武汉理工大学华林获国家专利权
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龙图腾网获悉武汉理工大学申请的专利红外脉冲热辐射磨削烧伤无损检测方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120741489B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511254489.X,技术领域涉及:G01N21/88;该发明授权红外脉冲热辐射磨削烧伤无损检测方法及系统是由华林;董康设计研发完成,并于2025-09-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本红外脉冲热辐射磨削烧伤无损检测方法及系统在说明书摘要公布了:本发明提出了一种红外脉冲热辐射磨削烧伤无损检测方法及系统,属于无损检测技术领域;包括如下步骤:对感应线圈输入激励信号,在被测零部件中感应出脉冲涡流进行加热;使用红外热像仪、深度相机获取零部件被测区域热响应温度矩阵以及被测区域的三维点云;随后,构建零部件的热响应模型;提取被测区域加热与自然冷却阶段的时序温度曲线,建立磨削烧伤判别函数,来判断是否存在磨削烧伤区域;标定红外热像仪与深度相机,将红外热像仪坐标系下的磨削烧伤区域投影到深度相机的三维点云中,获取磨削烧伤区域在世界坐标系下的位置,实现磨削烧伤区域的检测与定位。
本发明授权红外脉冲热辐射磨削烧伤无损检测方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种红外脉冲热辐射磨削烧伤无损检测方法,其特征在于,包括如下步骤: S1:将感应线圈集成到工业机器人末端,根据不同零部件选择合适的感应线圈,对感应线圈输入激励信号,使感应线圈的磁场完整覆盖零部件的被测区域,在被测零部件中感应出脉冲涡流进行加热; S2:将红外热像仪、深度相机同步集成到工业机器人的末端,用于获取零部件被测区域热响应温度矩阵以及被测区域的三维点云; S3:构建零部件的材料导电率、导热率、发射率与表面温度之间的热响应模型; 步骤S3的内容为,从红外热像仪获取的被测区域的热响应温度矩阵中得到材料的表面温度,根据表面温度与导热率求得局部单位时间产生的焦耳热;构建局部单位时间产生的焦耳热与电导率、电流密度和脉冲持续时间的关系; 磨削烧伤区域的材料的表面温度为Tx,y,t,热扩散过程满足如下方程:其中为热扩散系数,ρ为零部件的材料密度,Cp为材料比热容;为温度梯度;当停止加热后,磨削烧伤区域散热慢,表面温度的时间函数通过指数函数拟合为:Tx,y,t=T0+Ae-bt,T0为环境温度,A为温度赋值,b为冷却时间常数,Q为感应涡流在局部单位时间的焦耳热; 感应涡流在局部单位时间的焦耳热Q为:Q=σx,y·|Jx,y,t|2·Δt,σx,y为局部位置x,y处的电导率;Jx,y,t为电流密度; 表面辐射功率表示为:Ptx,y,t=εx,y·δb·Tx,y,t4,δb为Stefan-Boltzmann常数,εx,y为局部位置x,y处的发射率; 联立热扩散方程和表面发射功率函数作为热响应模型; S4:提取被测区域加热时的温度上升的时序温度曲线,以及停止涡流生热的自然冷却阶段的时序温度曲线,构建磨削烧伤判别函数,并判断是否存在磨削烧伤区域; 步骤S4的内容为,根据升温阶段权重函数和自然降温阶段权重函数,结合材料的表面温度构建磨削烧伤判别函数,设定热响应差异阈值,当磨削烧伤判别函数的取值大于热响应差异阈值时,判定零部件存在磨削烧伤区域; 权重函数其中c、d为归一化系数,tm为温度峰值时刻,t1为加热起始时刻,t2为自然冷却的结束时刻,λ1、λ2为升温与自然降温的加权系数,权重函数在升温阶段表现为升温阶段权重函数;权重函数在自然冷却段表现为自然降温阶段权重函数; 在获取权重函数以后,进一步提出磨削烧伤判别函数Sx,y:用于量化磨削烧伤区域与正常区域的热响应差异,通过实验标定正常热响应差异阈值S0,当Sx,y>S0时视为存在烧伤区域,磨削烧伤判别函数Sx,y取值越大则认为磨削烧伤越严重,当Sx,y≤S0时,认为当前区域没有烧伤; S5:标定红外热像仪与深度相机,将红外热像仪坐标系下的磨削烧伤区域投影到深度相机的三维点云中,获取磨削烧伤区域在世界坐标系下的位置,实现磨削烧伤区域的检测定位。
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