基于激光超声的残余应力分布检测方法及系统与流程

技术特征：
1.一种基于激光超声的残余应力分布检测系统，其特征在于，包括：激光超声激发探测模块（10），用于激发和测量待检测工件用的激光；激光调制模块（30），用于调制所述激光超声激发探测模块（10）激发的激光同时生成多种频率的窄带超声表面波；扫描模块（20），用于规划多种频率的窄带超声表面波的路径信息，所述路径信息包括扫描路径和扫描方向；机械处理模块（40），用于基于所述路径信息调整所述多种频率的窄带超声表面波在所述待检测工件表面的检测位置，使得所述多种频率的窄带超声表面波检测位置重合；计算模块（50），用于基于所述路径信息、多频窄带超声表面波的穿透深度、多频窄带超声表面波速度和声弹性原理计算所述待扫描工件亚表面的残余应力分布；所述激光超声激发探测模块（10）均与所述机械处理模块（40）、所述激光调制模块（30）、所述计算模块（50）和所述扫描模块（20）连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多频窄带超声表面波为双频超声窄带表面波。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述激光调制模块（30）包括双周期光学掩模，所述双周期光学掩模包括两种周期分布的光栅；所述双周期光学掩模用于同时生成双频窄带超声表面波，所述双频窄带超声表面波包括高频窄带激光超声表面波和低频窄带激光超声表面波。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光超声激发探测模块（10）包括激光器（101）、振镜（102）、干涉仪（103）、采集卡（104）和控制单元（105）；所述激光器（101）与所述控制单元（105）连接，所述激光器（101）的发射端与所述振镜（102）的输入端连接；所述控制单元（105）还依次连接所述采集卡（104）和所述干涉仪（103）；所述干涉仪（103）用于探测待检测工件的超声表面波；所述采集卡（104）被配置为根据所述干涉仪（103）探测的超声表面波获取超声表面波信号，并将获取到的超声表面波信号发送至所述控制单元（105）；所述控制单元（105）被配置为向所述机械处理模块（40）发送控制指令，还被配置为根据所述采集卡（104）发送的超声信号生成检测结果。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述机械处理模块（40）包括机械臂（403）、导光臂（402）和机械控制器（401），所述机械臂（403）与所述导光臂（402）均与所述机械控制器（401）连接；所述机械臂（403）与所述振镜（102）、所述干涉仪（103）和所述扫描模块（20）连接；所述导光臂（402）与所述激光器（101）和所述振镜（102）连接。6.一种基于激光超声的残余应力分布检测方法，应用于权利要求1-5任一项所述基于激光超声的残余应力分布检测系统，其特征在于，包括：步骤s1，扫描模块扫描待检测工件，生成并显示所述待检测工件的扫描路径和扫描方向；步骤s2，激光超声激发探测模块发射激光；步骤s3，激光调制模块调节所述激光同时生成多频窄带超声表面波；步骤s4，按照路径信息扫描，采集所述多频窄带超声表面波沿着移动路径方向和扫描方向的表面波深度和表面波速度；
步骤s5，通过所述路径信息、多频窄带超声表面波的穿透深度、多频窄带超声表面波速度和声弹性原理计算所述待扫描工件亚表面的残余应力分布。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多频窄带超声表面波为双频窄带超声表面波，所述激光调制模块调节所述激光生成多频窄带超声表面波包括：双周期光学掩模调制所述激光形成两种周期分布的光栅；调整所述两个周期分布的光栅的光栅宽度，获取高低双频窄带超声表面波。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述扫描模块扫描待检测工件，生成并显示所述待检测工件的扫描路径和扫描方向包括：通过双目相机扫描待检测工件，构建所述待检测工件的待检测图像；响应于用户的区域选择动作，选取待检测区域；基于所述检测区域的大小选取扫描方式，并生成扫描路径。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述扫描路径包括第一扫描路径和第二扫描路径，所述基于所述检测区域的大小选取扫描方式，并生成扫描路径包括：当所述扫描区域小于预设区域范围时，直接采用振镜按照预设第一扫描路径扫描；当所述扫描区域不小于预设区域范围时，建立点阵模型并自动规划第二扫描路径，其中所述点阵模型包括矩形阵列、圆形阵列和三角形阵列；控制所述机械臂按照所述第二扫描路径移动振镜至点阵，控制所述振镜按照预设第一扫描路径扫描。

技术总结
本申请涉及一种基于激光超声的残余应力分布检测方法及系统，涉及激光超声的技术领域，其系统包括：激光超声激发探测模块，用于激发和测量待检测工件用的激光；激光调制模块，用于调制激光同时生成多种频率的窄带超声表面波；扫描模块，用于规划多种频率的窄带超声表面波的路径信息；机械处理模块，用于基于所述路径信息调整所述多种频率的窄带超声表面波在待检测工件表面的检测位置；计算模块，用于基于路径信息、多频窄带超声表面波的表面及亚表面深度、多频窄带超声表面波速度和声弹性原理计算所述待扫描工件表面的残余应力分布。本申请具有降低待检测工件表面粗糙对残余应力检测精度的影响，提高待检测工件表面残余应力检测准确性的效果。力检测准确性的效果。力检测准确性的效果。


技术研发人员：张勇 张宏超
受保护的技术使用者：北京翔博科技股份有限公司
技术研发日：2022.10.25
技术公布日：2023/2/3