一种基于合成孔径聚焦成像的激光超声检测装置及方法
技术领域
本发明涉及激光超声检测
技术领域
，尤其涉及一种基于合成孔径聚焦成像的激光超声检测装置及方法。背景技术
激光超声是一种非接触，高精度，无损伤的新型超声检测技术，该技术结合了超声检测的高精度和光学检测非接触的优点。它利用激光脉冲在被检测工件中激发超声波，并用检测超声回波信号，从而获取工件的缺陷等等。该技术结合了超声检测的高精度和光学检测非接触的优点，具有高灵敏度，高检测带宽的优点。
现有的公开的激光超声检测装置中，一次只能通过激光照射至工件的一个检测点并触发激光超声，干涉仪收集该检测点的超声回波信号，通过工控机汇总超声回波信号分析工件的缺陷。但一个待检测的工件通常具有成百上千个，甚至更多的检测点，导致检测时间偏长，检测效率低。
鉴于此，需要设计一种基于合成孔径聚焦成像的激光超声检测装置及方法，以提升检测效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于合成孔径聚焦成像的激光超声检测装置及方法，来以提升检测效率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于合成孔径聚焦成像的激光超声检测装置，包括脉冲激光发生器、复眼透镜、干涉仪、示波器、三维平移台和工控机；
所述三维平移台用于承载待检测工件，所述脉冲激光发生器、所述复眼透镜和所述三维平移台从上到下依次设置，所述复眼透镜包括若干个用于将激光汇聚至待检测工件上的透镜，所述脉冲激光发生器发出的激光经所述透镜聚焦至所述待检测工件的表面上，以在待检测工件的表面激发激光超声；所述干涉仪和所述示波器连接，且所述干涉仪和所述示波器均设置于所述三维平移台的上方；
所述工控机分别与所述脉冲激光发生器、所述干涉仪、所述示波器电连接。
可选地，所述透镜为双凸透镜。
可选地，所述干涉仪包括检测探头和与所述检测探头连接的第一控制器，所述第一控制器与所述工控机电连接。
可选地，所述脉冲激光发生器包括激光发生头和与所述激光发生头连接的第二控制器；所述激光发生头的出光端设置有扩束镜头。
一种基于合成孔径聚焦成像的激光超声检测方法，包括如下步骤：
S01、调整三维平移台、复眼透镜和干涉仪的位置，以使所述复眼透镜和所述干涉仪能聚焦于所述三维平移台上待检测工件的表面；
S02、脉冲激光发生器发出激光，激光通过所述复眼透镜的透镜汇聚激光，以对待检测工件表面若干个检测点同时进行照射以激发激光超声，所述透镜的数量与照射的检测点的数量相一致；
S03、干涉仪获取待检测工件表面的超声回波信号，示波器对获取的超声回波信号进行处理，并将处理后的超声回波信号发送至工控机；
S04、利用三维平移台改变待检测工件的位置，重复步骤S和步骤S，直至对产品表面的所有的检测点完成检测；
S05、所述工控机根据收到处理后的超声回波信号进行SAFT重建，将待检测工件的内部缺陷成像显示。
可选地，所述透镜为双凸透镜。
可选地，脉冲激光发生器发出激光，具体为：
脉冲激光发生器激发若干次激光；
干涉仪获取待检测工件表面的超声回波信号，示波器对获取的超声回波信号进行处理，具体为：
干涉仪获取待检测工件表面的若干次超声回波信号，示波器对若干次超声回波信号进行平均化处理，形成处理后的超声回波信号。
可选地，所述脉冲激光发生器包括激光发生头和与所述激光发生头连接的第二控制器；所述激光发生头的出光端设置有扩束镜头；
所述第二控制器控制激光发生头的激光出光频率。
可选地，每一检测点至所述干涉仪的距离均不相同，所述干涉仪基于时间区分不同的检测点的超声回波信号。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本实施例中的超声检测装置，复眼透镜包括若干个用于将激光汇聚至待检测工件上的透镜，脉冲激光发生器发出的激光经所述透镜聚焦至所述待检测工件的表面上，以在待检测工件的表面激发激光超声；干涉仪用于接收超声回波信号，以供工控机进行工件缺陷分析。本实施例的超声检测装置，能一次性检测多个检测点，极大地提升了激光超声检测的效率，降低了激光超声检测的时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的超声检测装置的结构示意图。
图示说明：1、脉冲激光发生器；11、激光发生头；12、第二控制器；13、扩束镜头；2、复眼透镜；3、干涉仪；31、检测探头；32、第一控制器；4、示波器；5、三维平移台；6、工控机。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明实施例提供了一种基于合成孔径聚焦成像的激光超声检测装置，用于提升激光超声检测的检测效率。
实施例一
该激光超声检测装置，包括脉冲激光发生器1、复眼透镜2、干涉仪3、示波器4、三维平移台5和工控机6；
其中，三维平移台5用于承载待检测工件，且三维平移台5能带动工件在立体空间中移动，以调整工件的位置。
脉冲激光发生器1、复眼透镜2和三维平移台5从上到下依次设置，复眼透镜2包括若干个用于将激光汇聚至待检测工件上的透镜，脉冲激光发生器1发出的激光经透镜聚焦至待检测工件的表面上，以在待检测工件的表面激发激光超声。其中，每个透镜所汇聚的激光均聚焦于工件的表面。
干涉仪3和示波器4连接，且干涉仪3和示波器4均设置于三维平移台5的上方；待检测工件受聚焦的激光作用，激发出超声回波信号，干涉仪3检测超声回波信号，示波器4对超声回波信号进行平均化处理。应该清楚的是，此时需要多次激发激光，如128次；干涉仪3将每次检测到的超声回波信号发送至示波器4，示波器4平均化超声回波信号，在平均化处理后得到的超声回波信号发送至工控机6，工控机6根据预设算法和收到的超声回波信号进行SAFT重建，在显示屏上显示待检测工件的内部缺陷图像。
应该知道的是，工控机6分别与脉冲激光发生器1、干涉仪3、示波器4电连接。
本实施例中的激光超声检测装置，可以一次对工件的多个点进行检测，极大地提升了激光超声检测的检测效率，有效减少了检测时间。
可选地，透镜为双凸透镜，双凸透镜聚光效果好。应该说明的是，双凸透镜的焦距需要根据实际情况进行设置，双凸透镜的半径也须根据激光的照射强度具体进行设置。
可选地，干涉仪3包括检测探头31和与检测探头31连接的第一控制器32，第一控制器32与工控机6电连接。具体地，工控机6可以通过第一控制器32控制检测探头31的开闭，以适应检测节奏。
可选地，脉冲激光发生器1包括激光发生头11和与激光发生头11连接的第二控制器12；激光发生头11的出光端设置有扩束镜头13。应该清楚的是，扩束镜头13是改变激光光束直径和发散角的透镜组件，使激光平行地照射至透镜上，从而使每个透镜均能将激光汇聚至待检测工件的表面。
实施例二
一种基于合成孔径聚焦成像的激光超声检测方法，包括如下步骤：
S01、调整三维平移台5、复眼透镜2和干涉仪3的位置，以使复眼透镜2和干涉仪3能聚焦于三维平移台5上待检测工件的表面；
S02、脉冲激光发生器1发出激光，激光通过复眼透镜2的若干个透镜汇聚激光，以对待检测工件表面若干个检测点同时进行照射以激发激光超声，透镜的数量与照射的检测点的数量相一致；
S03、干涉仪3获取待检测工件表面的超声回波信号，示波器4对获取的超声回波信号进行处理，并将处理后的超声回波信号发送至工控机6；
S04、利用三维平移台5改变待检测工件的位置，重复步骤S02和步骤S03，直至对产品表面的所有的检测点完成检测；
S05、工控机6根据收到的处理后的超声回波信号进行SAFT重建，将待检测工件的内部缺陷成像显示。
通过复眼透镜2，能形成多股能使待检测产品激发出超声波的激光束，每股激光束照射至产品的表面上，从而一次性检测多个点，有效提升了激光超声检测的效率。
可选地，透镜为双凸透镜，双凸透镜聚光效果好。应该说明的是，双凸透镜的焦距需要根据实际情况进行设置，双凸透镜的半径也须根据激光的照射强度具体进行设置。
可选地，脉冲激光发生器1发出激光，具体为：
脉冲激光发生器1激发若干次激光；
干涉仪3获取待检测工件表面的超声回波信号，示波器4对获取的超声回波信号进行处理，具体为：
干涉仪3获取待检测工件表面的若干次超声回波信号，示波器4对若干次超声回波信号进行平均化处理，形成处理后的超声回波信号。
应该清楚的是，为使检测误差尽可能小，通过对若干次超声回波信号平均化处理，避免了单次检测误差较大导致检测结果误差较大的问题。
可选地，脉冲激光发生器1包括激光发生头11和与激光发生头11连接的第二控制器12；激光发生头11的出光端设置有扩束镜头13；扩束镜头13是改变激光光束直径和发散角的透镜组件，使激光平行地照射至透镜上，从而使每个透镜均能将激光汇聚至待检测工件的表面。第二控制器12用于控制激光发生头11的激光出光频率。
可选地，每一检测点至干涉仪3的距离均不相同，干涉仪3基于时间区分不同的检测点的超声回波信号。应该清楚的是，由于每一检测点至干涉仪3的距离均不相同，激光激发的超声波传递至干涉仪3的时间有所差别，从而使干涉仪3能有效区分不同的检测点所触发超声回波信号。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
