[发明专利]通过激光超声自动检验结构的装置

说明书

技术领域

本发明涉及超声检验航空系统部件的制造质量的一般领域，特别是复 合材料的部件，具体而言，本发明涉及通过激光超声对这样的部件的材料 健康进行检验。

背景技术

目前结构组件的材料健康分析是由激光超声执行的，所述的激光超声 是一种极适合形状复杂的部件的无接触检验方法。

这里回想一下，材料健康分析在于寻找可能在材料中可能包含的缺 陷、分层、缩痕、孔隙、裂纹或其他异常，所述的材料用于制造机械部件， 特别是结构组件。

为满足高吞吐量的部件检验的需求，当前的趋势是将完整性测试的执 行交付给自动系统，即机器人。在测试大批量生产的部件的背景下，通过 机器人执行这些检查特别地使得确保从一个部件到下一个部件的测试的 优质再现性成为可能。

从结构的角度来看，这些机器人通常配备有臂，或更一般地来讲，配 备有终止于激光源的可移动附肢。特别地在检验大尺寸部件的情况下，这 些机器人还可以被配置成能够移动以将它们自己定位在部件的附近。

在某些现有装置中，待检查部件在检查期间保持在固定位置。机器人 将检查头移动越过部件，并且因此是检查头而非该部件移动。这特别是用 于测试大尺寸部件的装置的情况。

根据情况，激光源可以是固定的光束源，完整性测试因而通过移动检 查头以使其相继照亮在想要检验的部件表面上分布的一组点来执行。在这 样的配置中，部件通过操作动态模式下的机器人而被检验。因而通过相对 于待检验的表面来移动机器人或至少移动检查头来扫描表面。

可替选地，激光源也可以是移动光束源。在这第二种情况下，光源本 身配有比如镜子这样的光学装置，以在一定程度上允许所产生的激光束沿 一个或两个轴线而被偏转。因而，通过相继地将光源定位于面对部件的、 在空间上彼此隔开的各个点处，以及通过利用激光源所发射的激光束扫描 表面部分以使所述光束覆盖该部件表面的给定区域，来执行完整性测试。 检验点的数量和布置被限定成使得在测试过程中，部件的整个表面被激光 束所扫描。这样的配置被特别地用于由本申请人开发的LUCIE(激光超 声复合检查设备)系统。

相反，在其他的已有装置中，机器人包括具有固定激光束源的固定检 查头，并且待检查的部件移动且从检查头前经过。因而，是待检验部件的 移动使得检查头能够扫描全部的部件表面。在这样的装置中，部件可以例 如通过操纵臂来被移动，该操纵臂拾取部件并将其移动至面对检查头的位 置。这样的装置具有简单和鲁棒的优点，鉴于检查头保持固定，相对于同 样的激光源可移动的情况，对激光源的供电更加容易。操纵臂在这里仅用 于移动待检验的部件。如果所使用的激光源发射固定的光束，则这种简便 性可以进一步扩大。相反，为了检查整个部件，操纵臂必须能够精准地相 对于检查头定位部件且能够快速移动检查头。

虽然这两种类型的装置通常非常适合目前由机器人执行的完整性检 验类型，然而，特别是在检验的执行快速性方面或者甚至是在所执行的测 试的有效性方面，存在导致限制的情况。特别地，这样的装置通常不十分 适合具有不规则表面、或多或少被标记的凸起和/或复杂几何形状的部件 的完整性检验。

发明内容

本发明的目的是提出一种特别在航空部件的结构完整性测试的背景 下能够克服现有的自动部件检验装置的工作约束的手段，。

出于这一目的，本发明的主题是一种用于检验复合材料的部件的结构 的设备，该设备包括检查头以及操纵机器人，所述检查头包括发射至少一 激光束的源，且所述操纵机器人被配置成保持部件且相对于检查头移动所 述部件的表面，以使得所述表面能够通过由检查头所配备的源所发射的激 光束而被扫描。所述激光源包括用于沿给定的扫描轴线且以给定的扫描幅 度来扫描所发射的激光束的装置。操纵机器人被配置成能够沿着与激光束 沿其移动的轴线基本垂直的轴线而移动部件的表面。

根据可以可选地联合使用的各种布置：

–发射两个激光束的激光源，其包括能够使得两个激光束沿两条平行 轴线被扫描的装置。

–发射两个激光束的激光源，用于扫描两个激光束的装置被配置成使 得每个激光束是独立于另一激光束而被扫描的。

–操纵机器人被配置成在激光源进行每次扫描后，部件表面相对于检 查头移动，以使得接下来的扫描覆盖部件表面的尚未被扫描的区域。