一種蜂窩芯-蒙皮連接質(zhì)量光成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種蜂窩芯-蒙皮連接質(zhì)量光成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]蜂窩結(jié)構(gòu)是航空航天等普遍采用的一種輕質(zhì)多功能結(jié)構(gòu)，通常采用膠接和焊接等連接工藝制造成各種各樣的蜂窩結(jié)構(gòu)，特別是多層蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)，已成為航空領(lǐng)域的一種非常新穎的多功能結(jié)構(gòu)，為了確保多層蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，需要對(duì)其膠接質(zhì)量進(jìn)行無損檢測(cè)。目前主要采用的檢測(cè)方法有:(I)聲阻/聲振檢測(cè)方法，其主要不足是:a)因難以形成有效的聲振激勵(lì)信號(hào)，所以造成對(duì)多層蜂窩結(jié)構(gòu)的內(nèi)層蒙皮-蜂窩芯膠接質(zhì)量檢測(cè)困難，使得超聲入射信號(hào)無法從不可接近區(qū)一側(cè)進(jìn)入被檢測(cè)件內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)。(如圖1中的不可接近結(jié)構(gòu)區(qū))b)對(duì)制造工序間一側(cè)為開口的蜂窩-蒙皮的膠接質(zhì)量不能檢測(cè)；(2)超聲檢測(cè)方法，其主要不足是:a)因聲波在多層膠接結(jié)構(gòu)中的聲衰減十分劇烈，造成對(duì)多層蜂窩結(jié)構(gòu)的內(nèi)層蒙皮-蜂窩芯膠接質(zhì)量檢測(cè)困難，b)因需要耦合劑等原因，不能用于制造工序現(xiàn)場(chǎng)的蒙皮-蜂窩芯膠接質(zhì)量檢測(cè)，進(jìn)而對(duì)制造工序間一側(cè)為開口的蜂窩-蒙皮的膠接質(zhì)量不能檢測(cè)；(3)X_射線檢測(cè)方法，其主要不足是:a)對(duì)蒙皮/蜂窩芯連接界面的缺陷不靈敏，而且多層蜂窩內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，得不到有效的影像，從而難以進(jìn)行缺陷的判別;b)因需要從兩側(cè)接近被檢測(cè)蜂窩結(jié)構(gòu)、嚴(yán)格的射線防護(hù)等原因，不能用于制造工序現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)多層蜂窩結(jié)構(gòu)膠接工序特點(diǎn)，提出一種從蜂窩芯一側(cè)檢測(cè)蜂窩芯-蒙皮連接質(zhì)量的光成像方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，蜂窩芯-蒙皮連接質(zhì)量光成像所用的光成像檢測(cè)系統(tǒng)由光學(xué)透鏡單元、傳輸光路、光信號(hào)發(fā)-收單元、光圖像顯示單元和存儲(chǔ)記錄單元組成，光學(xué)透鏡單元與傳輸光路的一端連接，傳輸光路的另一端與光信號(hào)發(fā)-收單元的輸出/輸入端連接，光信號(hào)發(fā)-收單元與光圖像顯示單元通過內(nèi)部總線連接，同時(shí)，光信號(hào)發(fā)-收單元通過內(nèi)部存儲(chǔ)接口與存儲(chǔ)記錄單元連接，處理后的光信息檢測(cè)結(jié)果通過光圖像顯示單元進(jìn)行成像顯示，并通過存儲(chǔ)記錄單元進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果圖像存儲(chǔ)和輸出；
[0005]光成像的過程是將來自光信號(hào)發(fā)-收單元的入射光I1通過透鏡單元中的發(fā)-收鏡頭從蜂窩芯開口一側(cè)照射到蜂窩芯的下端與蒙皮的上表面，并在蒙皮的上表面產(chǎn)生反射和散射光，所產(chǎn)生的反射光Ir，同時(shí)通過發(fā)-收鏡頭接收反射光Ir，經(jīng)傳輸光路送至光信號(hào)發(fā)-收單元，并在光圖像顯示單元的顯示屏上實(shí)時(shí)成像顯示。
[0006]傳輸光路選用柔性光纖構(gòu)成，其長度在500-7000_范圍內(nèi)選擇。
[0007]發(fā)-收鏡頭的直徑在3-10mm范圍內(nèi)選擇。
[0008]根據(jù)被檢測(cè)蜂窩芯的芯格尺寸和高度，選擇光學(xué)透鏡單元中的發(fā)-收鏡頭(Ia)的焦距、焦斑和幾何外形尺寸Φ g，并滿足下列條件:
[0009]0.4Φο< Φ8<0.8Φο (I)
[0010]式中，φ。——為蜂窩芯(6)的內(nèi)切圓的直徑。
[0011]光圖像顯示單元選用具有IXD或者TFT光圖像顯示功能的微型平板顯示器構(gòu)成，其顯示分辨率不低于1024X768個(gè)像素。
[0012]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，本發(fā)明針對(duì)多層蜂窩結(jié)構(gòu)膠接工序特點(diǎn)，基于入射光在蜂窩芯-蒙皮連接部位反射形成的光信息，通過光成像的方法，判別其膠接質(zhì)量，進(jìn)行多層蜂窩結(jié)構(gòu)工序間的蜂窩芯-蒙皮膠接質(zhì)量評(píng)判。通過選用發(fā)-收鏡頭的焦距、焦斑和外形尺寸、柔性光纖的長度，可用于不同規(guī)格蜂窩、不同制造工序現(xiàn)場(chǎng)的蜂窩芯-蒙皮連接質(zhì)量的光成像檢測(cè)。采用本發(fā)明可以非常清晰地檢出蜂窩芯/蒙皮膠接區(qū)的出膠情況、膠膜分布、膠膜連接角、缺膠等反映蜂窩芯/蒙皮膠接質(zhì)量的異常變化情況，大大提高了多層蜂窩結(jié)構(gòu)工序間的蜂窩芯-蒙皮膠接質(zhì)量的可檢性。本發(fā)明利用入射光束從開口蜂窩芯一側(cè)入射，基于在蜂窩芯-蒙皮連接部位反射形成的光信息，通過光成像，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多層蜂窩結(jié)構(gòu)工序間的蜂窩芯-蒙皮膠接質(zhì)量檢測(cè)，提高蜂窩芯-蒙皮膠接質(zhì)量可檢性。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)還存在于，
[0013]1.采用光學(xué)成像方法，不需要耦合劑，從蜂窩芯一側(cè)即可實(shí)現(xiàn)蜂窩芯-蒙皮膠接質(zhì)量的快速無損檢測(cè)，大大地提高了單蒙皮結(jié)構(gòu)中的蜂窩芯-蒙皮膠接質(zhì)量的可檢性。
[0014]2.根據(jù)不同深度或高度和規(guī)格的蜂窩芯，選用不同規(guī)格的光學(xué)透鏡探頭，即可實(shí)現(xiàn)從蜂窩芯一側(cè)即可實(shí)現(xiàn)蜂窩芯-蒙皮膠接質(zhì)量的快速無損檢測(cè)。
[0015]3.檢測(cè)結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)成像顯示，非常直觀，且可以形成視頻和圖像存儲(chǔ)記錄。
[0016]4.基于所獲取的實(shí)時(shí)光學(xué)圖像，可以非常容易地對(duì)蜂窩芯-蒙皮膠接情況和膠接狀態(tài)、膠接質(zhì)量進(jìn)行快速無損檢測(cè)。
[0017]5.所采用的光學(xué)檢測(cè)方法對(duì)蜂窩芯-蒙皮膠接制造工序無任何額外的影響，因而，可以十分方便地用于不同多層蜂窩結(jié)構(gòu)不同制造工序間的蜂窩芯-蒙皮膠接質(zhì)量的進(jìn)行快速無損檢測(cè)，從而大大地提高了工序間的蜂窩芯-蒙皮膠接質(zhì)量可檢性。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明一種蜂窩芯-蒙皮連接質(zhì)量光成像方法原理組成。
【具體實(shí)施方式】
[0019]蜂窩芯-蒙皮連接質(zhì)量光成像方法所使用的光成像檢測(cè)系統(tǒng)由光學(xué)透鏡1、傳輸光路2、光信號(hào)發(fā)-收單元3、光圖像顯示單元4和存儲(chǔ)記錄單元5組成，如圖1所示。
[0020]光學(xué)透鏡單元I與傳輸光路2的一端連接，傳輸光路2的另一端與光信號(hào)發(fā)-收單元3的輸出/輸入端連接，光信號(hào)發(fā)-收單元3與光圖像顯示單元4通過內(nèi)部總線連接，同時(shí)，光信號(hào)發(fā)-收單元3通過內(nèi)部存儲(chǔ)接口與存儲(chǔ)記錄單元5連接，處理后的光信息檢測(cè)結(jié)果通過光圖像顯示單元4進(jìn)行成像顯示，并通過存儲(chǔ)記錄單元5進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果圖像存儲(chǔ)和輸出；
[0021]來自光信號(hào)發(fā)-收單元3的入射光I1通過透鏡單元中的發(fā)-收鏡頭Ia從蜂窩芯6開口一側(cè)照射到蜂窩芯6的下端與蒙皮8的上表面，并在該上表面產(chǎn)生反射和散射光，所產(chǎn)生的反射光Ir，同時(shí)通過發(fā)-收鏡頭Ia接收Ir，經(jīng)傳輸光路2送至光信號(hào)發(fā)-收單元3，并在光圖像顯示單元4的顯示屏上實(shí)時(shí)成像顯示，
[0022]2.傳輸光路2選用柔性光纖構(gòu)成，其長度在500-7000mm范圍內(nèi)選擇。
[0023]3.發(fā)-收鏡頭Ia的直徑在3-10mm范圍內(nèi)選擇。
[0024]根據(jù)被檢測(cè)蜂窩芯6的芯格尺寸和高度，選擇光學(xué)透鏡單元I中的發(fā)-收鏡頭Ia的焦距、焦斑和幾何外形尺寸Φ g，并滿足下列條件:
[0025]0.4Φο< Φ8<0.8Φο (I)
[0026]式中，φ?！獮榉涓C芯(6)的內(nèi)切圓的直徑。
[0027]4.光圖像顯示單元4選用具有LCD或者TFT光圖像顯示功能的微型平板顯示器構(gòu)成，其顯示分辨率不低于1024 X 768個(gè)像素。
[0028]實(shí)施例
[0029]采用本發(fā)明專利，利用柔性內(nèi)窺鏡單元構(gòu)建了用于蜂窩芯-蒙皮連接質(zhì)量光成像方法中的光成像系統(tǒng)，分別對(duì)6 X 6mm、5 X 5mm、4 X 4mm等不同規(guī)格的NOMEX蜂窩芯/復(fù)合材料蒙皮、鋁蜂窩/鋁蒙皮膠接結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系列的實(shí)際檢測(cè)應(yīng)用，其中，復(fù)合材料蜂窩結(jié)構(gòu)的大小在100 X 100mm—300 X 5000mm不等，可以非常清晰地再現(xiàn)蜂窩芯/蒙皮膠接區(qū)的出膠情況、膠膜分布、膠膜連接角、缺膠等反映蜂窩芯/蒙皮膠接質(zhì)量的異常變化情況，取得了很好的實(shí)際檢測(cè)效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蜂窩芯-蒙皮連接質(zhì)量光成像方法，其特征是，蜂窩芯-蒙皮連接質(zhì)量光成像所用的光成像檢測(cè)系統(tǒng)由光學(xué)透鏡單元(I)、傳輸光路(2)、光信號(hào)發(fā)-收單元(3)、光圖像顯示單元(4)和存儲(chǔ)記錄單元(5)組成，光學(xué)透鏡單元(I)與傳輸光路(2)的一端連接，傳輸光路(2)的另一端與光信號(hào)發(fā)-收單元(3)的輸出/輸入端連接，光信號(hào)發(fā)-收單元(3)與光圖像顯示單元(4)通過內(nèi)部總線連接，同時(shí)，光信號(hào)發(fā)-收單元(3)通過內(nèi)部存儲(chǔ)接口與存儲(chǔ)記錄單元(5)連接，處理后的光信息檢測(cè)結(jié)果通過光圖像顯示單元(4)進(jìn)行成像顯示，并通過存儲(chǔ)記錄單元(5)進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果圖像存儲(chǔ)和輸出； 光成像的過程是將來自光信號(hào)發(fā)-收單元(3)的入射光I1通過透鏡單元中的發(fā)-收鏡頭(Ia)從蜂窩芯(6)開口一側(cè)照射到蜂窩芯(6)的下端與蒙皮(8)的上表面，并在蒙皮(8)的上表面產(chǎn)生反射和散射光，所產(chǎn)生的反射光Ir，同時(shí)通過發(fā)-收鏡頭(Ia)接收反射光Ir，經(jīng)傳輸光路(2)送至光信號(hào)發(fā)-收單元(3)，并在光圖像顯示單元(4)的顯示屏上實(shí)時(shí)成像顯示。2.根據(jù)權(quán)利I所描述的一種蜂窩芯-蒙皮連接質(zhì)量光成像方法，其特征是，傳輸光路(2)選用柔性光纖構(gòu)成，其長度在500-7000_范圍內(nèi)選擇。3.根據(jù)權(quán)利I所描述的一種蜂窩芯-蒙皮連接質(zhì)量光成像方法，其特征是，發(fā)-收鏡頭(Ia)的直徑在3-10mm范圍內(nèi)選擇。4.根據(jù)權(quán)利I所描述的一種蜂窩芯-蒙皮連接質(zhì)量光成像方法，其特征是，根據(jù)被檢測(cè)蜂窩芯(6)的芯格尺寸和高度，選擇光學(xué)透鏡單元(I)中的發(fā)-收鏡頭(Ia)的焦距、焦斑和幾何外形尺寸，并滿足下列條件: 0.4Φο< Φ8<0.8Φο (I) 式中，φ?！獮榉涓C芯(6)的內(nèi)切圓的直徑。5.根據(jù)權(quán)利I所描述的一種蜂窩芯-蒙皮連接質(zhì)量光成像方法，其特征是，光圖像顯示單元(4)選用具有LCD或者TFT光圖像顯示功能的微型平板顯示器構(gòu)成，其顯示分辨率不低于1024 X 768個(gè)像素。
【專利摘要】本發(fā)明屬于無損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種蜂窩芯-蒙皮連接質(zhì)量光成像方法。光成像的過程是將來自光信號(hào)發(fā)-收單元的入射光Ii通過透鏡單元中的發(fā)-收鏡頭從蜂窩芯開口一側(cè)照射到蜂窩芯的下端與蒙皮的上表面，并在蒙皮的上表面產(chǎn)生反射和散射光，所產(chǎn)生的反射光Ir，同時(shí)通過發(fā)-收鏡頭接收反射光Ir，經(jīng)傳輸光路送至光信號(hào)發(fā)-收單元，并在光圖像顯示單元的顯示屏上實(shí)時(shí)成像顯示。本發(fā)明針對(duì)多層蜂窩結(jié)構(gòu)膠接工序特點(diǎn)，基于入射光在蜂窩芯-蒙皮連接部位反射形成的光信息，判別其膠接質(zhì)量，進(jìn)行多層蜂窩結(jié)構(gòu)工序間的蜂窩芯-蒙皮膠接質(zhì)量評(píng)判。
【IPC分類】G01N21/88
【公開號(hào)】CN105510345
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510884278
【發(fā)明人】劉松平, 劉菲菲, 傅天航, 李樂剛
【申請(qǐng)人】中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月4日