[发明专利]双金属波纹复合板界面结合率无损检测装置、系统及方法

说明书

本发明属于激光超声无损检测领域，特别涉及一种双金属波纹复合板界面结合率无损检测装置、系统及方法。本发明将脉冲激光经柱面镜聚焦后在待测复合板中激发超声波，数据采集卡判定有效探测信号后保存数据，同时发送反馈信号至计算机集成控制单元。运动控制单元接收到计算机集成控制单元发出的指令后，移动超声激发及探测探头至指定位置对下一个检测点进行检测。所有位置的信号采集完毕后由相控阵成像模块对信号进行分析与处理，通过图像识别算法识别界面形貌与未结合区域，计算界面结合率。本发明实现了双金属波纹复合板界面轮廓及结合率的非接触检测，为界面信息的无损、快速获取及轧制工艺调控提供依据。

技术领域

本发明属于激光超声无损检测领域，特别涉及一种双金属波纹复合板界面结合率无损检测装置、系统及方法。

背景技术

轧制是双金属复合板最为广泛的制备方法之一，具有绿色环保、操作稳定且批量生产连续性好的优势。基于波纹型轧辊的新型轧制复合工艺将结合界面由二维平面提升至三维空间，因此相比传统平辊轧制复合工艺，不仅可以在较小的压下率下实现复合板的高强度结合，还可以有效改善板形质量、减小残余应力并大幅提高复合板的综合力学性能。

超声检测具有方向性好、可以在多种介质中传播等特点，是金属复合板界面的有效检测方法之一。国内外研究学者探讨了多种超声方法在复合材料检测中应用并取得了积极的成果，包括压电换能器超声、空气耦合超声、电磁超声等，但以上超声检测方法对于波纹辊轧制工艺制备的双金属复合板仍存在一定的检测局限，表现为：(1)波纹界面形貌连续变化，需要较高的检测空间分辨率。空气耦合超声、电磁超声的探头尺寸较大，难以实现在每个波纹周期几毫米的范围内进行小步长的相控阵检测；(2)部分波纹复合板的成品厚度相对较薄。以上三种方法激励的超声脉冲在时域上都较宽，在厚度较薄的复合板内更是受到界面的影响，使得超声信号相互混叠，难以提取超声特征信息；(3)波纹复合板的结合界面特征较为复杂。波纹界面并不是理想的正弦曲线或样条曲线，而是包含了更多的形状细节，且未结合区域的尺寸较为随机，而以上三种方法激励的超声波均为窄带，容易造成界面信息的缺失。

激光超声技术相对于传统超声检测方法具有非接触、空间分辨率高、频带宽及可达性、可检性好等优点；同时超声脉冲在时域上的宽度相比传统的压电晶片更窄，适合用于薄样品的检测。将激光超声技术与相控阵技术融合，可以同时发挥相控阵高检测灵敏度、高成像分辨率等优势，突破传统激光超声检测方式在空间型界面中的检测瓶颈，对波纹复合板的界面结合情况进行无损检测。

发明内容

针对上述问题本发明提供了一种双金属波纹复合板界面结合率的无损检测装置及检测系统和方法。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种双金属波纹复合板界面结合率的无损检测装置，包括检测平台底座、y轴导轨、y轴滑动平台、待测波纹复合板、第一z轴导轨、第二z轴导轨、第一z轴滑块、第二z轴滑块、第一x轴导轨、第二x轴导轨、第一x轴滑块、第二x轴滑块；

所述检测平台底座设有带伺服电机组成的y轴导轨，y轴导轨上设有y轴滑动平台，所述待测波纹复合板置于y轴滑动平台上；

所述第一z轴导轨与第二z轴导轨垂直设置在y轴导轨左右两侧，且固定在检测平台底座上，所述第一z轴导轨上设有第一z轴滑块，所述第一z轴滑块上水平设置有第一x轴导轨，所述第一x轴导轨上设有第一x轴滑块，所述第一x轴滑块上设有脉冲激光探头；所述第二z轴导轨上设有第二z轴滑块，所述第二z轴滑块上水平设置有第二x轴导轨，所述第二x轴导轨上设有第二x轴滑块，所述第二x轴滑块上设有超声振动探测头；

所述y轴滑动平台、第一z轴滑块、第一x轴滑块、第二z轴滑块、第二x轴滑块由不同的伺服电机驱动。

进一步，所述超声振动探测头垂直于待测波纹复合板表面，所述脉冲激光探头在Y-Z平面与超声振动探测头形成方向夹角。