本發(fā)明涉及一種原型離線編程機器人太赫茲時域光譜成像裝置及方法，用于非極性電介質材料大型異形曲面工件的無損探傷，如材質為玻璃鋼的風力發(fā)電葉片制造質量的檢測，屬于無損檢測技術領域。
背景技術：
現有太赫茲時域光譜成像技術在檢測過程中，被測工件放置在二維掃描平臺上，或者將檢測系統(tǒng)的發(fā)射器與接收器安裝在二維掃描平臺上，發(fā)射器發(fā)射太赫茲波，二維掃描平臺在二維方向上移動，進行掃描檢測，太赫茲波入射被測工件，被反射后攜帶檢測數據由接收器接收并轉換為電信號，依據時域信號及在傅里葉變換頻譜中選擇的每一個數據點的振幅或者相位進行成像，重構被測工件的空間密度分布、折射率分布和厚度分布等，完成成像檢測。所述被測工件其材質為非極性電介質材料，如樹脂基復合材料，所述工件如車身漆面，采用太赫茲時域光譜成像技術能夠實現車身漆面分層厚度檢測。理論上要求太赫茲波沿掃描點法向入射被測工件，當被測工件面形為平面，采用二維掃描平臺即可滿足該要求。如果被測工件面形為曲面，現有技術姑且將其視為平面進行檢測，但是，如此處理不僅一次檢測的檢測區(qū)域要減小，而且檢測誤差將增大。更談不上用于大型異形曲面工件的無損探傷。
與本發(fā)明相關的另一個領域的現有技術是機器人技術。機器人依路徑規(guī)劃而工作，現有機器人路徑規(guī)劃模式為示教再現方式，通過在線示教編程實現路徑規(guī)劃。但是，路徑規(guī)劃精度完全是靠示教者的目測決定，路徑規(guī)劃時間長，并且，當路徑非常復雜時，路徑規(guī)劃時間較檢測時間甚至更長。
技術實現要素：
本發(fā)明其目的在于，將太赫茲時域光譜成像技術及機器人技術引入非極性電介質材料大型異形曲面工件的無損探傷領域，同時確保檢測效率和檢測精度，為此，我們發(fā)明了一種原型離線編程機器人太赫茲時域光譜成像裝置及方法，根據被測大型異形曲面工件的表面原型，以離線編程的方式完成機器人路徑規(guī)劃，由機器人依路徑規(guī)劃控制和調整太赫茲時域光譜成像裝置中的發(fā)射器和接收器，使得太赫茲波在掃描檢測過程中始終保持在掃描點法向上。
本發(fā)明之原型離線編程機器人太赫茲時域光譜成像裝置其特征在于，如圖1所示，激發(fā)光源1通過光纖與發(fā)射器2連接，激發(fā)光源1、接收器3、控制器4分別與控制中心5電連接；控制器4還與機械手6通過電纜連接；所述發(fā)射器2和接收器3安裝在機械手6上。
本發(fā)明之原型離線編程機器人太赫茲時域光譜成像方法其特征在于：
第一步，將機械手坐標系與被測工件坐標系建立在同一坐標系下，確定機械手6在該坐標系中的具體空間位置；
第二步，獲取被測工件7表面原型的數學模型；
第三步，由控制中心5根據被測工件7的數學模型及機械手6的具體空間位置生成適合被測工件7的檢測路徑，以離線編程的方式編寫機械手運動路徑程序；
第四步，由控制中心5將所述檢測路徑的信號發(fā)送至控制器4，指令控制器4控制機械手6工作，如圖1所示，機械手6挾持發(fā)射器2和接收器3分別進行掃描檢測和接收每一個像素點的檢測信號，所述檢測信號為與被測工件7對應位置的太赫茲時域波形，并將檢測信號發(fā)送給控制中心5；
第五步，控制中心5通過每一個像素點的太赫茲時域波形進行時域或者頻域的算法計算，重構被測工件7的太赫茲時域光譜圖像，獲得檢測結果。
本發(fā)明其技術效果在于，以機械手6取代現有技術中的二維掃描平臺，檢測方式不再是二維掃描。機械手6不僅具有三維空間行動能力，而且能夠變換方位角和俯仰角。借助機械手6的所述特點，本發(fā)明根據被測工件7檢測區(qū)域表面原型以離線編程方式編制機械手路徑規(guī)劃，再以此為指令控制機械手6工作，從而使發(fā)射器2發(fā)射的太赫茲波始終沿掃描點法向入射被測工件7，消除了現有技術中存在的檢測誤差，同時，一次檢測區(qū)域能夠擴大到機械手6的工作空間，提高了檢測效率。本發(fā)明在應用機器人技術的同時，并未采用現有以示教再現方式通過在線示教編程編制路徑規(guī)，而是根據被測工件7的數學模型及機械手6的具體空間位置確定適合被測工件7的檢測路徑，因此，不僅大幅提高檢測效率，而且，能夠勝任大型異形曲面工件的無損檢測。
附圖說明
圖1是本發(fā)明之裝置總體結構示意圖及本發(fā)明之方法宏觀工況示意圖，該圖同時作為摘要附圖。
具體實施方式
本發(fā)明之原型離線編程機器人太赫茲時域光譜成像裝置其具體方案如下所述。
如圖1所示，激發(fā)光源1通過光纖與發(fā)射器2連接，激發(fā)光源1、接收器3、控制器4分別與控制中心5電連接；控制器4還與機械手6通過電纜連接；所述發(fā)射器2和接收器3安裝在機械手6上。
本發(fā)明之原型離線編程機器人太赫茲時域光譜成像方法其具體方案如下所述。
第一步，將機械手坐標系與被測工件坐標系建立在同一坐標系下，確定機械手6在該坐標系中的具體空間位置，如通過三維測量設備或者iGPS等位置傳感器確定。
第二步，獲取被測工件7表面原型的數學模型。所述數學模型為被測工件7表面原型的設計數學模型，或者由三維掃描設備獲取被測工件7表面原型的實際外形點云，再逆向設計形成的數學模型。
第三步，由控制中心5根據被測工件7的數學模型及機械手6的具體空間位置生成適合被測工件7的檢測路徑，以離線編程的方式編寫機械手運動路徑程序。進一步講，根據機械手6和被測工件7在空間中的實際相對位置關系，利用機械手的運用學約束關系以及被測工件7的三維數學模型構建三維虛擬環(huán)境；在該三維虛擬環(huán)境中，根據機械手關節(jié)坐標路徑數據，實現包括機械手旋轉、縮放、移動在內的基本三維視覺控制；在三維虛擬環(huán)境中，根據機械手與被測工件的相對位置數據，以人機交互方式設置機械手坐標系與用戶坐標系數據，將被測工件坐標系路徑數據轉換成機械手關節(jié)坐標路徑數據；根據機械手關節(jié)坐標路徑數據確定機械手運動仿真路徑，通過觀察機械手仿真動畫，檢查機械手運動仿真路徑是否出現異常，在沒有出現異常的情況下，檢測機械手運動仿真路徑的安全性，在安全性滿足條件的情況下將機械手關節(jié)坐標路徑數據轉換成相應的機械手運動路徑程序。
本步驟能夠實現機械手復雜運動路徑的編程，具有操作簡單、工作效率更高的優(yōu)點。同時能夠對機械手關節(jié)范圍、奇異位、運動空間進行自動檢查，保障機械手在工作空間范圍內從任意初始姿態(tài)自動運行到第一掃描檢測點，在生成檢測路徑過程中，通過對機械手關節(jié)坐標路徑數據的編輯和修改實現檢測姿態(tài)的調整。
第四步，由控制中心5將所述檢測路徑的信號發(fā)送至控制器4，指令控制器4控制機械手6工作，如圖1所示，機械手6挾持發(fā)射器2和接收器3分別進行掃描檢測和接收每一個像素點的檢測信號，所述檢測信號為與被測工件7對應位置的太赫茲時域波形，并將檢測信號發(fā)送給控制中心5。
第五步，控制中心5通過每一個像素點的太赫茲時域波形進行時域或者頻域的算法計算，重構被測工件7的太赫茲時域光譜圖像，獲得檢測結果。