一种增材制造曲面构件电磁热成像检测装置的制作方法

本技术涉及无损检测，尤其涉及一种增材制造曲面构件电磁热成像检测装置。

背景技术：

1、飞机结构复杂曲面特征常见于铰链臂、加强框、工字梁、角盒以及接头等构件中。曲面构件在制造和使用过程中容易产生应力集中区域并导致不连续性缺陷。特别是经过仿生、拓扑及一体化优化设计后的增材制造金属构件，往往具有复杂形状曲面结构特征，曲面构件在成形过程中容易出现翘曲变形及冶金缺陷，降低构件力学性能，影响其使用安全。为了保障飞机增材制造曲面构件的安全使用，采用可靠的无损检测技术及时检出曲面构件存在的缺陷是十分必要的。但是，由于增材制造金属构件的复杂形状曲面结构特征影响，现有无损检测技术在曲面构件的检测可达性、检测结果可靠性及缺陷量化评价方面存在不足。

2、用于复杂形状曲面构件的常规渗透检测技术仅能检测表面开口缺陷，不能检测闭合的近表面缺陷且难以进行数字化缺陷评定分析。现有光学成像检测技术仅能检测表面大尺寸宏观缺陷，难以检测表面微小缺陷及近表面缺陷。常规的超声检测和涡流检测等探头式无损检测技术存在检测效率低、缺陷检测可靠性受探头的耦合及提离效应影响大等问题。为了提高曲面构件的缺陷检测效率和检测精度，直观地给出曲面构件表层缺陷的位置、尺寸、取向及形状等信息，进而快速准确地实现曲面构件表面和近表面缺陷检测与量化评价，研发一种可用于增材制造曲面构件的新型可视化成像无损检测装置及方法已成为迫切需要。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种增材制造曲面构件电磁热成像检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了如下技术方案：

3、一种增材制造曲面构件电磁热成像检测装置，包括信号发生器、功率放大器、激励线圈、导磁模块、成像模块和检测终端；

4、所述信号发生器输出端分别与功率放大器输入端和成像模块输入端电连接；

5、所述功率放大器输出端与激励线圈输入端电连接；

6、所述激励线圈设置于导磁模块的导磁杆体上；

7、所述导磁模块与曲面构件检测面通过电磁场耦合；

8、所述成像模块输出端与检测终端输入端电连接。

9、可选的，所述信号发生器用于输出短时脉冲激励至功率放大器输入端，以及输出触发控制信号至成像模块输入端以实现外部触发及瞬时的同步图像捕捉。

10、可选的，所述激励线圈缠绕在导磁模块的两个导磁杆体上，两个导磁杆体上的两组激励线圈缠绕方向、匝数和线径均相同。

11、可选的，所述导磁模块包括两个导磁杆体和连接在导磁杆体两端的两个导磁板体，两个导磁杆体间隔设置，两个导磁板体间隔设置。

12、可选的，所述导磁模块的导磁板体包括上部结构和下部结构，所述上部结构和所述下部结构通过榫卯结构紧密连接，所述下部结构背离所述上部结构的一侧设置弧形端面，弧形端面与曲面构件检测面的轮廓形状相匹配，导磁板体下沿的弧形端面与曲面构件检测面的间隙距离恒定。

13、可选的，所述导磁模块设置于靠近曲面构件检测面但不与检测面接触的位置，导磁模块的两个导磁杆体和两个导磁板体限定出检测区域。

14、可选的，所述成像模块包括红外热像仪、结构光模块和光学相机，所述红外热像仪、结构光模块和光学相机的固定位置、接收端朝向及成像覆盖区域均相同，所述红外热像仪、结构光模块和光学相机均固定在一个支架上，所述红外热像仪、结构光模块和光学相机三者间隔等距的位于一圆形轨迹上，所述红外热像仪、结构光模块和光学相机将所述圆形轨迹分割为三段长度相等的圆弧段。

15、可选的，所述成像模块设置于导磁模块正上方且接收端朝向及成像覆盖区域为导磁模块所限定检测区域的曲面构件检测面。

16、通过采用上述技术方案，使得本实用新型具有以下有益效果：

17、采用本实用新型的一种增材制造曲面构件电磁热成像检测装置后，通过采集增材制造曲面构件表面温度分布、几何形状和光学图像信息，建立多模态电磁热三维成像检测扫查图，可用于曲面构件表面和近表面缺陷检测，相较现有技术，该检测装置能够实现增材制造曲面构件的非接触快速高分辨率成像扫查，解决了曲面构件的弧面及曲率、检测探头的耦合及提离效应影响的难点问题，提高了曲面构件表层缺陷检测效率和检测精度，获得的多模态电磁热三维成像检测扫查图可直观地给出曲面构件表层缺陷的位置、尺寸、取向及形状等信息，有助于曲面构件表面和近表面缺陷检测及其量化评价；

18、本实用新型适用于包括但不仅限于增材制造曲面构件表层的气孔、未熔合、裂纹和夹杂物缺陷检测，适用于复杂形面不同曲率构件的外表面和内表面表层缺陷检测。本实用新型还适用于传统制造工艺金属构件或其他导电材料(如复合材料)包括但不仅限于铸件、锻件、机加件或焊接件的板材、棒材、管材及其他复杂形面构件的表面和近表面缺陷检测。

19、上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

20、本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

技术特征：

1.一种增材制造曲面构件电磁热成像检测装置，其特征在于，包括信号发生器(1)、功率放大器(2)、激励线圈(3)、导磁模块(4)、成像模块(5)和检测终端(6)；

2.根据权利要求1所述的一种增材制造曲面构件电磁热成像检测装置，其特征在于，所述信号发生器(1)用于输出短时脉冲激励至功率放大器(2)输入端，以及输出触发控制信号至成像模块(5)输入端以实现外部触发及瞬时的同步图像捕捉。

3.根据权利要求1所述的一种增材制造曲面构件电磁热成像检测装置，其特征在于，所述激励线圈(3)缠绕在导磁模块(4)的两个导磁杆体上，两个导磁杆体上的两组激励线圈(3)缠绕方向、匝数和线径均相同。

4.根据权利要求3所述的一种增材制造曲面构件电磁热成像检测装置，其特征在于，所述导磁模块(4)包括两个导磁杆体和连接在导磁杆体两端的两个导磁板体，两个导磁杆体间隔设置，两个导磁板体间隔设置。

5.根据权利要求4所述的一种增材制造曲面构件电磁热成像检测装置，其特征在于，所述导磁模块(4)的导磁板体包括上部结构和下部结构，所述上部结构和所述下部结构通过榫卯结构紧密连接，所述下部结构背离所述上部结构的一侧设置弧形端面，弧形端面与曲面构件(7)检测面的轮廓形状相匹配，导磁板体下沿的弧形端面与曲面构件(7)检测面的间隙距离恒定。

6.根据权利要求4所述的一种增材制造曲面构件电磁热成像检测装置，其特征在于，所述导磁模块(4)设置于靠近曲面构件(7)检测面但不与检测面接触的位置，导磁模块(4)的两个导磁杆体和两个导磁板体限定出检测区域。

7.根据权利要求1所述的一种增材制造曲面构件电磁热成像检测装置，其特征在于，所述成像模块(5)包括红外热像仪、结构光模块和光学相机，所述红外热像仪、结构光模块和光学相机的固定位置、接收端朝向及成像覆盖区域均相同，所述红外热像仪、结构光模块和光学相机均固定在一个支架上，所述红外热像仪、结构光模块和光学相机三者间隔等距的位于一圆形轨迹上，所述红外热像仪、结构光模块和光学相机将所述圆形轨迹分割为三段长度相等的圆弧段。

8.根据权利要求1所述的一种增材制造曲面构件电磁热成像检测装置，其特征在于，所述成像模块(5)设置于导磁模块(4)正上方且接收端朝向及成像覆盖区域为导磁模块(4)所限定检测区域的曲面构件(7)检测面。

技术总结
本技术公开了一种增材制造曲面构件电磁热成像检测装置，包括信号发生器、功率放大器、激励线圈、导磁模块、成像模块和检测终端；所述信号发生器输出端分别与功率放大器输入端和成像模块输入端电连接；所述功率放大器输出端与激励线圈输入端电连接；所述激励线圈同向缠绕在导磁模块上；所述导磁模块设置于靠近曲面构件检测面但不与检测面接触的位置；所述成像模块设置于导磁模块正上方且接收端朝向曲面构件检测面。本技术可用于采集曲面构件表面的温度分布、几何形状和光学图像信息，建立多模态电磁热三维成像检测扫查图，实现曲面构件表面和近表面缺陷检测，提高缺陷检测效率、检测精度和缺陷量化评价水平。

技术研发人员：高运来,刘卫,葛增如,张金玲,王裕
受保护的技术使用者：中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心
技术研发日：20230307
技术公布日：2024/1/13