面波并输出声表面波测量信号；

信号处理器，所述信号处理器接收所述声表面波测量信号并对其进行处理后输出垂直位移信号；

计算机，所述计算机分别与所述扫描执行系统和所述信号处理器相连以控制所述扫描执行系统工作。

进一步地，所述激光超声激发装置为脉冲激发器。

进一步地，所述激光超声测量装置为激光干涉仪。

进一步地，车辆悬架结构缺陷检测系统还包括：触发源，所述触发源触发所述激光超声激发装置发出激光束的同时，并将同步触发信号发送给所述信号处理器以接收由所述激光超声测量装置测量得到的声表面波并对其进行处理后输出垂直位移信号的时域信号。

进一步地，车辆悬架结构缺陷检测系统还包括：数据采集卡和数字示波器，所述数据采集卡接收所述触发源发出的同步触发信号以及所述信号处理器所接收的声表面波，并将所述信号处理器处理后的垂直位移信号的时域信号输出至所述计算机，所述数字示波器用于声表面波的存储、显示和处理。

进一步地，车辆悬架结构缺陷检测系统还包括：机器人，所述机器人与所述计算机相连，所述计算机控制所述机器人使所述激光束对准所述悬架结构。

根据本发明第二方面实施例的一种车辆悬架结构缺陷检测方法，包括以下步骤：

S1.用扫描执行系统在悬架结构表面确定激光源点和测量点；

S2.使用激光超声激发装置对准所述激光源点发射激光以在所述悬架结构的表面激励出声表面波；

S3.使用激光超声测量装置测量所述声表面波并输出声表面波测量信号；

S4.通过信号处理器采集所述声表面波测量信号并进行处理，输出垂直位移信号的时域信号；

S5.显示所述垂直位移信号的时域信号，并据此判断所述悬架结构是否存在缺陷。

进一步地，所述激光超声测量装置为激光干涉仪，所述激光干涉仪发射激光束，所述激光束经分光器分为参考光和测量光，所述测量光到达结构表面并将结构表面由所述声表面波引起的表面微位移调制到所述测量光中，将所述测量光与所述参考光进行对比分析以将所述表面微位移信息进行解调，由此获得所述声表面波测量信号。

进一步地，在所述步骤S3中，利用反射波测量并输出所述声表面波测量信号；在步骤S5中，通过观察所述时域信号在直达波之后是否出现反射回波来判定是否有缺陷存在。

进一步地，在所述步骤S3中，利用透射波测量并输出所述声表面波测量信号；在步骤S5中，通过观察所述时域信号的直达波峰值是否出现明显衰减来判定是否有缺陷存在。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

根据本发明实施例的车辆悬架结构缺陷检测系统，通过扫描执行系统在车辆悬架结构表面选取激光源点和测量点，激光超声激发装置和激光超声测量装置分别激励出声表面波和测量声表面波并输出声表面波测量信号，信号处理器接收声表面波测量信号并对其进行处理后输出垂直位移信号，可以实现在不拆件的情况下对悬架结构缺陷进行快速灵敏的检测，及早发现疲劳裂纹等缺陷，避免发生车轴断裂等重大事故。

附图说明

图1为根据本发明实施例的车辆悬架结构缺陷检测系统的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的车辆悬架结构缺陷检测方法的流程图；

图3为根据本发明实施例的车辆悬架结构缺陷检测方法中通过脉冲激光激发声表面波及测量示意图；

图4为根据本发明实施例的车辆悬架结构缺陷检测方法中声表面波遇裂纹缺陷后的反射波时域信号的示意图；

图5为根据本发明实施例的车辆悬架结构缺陷检测方法中声表面波遇裂纹缺陷后的透射波时域信号的示意图。

附图标记：

车辆悬架结构缺陷检测系统100；

激光超声激发装置10；

激光超声测量装置20；

信号处理器30；数据采集卡31；数字示波器32；

计算机40；

信号处理器50；

机器人60；

触发源70。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的车辆悬架结构缺陷检测系统100。

如图1所示，根据本发明实施例的车辆悬架结构缺陷检测系统100包括扫描执行系统、激光超声激发装置10、激光超声测量装置20、信号处理器30和计算机40。

具体而言，扫描执行系统用于扫描车辆悬架结构表面以选取激光源点和测量点，激光超声激发装置10用于发射激光束并在悬架结构表面激励出声表面波，激光超声测量装置20用于测量在车辆悬架结构表面产生的声表面波并输出声表面波测量信号，信号处理器30接收声表面波测量信号并对其进行处理后输出垂直位移信号，计算机40分别与扫描执行系统和信号处理器30相连以控制扫描执行系统工作。

换言之，车辆悬架结构缺陷检测系统100主要由扫描执行系统、激光超声激发装置10、激光超声测量装置20、信号处理器30和计算机40组成。其中，扫描执行系统用于扫描车辆悬架结构表面，并在车辆悬架结构表面选取激光源点和测量点，激光超声激发装置10用于发射激光束并在悬架结构表面激励出声表面波，激光超声测量装置20用于测量在车辆悬架结构表面产生的声表面波，主要测量激光源点和测量点的声表面波并输出声表面波测量信号，信号处理器30接收声表面波测量信号并对其进行处理后输出垂直位移信号，计算机40分别与扫描执行系统和信号处理器30相连，工作人员通过操作计算机40控制扫描执行系统工作，同时计算机40可以输出测量结果。

由此，根据本发明实施例的车辆悬架结构缺陷检测系统100，通过扫描执行系统在车辆悬架结构表面选取激光源点和测量点，激光超声激发装置10和激光超声测量装置20分别激励出声表面波和测量声表面波并输出声表面波测量信号，信号处理器30接收声表面波测量信号并对其进行处理后输出垂直位移信号，可以实现在不拆件的情况下对悬架结构缺陷进行快速灵敏的检测，及早发现疲劳裂纹等缺陷，避免发生车轴断裂等重大事故。

根据本发明的一些具体实施例，激光超声激发装置10为脉冲激发器，脉冲激光作为声表面波的激励源，激光脉冲加载在悬架结构表面，部分激光能量被结构吸收转化为热能，根据热弹耦合理论，内部的温度不平衡区域将产生热膨胀引起应力分布，即温度场产生的热膨胀应力是声表面波的激励源。具体的，脉冲激光器发射一定脉宽、脉冲能量和重复频率的激光脉冲，并通过光纤传输到末端检测头，经其内部聚焦透镜聚焦以后照射到汽车悬架结构表面，产生热弹效应激发出声表面波，不需要拆卸零件，操作方便。

根据本发明的一个具体实施例，激光超声测量装置20为激光干涉仪，激光干涉仪发射的连续激光经分光器分为两束，一束作为参考光，另一束用于测量，测量光经光纤传输、透镜聚焦到达结构表面，此时结构表面的声表面波引起的表面微位移调制到测量光中，测量光与参考光进行对比分析将位移信息解调，由此获得声表面波测量信号，激光干涉仪可以在不拆件情况下对悬架结构缺陷进行快速在线检测，测量精度高。

在本发明的一个具体实施例中，车辆悬架结构缺陷检测系统100还包括触发源70，如图1所示，触发源70触发激光超声激发装置10发出激光束，同时，将同步触发信号发送给信号处理器50以接收由激光超声测量装置20测量得到的声表面波并对其进行处理后输出垂直位移信号的时域信号。

根据本发明的一个实施例，车辆悬架结构缺陷检测系统100还包括数据采集卡31和数字示波器32，如图1所示，数据采集卡31接收触发源70发出的同步触发信号以及信号处理器50所接收的声表面波，数据采集卡31和计算机40相连，并将信号处理器50处理后的垂直位移信号的时域信号输出至计算机40，数字示波器32具有多种分析功能，主要用于声表面波的存储、显示和处理，使用方便，结果直观。

可选地，车辆悬架结构缺陷检测系统100还包括机器人60，机器人60与计算机40相连，计算机40控制机器人60使激光束对准悬架结构，操作方便，结果精确。

总而言之，根据本发明实施例的车辆悬架结构缺陷检测系统100，通过扫描执行系统在车辆悬架结构表面选取激光源点和测量点，激光超声激发装置10和激光超声测量装置20分别激励出声表面波和测量声表面波并输出声表面波测量信号，信号处理器30接收声表面波测量信号并对其进行处理后输出垂直位移信号，可以实现在不拆件的情况下对悬架结构缺陷进行快速灵敏的检测，及早发现疲劳裂纹等缺陷，避免发生车轴断裂等重大事故。

如图2所示，根据本发明实施例的车辆悬架结构缺陷检测方法，包括以下步骤：

S1.用扫描执行系统在悬架结构表面确定激光源点和测量点；

S2.使用激光超声激发装置10对准激光源点发射激光以在悬架结构的表面激励出声表面波；

S3.使用激光超声测量装置20测量声表面波并输出声表面波测量信号；

S4.通过信号处理器30采集声表面波测量信号并进行处理，输出垂直位移信号的时域信号；

S5.显示垂直位移信号的时域信号，并据此判断悬架结构是否存在缺陷。

根据本发明的一个实施例，激光超声测量装置20为激光干涉仪，激光干涉仪发射激光束，激光束经分光器分为参考光和测量光，测量光到达结构表面并将结构表面由声表面波引起的表面微位移调制到测量光中，将测量光与参考光进行对比分析以将表面微位移信息进行解调，由此获得声表面波测量信号。

根据本发明的一个具体实施例，在步骤S3中，利用反射波测量并输出声表面波测量信号；在步骤S5中，通过观察时域信号在直达波之后是否出现反射回波来判定是否有缺陷存在。

在另一个具体实施例中，在步骤S3中，利用透射波测量并输出声表面波测量信号；在步骤S5中，通过观察时域信号的直达波峰值是否出现明显衰减来判定是否有缺陷存在。

所谓反射法检测，是指通过观察时域信号在直达波之后是否出现反射回波来判定是否有缺陷存在。反射回波的峰值高低反映裂纹缺陷的深浅，峰值越高则裂纹越深。

所谓透射法检测，是指通过观察时域信号的直达波峰值是否出现明显衰减来判定是否有缺陷存在。直达波的峰值衰减程度反映裂纹缺陷的深浅，衰减越严重则裂纹越深。

具体而言，如图3所示，图中A、B两点分别是反射波和透射波的测量点。图4和图5分别为声表面波遇裂纹缺陷后的反射波时域信号与透射波时域信号示意图。

图4中虚线代表没有裂纹时测得的声表面波时域信号，虚线出现了3个明显的峰值，依次为声表面波直接由激发点传播到探测点的直达波，声表面波分别向左和向右传播时遇到左、右边界之后的反射波，对比发现，声表面波遇到裂纹后会出现一个明显的反射回波。图5中透射波的波形则比原始波形在幅值上有很大的衰减。由此，便得到了基于反射波和透射波的结构表面裂纹激光声表面波检测方法，包括反射法检测和透射法检测。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。