用于检测玻璃纤维和复合部件中的针孔的系统和方法

文档序号:9563248阅读:481来源:国知局
用于检测玻璃纤维和复合部件中的针孔的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及用于检测玻璃纤维和复合部件中的针孔和其他表面变形的系统和方法。
【背景技术】
[0002]玻璃纤维和复合部件在制造过程中可能产生针孔表面缺陷。这种针孔缺陷通常在部件经过高温固化之后生成,如,在热压罐(autoclave)中生成。针孔缺陷在直径上能够小到0.001英寸并因此用肉眼极难检测到。当前没有已知的无损测试技术可用于在裸露的(无覆层的)玻璃纤维和复合部件上检测针孔。在其表面具有针孔的部件已经被喷涂之后,针孔缺陷变得更容易检测,且具有针孔缺陷的覆层部件很可能会被客户拒绝。然而,喷涂之后修复部件的针孔缺陷会非常昂贵且耗时。许多玻璃纤维和复合部件通过内部蜂窝状结构形成,且针孔缺陷能够通过玻璃纤维或复合层提供比期望更高的表面气性(porosity)。
[0003]为克服对于具有针孔缺陷的玻璃纤维和复合部件的问题,通常在所有制造的玻璃纤维和复合部件上覆盖过滤类型材料。在过滤类型材料干燥后和喷涂前,以这种方式覆盖的组件还必须掺沙。不论针孔是否存在于此部件中,覆盖和掺沙每个部件的附加步骤是昂贵、耗时的,并生成非常多的化学废物。
[0004]因此,需要克服上述常规系统和方法的缺陷的系统和方法。

【发明内容】

[0005]在一个方面,一种用于检测工件表面中的缺陷的系统包括光源、至少一个光检测器、用于每个光检测器的偏光镜和处理器。光源被定位为以相对于工件表面的斜角将光引导到工件上。至少一个光检测器被定位为检测从工件反射的光并生成对应于反射光的光信号。偏光镜分别位于每个至少一个光检测器和工件之间。处理器耦合到每个至少一个光检测器以接收对应的光信号,处理器被编程为处理光信号以基于接收到的光信号的相对幅值检测工件表面中的任何缺陷。
[0006]在一个进一步实施例中,显示设备可以耦合到处理器,其中处理器还被编程为提供视频信号到显示设备,该视频信号在显示设备上显示工件和工件上检测到的任何缺陷。
[0007]在另一个进一步实施例中,打印机可以耦合到处理器,且处理器被编程为提供打印信号到打印机以提供打印输出,该打印输出显示工件和工件上检测到的任何缺陷。
[0008]在又一个进一步实施例中,打印机可以耦合到处理器并被定位为直接在工件上打印,且处理器还被编程为提供打印信号到打印机以直接在工件上打印检测到的任何缺陷的位置。
[0009]优选地,至少一个光检测器包括两个光检测器。每个光检测器可以进一步是摄像机。每个摄像机可以优选是光场摄像机。此外,光源可以是定向线性光源。
[0010]在另一个方面,一种用于检测工件表面中的缺陷的系统包括扫描头和处理器。扫描头可以位于传送机带上并包括光源、至少一个光检测器和用于每个光检测器的偏光镜。光源被定位为以相对于工件表面的斜角将光引导到工件上。至少一个光检测器被定位为检测从工件反射的光并生成对应于反射光的光信号。偏光镜分别位于每个至少一个光检测器和工件之间。处理器耦合到每个至少一个光检测器以接收对应的光信号。处理器被编程为处理光信号以基于接收到的光信号的相对幅值检测工件表面中的任何缺陷。传送机带用于将工件定位在扫描头下方。
[0011]在一个进一步实施例中,显示设备可以耦合到处理器,且处理器还被编程为提供视频信号到显示设备,该视频信号在显示设备上显示工件和工件上检测到的任何缺陷。
[0012]在另一个进一步实施例中,打印机可以耦合到处理器,且处理器还被编程为提供打印信号到打印机以提供打印输出,该打印输出显示工件和工件上检测到的任何缺陷。
[0013]在又一个进一步实施例中,打印机可以耦合到处理器并被定位为在工件经过传送机带上的扫描头下方之后,直接在工件上打印,其中处理器还被编程为提供打印信号到打印机以直接在工件上打印检测到的任何缺陷的位置。
[0014]优选地,至少一个光检测器包括两个光检测器。每个光检测器可以进一步是摄像机。每个摄像机可以优选是光场摄像机。此外,光源可以是定向线性光源。
[0015]在又一个方面,一种检测工件上的缺陷的方法。光以相对于工件表面的斜角被引导到工件上。从工件反射的光通过偏光镜被至少一个光检测器检测。对应于检测到的反射光的光信号在每个至少一个光检测器中生成。最后,来自每个至少一个光检测器的光信号在处理器中处理以基于接收到的光信号的相对幅值检测工件表面中的任何缺陷。在一个进一步实施例中,在耦合到处理器的显示设备上提供视频显示器,其显示工件中检测到的每个缺陷的位置。在另一个进一步实施例中,在打印机上提供打印输出,该打印机耦合到处理器,该打印输出显示工件中检测到的每个缺陷的位置。在又一个进一步实施例中,工件中检测到的每个缺陷的位置经由耦合到处理器的打印机直接打印在工件上。
[0016]已经讨论的上述特征、功能和优点能够在各种实施例中独立实现或可以在其他实施例中组合,其进一步细节能够参考下列描述和附图。
【附图说明】
[0017]下文通过示例给出【具体实施方式】但并不旨在将本发明仅限制于此,结合附图将最好地理解本发明,其中:
[0018]图1的方框图示出根据本公开的一个方面光如何被受测部件的表面反射;
[0019]图2是根据本公开的表面缺陷检测系统的第一实施例的方框图;
[0020]图3是根据本公开的表面缺陷检测系统的第二实施例的方框图;和
[0021]图4是根据本公开的系统的实施例的操作流程图。
【具体实施方式】
[0022]在本公开中,整个附图中相同的附图标记指代相同的元素,其中附图示出本公开的各种示例实施例。
[0023]现在参考图1,受测部件100可以包括壳体部分102和内核部分101。例如,部件100可以是外部面板。内核部分101可以提供结构支撑而壳体部分102 (其为外层)可以提供内核部分的保护以使其免于外界环境影响(如潮湿)。壳体部分102可以用玻璃纤维或复合材料构成,如上所述,在高温固化期间,玻璃纤维或复合材料可能产生针孔或其他表面缺陷。在图1中,三个针孔103被示出在壳体部分102内(但未按比例)。明显看到,针孔103a、103b、103c能够减弱结构完整性(至少相对于气孔),即使这种针孔相当小(在直径上小到0.001英寸)。因此,本公开提供用于检测和标记针孔103a、103b、103c的非接触系统和方法,以致只有实际上具有针孔或其他表面缺陷的测试部件100需要修复。通过消除用于每个部件的常规覆盖步骤和必要的后续掺沙步骤,能够实现明显的费用节省。此外,还能够实现显著减少甚至消除通过掺沙步骤生成的废品,这极大地减少危险化学品的使用和随后的部件制造过程的环境影响。
[0024]本文公开的系统应用成像技术来识别玻璃纤维或复合部件(本文中统称为工件)中的针孔。系统包括以固定斜角将光(由光束104a、104b示出)引导到部件100上的光源(图1中未示出)。摄像机106被定位为接收通过偏振滤光器105的反射光束。虽然出于说明目的图1仅示出单个摄像机106,如下所述,优选使用两个摄像机获得部件100的立体图像以用于小针孔的精确检测。系统将高强度定向光引导到受测部件100上并用摄像机106和相关的偏振滤光器105监测从部件100反射的光。优选地,单个摄像机或多个摄像机106是光场摄像机以获得更大的场深度以及获得更精确的结果。如图1所示,当具有均匀强度的漫射光(即,光束104a)以特定角度照射在部件表面上时,光以表面粗糙度成比例的散射(如光束104b变成光束104c、104d、104e)。因此,当壳体部分102表面上存在针孔103a时,光将从针孔103a散射,这不同于从壳体部分102的光滑表面的散射,并
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