用于檢測(cè)玻璃纖維和復(fù)合部件中的針孔的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及用于檢測(cè)玻璃纖維和復(fù)合部件中的針孔和其他表面變形的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]玻璃纖維和復(fù)合部件在制造過(guò)程中可能產(chǎn)生針孔表面缺陷。這種針孔缺陷通常在部件經(jīng)過(guò)高溫固化之后生成，如，在熱壓罐(autoclave)中生成。針孔缺陷在直徑上能夠小到0.001英寸并因此用肉眼極難檢測(cè)到。當(dāng)前沒(méi)有已知的無(wú)損測(cè)試技術(shù)可用于在裸露的(無(wú)覆層的)玻璃纖維和復(fù)合部件上檢測(cè)針孔。在其表面具有針孔的部件已經(jīng)被噴涂之后，針孔缺陷變得更容易檢測(cè)，且具有針孔缺陷的覆層部件很可能會(huì)被客戶拒絕。然而，噴涂之后修復(fù)部件的針孔缺陷會(huì)非常昂貴且耗時(shí)。許多玻璃纖維和復(fù)合部件通過(guò)內(nèi)部蜂窩狀結(jié)構(gòu)形成，且針孔缺陷能夠通過(guò)玻璃纖維或復(fù)合層提供比期望更高的表面氣性(porosity)。
[0003]為克服對(duì)于具有針孔缺陷的玻璃纖維和復(fù)合部件的問(wèn)題，通常在所有制造的玻璃纖維和復(fù)合部件上覆蓋過(guò)濾類型材料。在過(guò)濾類型材料干燥后和噴涂前，以這種方式覆蓋的組件還必須摻沙。不論針孔是否存在于此部件中，覆蓋和摻沙每個(gè)部件的附加步驟是昂貴、耗時(shí)的，并生成非常多的化學(xué)廢物。
[0004]因此，需要克服上述常規(guī)系統(tǒng)和方法的缺陷的系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個(gè)方面，一種用于檢測(cè)工件表面中的缺陷的系統(tǒng)包括光源、至少一個(gè)光檢測(cè)器、用于每個(gè)光檢測(cè)器的偏光鏡和處理器。光源被定位為以相對(duì)于工件表面的斜角將光引導(dǎo)到工件上。至少一個(gè)光檢測(cè)器被定位為檢測(cè)從工件反射的光并生成對(duì)應(yīng)于反射光的光信號(hào)。偏光鏡分別位于每個(gè)至少一個(gè)光檢測(cè)器和工件之間。處理器耦合到每個(gè)至少一個(gè)光檢測(cè)器以接收對(duì)應(yīng)的光信號(hào)，處理器被編程為處理光信號(hào)以基于接收到的光信號(hào)的相對(duì)幅值檢測(cè)工件表面中的任何缺陷。
[0006]在一個(gè)進(jìn)一步實(shí)施例中，顯示設(shè)備可以耦合到處理器，其中處理器還被編程為提供視頻信號(hào)到顯示設(shè)備，該視頻信號(hào)在顯示設(shè)備上顯示工件和工件上檢測(cè)到的任何缺陷。
[0007]在另一個(gè)進(jìn)一步實(shí)施例中，打印機(jī)可以耦合到處理器，且處理器被編程為提供打印信號(hào)到打印機(jī)以提供打印輸出，該打印輸出顯示工件和工件上檢測(cè)到的任何缺陷。
[0008]在又一個(gè)進(jìn)一步實(shí)施例中，打印機(jī)可以耦合到處理器并被定位為直接在工件上打印，且處理器還被編程為提供打印信號(hào)到打印機(jī)以直接在工件上打印檢測(cè)到的任何缺陷的位置。
[0009]優(yōu)選地，至少一個(gè)光檢測(cè)器包括兩個(gè)光檢測(cè)器。每個(gè)光檢測(cè)器可以進(jìn)一步是攝像機(jī)。每個(gè)攝像機(jī)可以優(yōu)選是光場(chǎng)攝像機(jī)。此外，光源可以是定向線性光源。
[0010]在另一個(gè)方面，一種用于檢測(cè)工件表面中的缺陷的系統(tǒng)包括掃描頭和處理器。掃描頭可以位于傳送機(jī)帶上并包括光源、至少一個(gè)光檢測(cè)器和用于每個(gè)光檢測(cè)器的偏光鏡。光源被定位為以相對(duì)于工件表面的斜角將光引導(dǎo)到工件上。至少一個(gè)光檢測(cè)器被定位為檢測(cè)從工件反射的光并生成對(duì)應(yīng)于反射光的光信號(hào)。偏光鏡分別位于每個(gè)至少一個(gè)光檢測(cè)器和工件之間。處理器耦合到每個(gè)至少一個(gè)光檢測(cè)器以接收對(duì)應(yīng)的光信號(hào)。處理器被編程為處理光信號(hào)以基于接收到的光信號(hào)的相對(duì)幅值檢測(cè)工件表面中的任何缺陷。傳送機(jī)帶用于將工件定位在掃描頭下方。
[0011]在一個(gè)進(jìn)一步實(shí)施例中，顯示設(shè)備可以耦合到處理器，且處理器還被編程為提供視頻信號(hào)到顯示設(shè)備，該視頻信號(hào)在顯示設(shè)備上顯示工件和工件上檢測(cè)到的任何缺陷。
[0012]在另一個(gè)進(jìn)一步實(shí)施例中，打印機(jī)可以耦合到處理器，且處理器還被編程為提供打印信號(hào)到打印機(jī)以提供打印輸出，該打印輸出顯示工件和工件上檢測(cè)到的任何缺陷。
[0013]在又一個(gè)進(jìn)一步實(shí)施例中，打印機(jī)可以耦合到處理器并被定位為在工件經(jīng)過(guò)傳送機(jī)帶上的掃描頭下方之后，直接在工件上打印，其中處理器還被編程為提供打印信號(hào)到打印機(jī)以直接在工件上打印檢測(cè)到的任何缺陷的位置。
[0014]優(yōu)選地，至少一個(gè)光檢測(cè)器包括兩個(gè)光檢測(cè)器。每個(gè)光檢測(cè)器可以進(jìn)一步是攝像機(jī)。每個(gè)攝像機(jī)可以優(yōu)選是光場(chǎng)攝像機(jī)。此外，光源可以是定向線性光源。
[0015]在又一個(gè)方面，一種檢測(cè)工件上的缺陷的方法。光以相對(duì)于工件表面的斜角被引導(dǎo)到工件上。從工件反射的光通過(guò)偏光鏡被至少一個(gè)光檢測(cè)器檢測(cè)。對(duì)應(yīng)于檢測(cè)到的反射光的光信號(hào)在每個(gè)至少一個(gè)光檢測(cè)器中生成。最后，來(lái)自每個(gè)至少一個(gè)光檢測(cè)器的光信號(hào)在處理器中處理以基于接收到的光信號(hào)的相對(duì)幅值檢測(cè)工件表面中的任何缺陷。在一個(gè)進(jìn)一步實(shí)施例中，在耦合到處理器的顯示設(shè)備上提供視頻顯示器，其顯示工件中檢測(cè)到的每個(gè)缺陷的位置。在另一個(gè)進(jìn)一步實(shí)施例中，在打印機(jī)上提供打印輸出，該打印機(jī)耦合到處理器，該打印輸出顯示工件中檢測(cè)到的每個(gè)缺陷的位置。在又一個(gè)進(jìn)一步實(shí)施例中，工件中檢測(cè)到的每個(gè)缺陷的位置經(jīng)由耦合到處理器的打印機(jī)直接打印在工件上。
[0016]已經(jīng)討論的上述特征、功能和優(yōu)點(diǎn)能夠在各種實(shí)施例中獨(dú)立實(shí)現(xiàn)或可以在其他實(shí)施例中組合，其進(jìn)一步細(xì)節(jié)能夠參考下列描述和附圖。
【附圖說(shuō)明】
[0017]下文通過(guò)示例給出【具體實(shí)施方式】但并不旨在將本發(fā)明僅限制于此，結(jié)合附圖將最好地理解本發(fā)明，其中:
[0018]圖1的方框圖示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面光如何被受測(cè)部件的表面反射；
[0019]圖2是根據(jù)本公開(kāi)的表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的第一實(shí)施例的方框圖；
[0020]圖3是根據(jù)本公開(kāi)的表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的第二實(shí)施例的方框圖；和
[0021]圖4是根據(jù)本公開(kāi)的系統(tǒng)的實(shí)施例的操作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]在本公開(kāi)中，整個(gè)附圖中相同的附圖標(biāo)記指代相同的元素，其中附圖示出本公開(kāi)的各種示例實(shí)施例。
[0023]現(xiàn)在參考圖1，受測(cè)部件100可以包括殼體部分102和內(nèi)核部分101。例如，部件100可以是外部面板。內(nèi)核部分101可以提供結(jié)構(gòu)支撐而殼體部分102 (其為外層)可以提供內(nèi)核部分的保護(hù)以使其免于外界環(huán)境影響(如潮濕)。殼體部分102可以用玻璃纖維或復(fù)合材料構(gòu)成，如上所述，在高溫固化期間，玻璃纖維或復(fù)合材料可能產(chǎn)生針孔或其他表面缺陷。在圖1中，三個(gè)針孔103被示出在殼體部分102內(nèi)(但未按比例)。明顯看到，針孔103a、103b、103c能夠減弱結(jié)構(gòu)完整性(至少相對(duì)于氣孔)，即使這種針孔相當(dāng)小(在直徑上小到0.001英寸)。因此，本公開(kāi)提供用于檢測(cè)和標(biāo)記針孔103a、103b、103c的非接觸系統(tǒng)和方法，以致只有實(shí)際上具有針孔或其他表面缺陷的測(cè)試部件100需要修復(fù)。通過(guò)消除用于每個(gè)部件的常規(guī)覆蓋步驟和必要的后續(xù)摻沙步驟，能夠?qū)崿F(xiàn)明顯的費(fèi)用節(jié)省。此外，還能夠?qū)崿F(xiàn)顯著減少甚至消除通過(guò)摻沙步驟生成的廢品，這極大地減少危險(xiǎn)化學(xué)品的使用和隨后的部件制造過(guò)程的環(huán)境影響。
[0024]本文公開(kāi)的系統(tǒng)應(yīng)用成像技術(shù)來(lái)識(shí)別玻璃纖維或復(fù)合部件(本文中統(tǒng)稱為工件)中的針孔。系統(tǒng)包括以固定斜角將光(由光束104a、104b示出)引導(dǎo)到部件100上的光源(圖1中未示出)。攝像機(jī)106被定位為接收通過(guò)偏振濾光器105的反射光束。雖然出于說(shuō)明目的圖1僅示出單個(gè)攝像機(jī)106，如下所述，優(yōu)選使用兩個(gè)攝像機(jī)獲得部件100的立體圖像以用于小針孔的精確檢測(cè)。系統(tǒng)將高強(qiáng)度定向光引導(dǎo)到受測(cè)部件100上并用攝像機(jī)106和相關(guān)的偏振濾光器105監(jiān)測(cè)從部件100反射的光。優(yōu)選地，單個(gè)攝像機(jī)或多個(gè)攝像機(jī)106是光場(chǎng)攝像機(jī)以獲得更大的場(chǎng)深度以及獲得更精確的結(jié)果。如圖1所示，當(dāng)具有均勻強(qiáng)度的漫射光(即，光束104a)以特定角度照射在部件表面上時(shí)，光以表面粗糙度成比例的散射(如光束104b變成光束104c、104d、104e)。因此，當(dāng)殼體部分102表面上存在針孔103a時(shí)，光將從針孔103a散射，這不同于從殼體部分102的光滑表面的散射，并