[发明专利]一种激光超声检测装置及增材制造、检测一体设备

说明书

本发明涉及一种激光超声检测装置及增材制造、检测一体设备。该激光超声检测装置包括激光超声检测探头、激励激光器以及激光超声接收器；激光超声检测探头包括壳体、设置在壳体内的聚焦探头、反射镜、接收探头、第一透镜、第二透镜以及红外测温仪；通过采用超声波检测缺陷的同时对制件温度采用红外测温仪进行实时检测，大幅度的提升了缺陷检测的准确度。同时将该激光超声检测装置配合工业机器人、焊接机器人和焊枪实现了检测和增材制造相互独立作业，避免了相互之间的干扰。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种激光超声检测装置及增材制造、检测一体设备。

背景技术

增材制造是一种基于三维模型数据、采用与减式制造技术相反的逐层叠加的方式，结合材料来生产产品的过程，具有材料利用率高、产品制造周期短、可实现复杂结构一体化制造等优势，在航空、航天、医疗、工程机械等领域具有广阔的应用前景。

然而增材制造过程中不可避免地会产生缺陷，严重制约增材制件在上述领域的工程应用，因此亟需对增材制件的内部缺陷进行无损检测。

传统的无损检测技术，包括传统超声、工业CT、涡流、渗透等，难以满足增材制件的检测需求。

其中，涡流和渗透只能检测表面、近表面缺陷，无法检测内部缺陷；

传统超声(包括接触式超声和水浸式超声)能够检测增材制件内部缺陷，但受到内部结构复杂性的限制；

工业CT能够对增材制件进行高分辨率检测，且不受内部结构复杂性的影响，但其穿透能力有限，难以检测大尺寸制件且检测效率较低。

激光超声检测技术是一种新型的超声检测技术，采用脉冲激光器向制件表面照射激光束，在制件中激发出超声波，并通过激光干涉仪采集得到超声波信号，对超声波信号进行分析就能实现对制件缺陷的检测。激光超声检测技术具有非接触、宽频带、分辨率高的特点，能够对增材制造过程中的新成形层进行在线检测，避免了增材制造完成后复杂内部结构给无损检测带来的难题，可实现增材制件内部缺陷的全覆盖、高分辨率检测。

(1)中国专利，专利号CN 106018288 A——《激光超声在线无损检测增材制造零件的方法》公开了一种利用激光激励超声表面波幅度的变化，检测增材制造过程产生的冶金缺陷的方法。通过将检测装置安装在增材制造设备的高能束发生装置上，实现了增材制造过程中对零件缺陷的同步检测，提高了增材制造零件的可靠性。该方法能够及时检测出增材制造过程中的缺陷，避免了零件制造完成后因复杂结构带来的检测盲区，具有极强的实用性和推广价值。但该方法将检测装置安装在增材制造设备的高能束发生装置上，检测过程与增材制造过程共用一套机械运动系统，检测过程对增材制造过程存在一定的干扰。

(2)中国专利，专利号CN 108426839 A——《一种基于机械手扫查激光超声信号相关分析的增材制造构件检测方法》公开了一种基于机械手扫查激光超声信号的增材制件检测方法，包括构建机械手式激光超声自动检测系统、激光超声波信号激励及信号采集、超声波信号相异系数计算及缺陷识别定位三个步骤。通过对构件表面检测区域网格化，利用机械手式激光超声自动检测系统，依次扫查X及Y方向的超声检测信号，并进行相异系数计算，实现了增材制造构件缺陷在线快速定位，有效地提高了检测效率。但该方法及装置未考虑增材制造过程中制件温度对超声信号波速的影响，对缺陷的定位准确度有待进一步提高。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种激光超声检测装置，检测过程考虑了增材制造过程中温度对超声信号波速的影响，大幅度的提升了缺陷检测的准确度。

基于上述装置，本发明还提供了一种增材制造、检测一体设备，该设备中检测和增材制造相互独立作业，避免了相互之间的干扰。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种激光超声检测装置，其特征在于：包括激光超声检测探头、激励激光器以及激光超声接收器；