在这篇名为《机器人辅助激光超声检测系统及参量匹配方法》的研究论文中,作者孙广开、曲道明、周正千主要针对飞行器复合材料构件的非接触、高精度无损检测问题,提出了一种基于关节型机器人的激光超声检测系统及其光声学参量匹配方法。这一检测系统和方法的有效性得到了实验验证,为飞行器复合材料构件的无损检测提供了新的解决途径,具有良好的应用前景。 知识要点包括: 1. 激光超声检测技术:这是一种利用激光激发材料产生超声波的无损检测技术。激光超声检测技术能够在不接触被测物体的情况下,检测出材料内部的缺陷和特征,比如分层、裂纹等。它在航空航天、汽车、石油管道等行业有着广泛的应用。 2. 机器人辅助检测:文章提出将机器人技术引入激光超声检测领域。通过使用精密的六轴关节型机器人,可以实现对复杂形状构件的精确扫描,提高了检测的灵活性和效率,尤其是在复杂环境或者难以人工操作的条件下。 3. 参量匹配方法:在进行激光超声检测时,需要通过合适的参量来匹配材料特性,以获取最佳的检测效果。文章中介绍了一种基于数值模拟和实验结果相结合的光声学参量匹配方法,使得激光超声能够有效地表征分层特征。 4. 层状复合材料检测:飞行器复合材料结构中常见的层状结构,各层之间可能存在材料特性上的差异,这会对激光超声的分布、声束的倾斜和畸变等产生影响。文章通过有限元方法建立了层状复合材料模型,并对这些特征进行了计算分析。 5. 1064nm Nd:YAG激光器:在系统设计中,作者选用了1064nm波长的Nd:YAG脉冲激光器,这一波长对于材料的穿透力较强,能够有效激发超声波。 6. 光折变效应的双波混合干涉测量系统:这是一种利用激光干涉原理探测超声信号的方法。作者通过光纤传导激光,并结合双波混合干涉系统,实现了对超声信号的高精度探测。 7. C型扫描:在实验中,利用六轴机器人进行C型扫描检测,能够对试样进行全面的检测,从而获取试样中模拟缺陷的分布、形状和尺寸特征。 8. 无损检测的应用前景:研究结果表明,这一机器人辅助激光超声检测系统对于碳/环氧复合材料内部直径1mm以上的分层具有很高的检测能力和成像效果,对于飞行器复合材料构件的无损检测有着重要的应用价值。 9. 学科交叉与创新:这一研究结合了光学、机器人学、材料科学、无损检测技术等多学科知识,展现了一种综合性的技术创新方法,对于相关领域的技术进步具有积极的推动作用。 在航空制造领域,这类创新的检测技术能够有效提高飞行器的安全性能,降低制造成本,具有重要的实际应用价值。同时,随着机器学习和深度学习等先进技术的发展,未来还可以进一步优化检测系统的自动化和智能化水平,实现更高效、更精确的无损检测。
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