本發(fā)明屬于理化檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于自然時效形變檢測的工程化應(yīng)用高精度殘余應(yīng)力檢測方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、殘余應(yīng)力是指產(chǎn)品加工、制造過程中由于各種原因（如冷熱處理、焊接、機加工等）而產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力。這些應(yīng)力在沒有外部載荷作用的情況下仍然存在于材料內(nèi)部，進而影響材料使用、尺寸穩(wěn)定性和疲勞壽命等性能指標，所以準確、經(jīng)濟的殘余應(yīng)力檢測對產(chǎn)品加工參數(shù)控制具有重要意義。

2、現(xiàn)有技術(shù)對于殘余應(yīng)力的檢測方法分為兩類。一是自然蠕變輪廓檢測，主要是殘余應(yīng)力自然釋放前后外形尺寸變化。技術(shù)優(yōu)勢是，檢測成本低，主要成本產(chǎn)生于尺寸測量過程；技術(shù)不足時，1.自然釋放持續(xù)時間較長，通常為幾周到幾月；2.尺寸檢測效率限制技術(shù)應(yīng)用范圍，表現(xiàn)為消耗大量設(shè)備硬件和人工成本后，在檢產(chǎn)品數(shù)量增長幅度不大；3.檢測終點判斷不準確，通常為人為設(shè)定。二是人工干預(yù)檢測，主要包括x射線衍射法、盲孔法、輪廓法、超聲波應(yīng)力檢測法、熱變性法等。技術(shù)優(yōu)勢是，檢測周期短，單件檢測通常一周以內(nèi)；技術(shù)不足是，1.檢測成本高，技術(shù)應(yīng)用范圍有限；2.部分方法需要制備標準樣品或?qū)Ξa(chǎn)品產(chǎn)生不同程度的影響。從檢測經(jīng)濟性和技術(shù)推廣應(yīng)用前景出發(fā)，自然蠕變輪廓檢測具有優(yōu)勢，但僅改善尺寸檢測效率，顯然不足以解決現(xiàn)有技術(shù)不足。

3、授權(quán)公告號cn114427927b《一種基于三維視覺識別的蠕變輪廓法殘余應(yīng)力測試裝置》使用三維視覺識別相機進行產(chǎn)品尺寸檢測，使用熱處理模塊加速產(chǎn)品尺寸變化，達到檢測工件熱處理過程中尺寸三維變形數(shù)據(jù)的技術(shù)效果。該技術(shù)不足之處是硬件成本較高，大規(guī)模推廣使用難度較大，且熱處理過程會對產(chǎn)品內(nèi)部組織和力學性能產(chǎn)生影響。授權(quán)公告號cn112304478b《一種基于蠕變輪廓法的殘余應(yīng)力測試方法》利用材料蠕變特性及輪廓法，達到金屬材料檢測板表面和內(nèi)部殘余應(yīng)力場檢測的技術(shù)效果。授權(quán)公告號cn112268646b《一種基于蠕變輪廓法的殘余應(yīng)力測量裝置》通過設(shè)置熱時效系統(tǒng)和視覺識別系統(tǒng)，評估工件表面和內(nèi)部殘余應(yīng)力場。上述技術(shù)通過引入熱處理過程加速產(chǎn)品輪廓尺寸變化，進而提高檢測效率，但仍未達到大規(guī)模推廣使用的工程化應(yīng)用效果。

4、以上背景技術(shù)部分中公開的以上信息只是用來加強對本文所描述技術(shù)的背景技術(shù)的理解，因此，背景技術(shù)中可能包含某些信息，這些信息對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說并未形成在本國已知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提出一種檢測精度高、檢測成本低、適用于工程化應(yīng)用的殘余應(yīng)力檢測系統(tǒng)及方法。

2、一方面，根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，一種殘余應(yīng)力檢測系統(tǒng)，包括：

3、試樣架，作為承載待檢測的試件的工作臺；以及若干

4、定標基座，其固定放置在試樣架上，試件布設(shè)在定標基座的中部；

5、檢測無人機，其通過識別定標基座進行定標，并對不同時間節(jié)點下的試件外形進行尺寸檢測。

6、所述試件固定放置在定標基座上，隨時間推移因殘余應(yīng)力作用，產(chǎn)生外形尺寸變化后，由檢測無人機進行尺寸檢測。

7、在本發(fā)明的一些實施方式中，所述試樣架包括試樣架支架和試樣架橫板，所述試樣架橫板垂直于地面，試樣架橫板上下平行設(shè)置多個，且水平布設(shè)在試樣架支架上。

8、進一步的，所述試樣架支架為垂直于地面的若干金屬支桿，所述金屬支桿之間設(shè)有若干相互呈夾角的支撐桿。

9、在本發(fā)明的一些實施方式中，所述定標基座包括底板、側(cè)向定標基板以及支座；所述側(cè)向定標基板為垂直固定在底板上的橫截面l型金屬板，所述側(cè)向定標基板上固定設(shè)有預(yù)制標準長度標識的金屬板；所述支座均布在底板下方的四角；所述底板的上部設(shè)有若干位于底板上板邊緣處的底部定標基板，底部定標基板為預(yù)制標準長度標識的金屬板。

10、進一步的，所述底板上還設(shè)有將檢測數(shù)據(jù)與試件綁定的定標基座條碼。

11、在本發(fā)明的一些實施方式中，所述檢測無人機包括檢測無人機主體、旋翼機構(gòu)以及無人機支撐架；所述旋翼機構(gòu)設(shè)置在無人機主體四角，所述無人機支撐架設(shè)置在無人機主體底側(cè)，所述無人機支撐架上對置設(shè)置有側(cè)向測量儀，所述側(cè)向測量儀用于采集待測試件側(cè)視視角下各位置尺寸數(shù)據(jù)；所述無人機主體下方中部設(shè)有頂向測量儀，所述頂向測量儀用于采集待測試件俯視視角下的頂部各位置尺寸數(shù)據(jù)。

12、在本發(fā)明的一些實施方式中，還包括轉(zhuǎn)運車，轉(zhuǎn)運車用以對試樣架上的定標基座進行夾持取放；轉(zhuǎn)運車包括：試件轉(zhuǎn)運車主體，所述轉(zhuǎn)運車主體底部設(shè)置有移動輪，上方設(shè)置有z軸滑軌，z軸滑軌上滑動連接有z軸滑臺，z軸滑臺一側(cè)設(shè)置有夾持板。

13、在本發(fā)明的一些實施方式中，所述夾持板包括固定座，底板，夾持氣缸和移動夾頭，夾持氣缸固設(shè)在夾持板底板底側(cè)，移動夾頭活動連接在底板遠離夾持氣缸的另一端，夾持氣缸的活塞端與移動夾頭固定連接，控制移動夾頭沿底板長度方向往復(fù)移動。

14、另一方面，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，一種殘余應(yīng)力檢測方法，基于上述的殘余應(yīng)力檢測系統(tǒng)對待測試件進行殘余應(yīng)力檢測，具體包括如下：

15、s1、操作人員將待測試件放置在底板上，保證側(cè)向定標基板，底部定標基板和定標基座條碼不被試件遮擋；

16、s2、試件轉(zhuǎn)運車將完成試件擺放的試件組件轉(zhuǎn)運放置在試件架的空閑位置上；

17、s3、檢測無人機機動停在試件架上試件組件擺放位置，通過識別定標基座進行定標；

18、s4、檢測無人機上的頂向測量儀檢測試件采集待測試件俯視視角下的頂部各位置尺寸數(shù)據(jù)；

19、s5、檢測無人機側(cè)向測量儀檢測試件采集待測試件側(cè)視視角下各位置尺寸數(shù)據(jù)；

20、s6、檢測無人機機動轉(zhuǎn)動90度，并停在同一試件上方；

21、s7、檢測無人機的頂向測量儀再次采集待測試件俯視視角下的頂部各位置尺寸數(shù)據(jù)；

22、s8、檢測無人機側(cè)向測量儀再次采集待測試件側(cè)視視角下各位置尺寸數(shù)據(jù)；

23、s9、重復(fù)s3-s8，完成一輪不同試件架上的不同試件尺寸檢測；

24、s10、間隔1-7天，重復(fù)s3-s9，完成不同輪組不同試件尺寸檢測；

25、s11、試件完成預(yù)設(shè)輪組尺寸檢測后，試件轉(zhuǎn)運車將帶有試件的定標基座從試件架上移出，完成該件試件預(yù)設(shè)時間間隔內(nèi)尺寸變化檢測，進而表征殘余應(yīng)力分布；

26、s12、重復(fù)s1-s11，完成不同試件殘余應(yīng)力檢測。

27、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

28、（1）檢測精度高。通過測量定標基板和底部定標基板進行預(yù)制長度尺寸定標，側(cè)向測量儀和頂向測量儀檢測尺寸精度可達1μm，對機械加工、熱處理、焊接等特種過程后的試件殘余應(yīng)力影響下，尺寸變化檢測精度響應(yīng)較好。

29、（2）檢測成本低。本專利技術(shù)通過試件架放置試件組件，通過試件轉(zhuǎn)運車轉(zhuǎn)運，通過檢測無人機自動檢測。除檢測開始和結(jié)束時需操作人員在底板上放置和取下試件，檢測全過程均無需人工介入，人力成本低。另外，本專利技術(shù)除轉(zhuǎn)運車和檢測無人機外，硬件成本僅為場地和低成本試件架，硬件成本低。

30、（3）適用于工程化應(yīng)用。本專利技術(shù)通過大面積設(shè)置通用試件架放置試件待檢，通過試件轉(zhuǎn)運車轉(zhuǎn)運，通過檢測無人機自動檢測，可實現(xiàn)大量試件殘余應(yīng)力檢測。按試件預(yù)設(shè)檢測60天，試件轉(zhuǎn)運車單次工作時間10分鐘、充電/工作比例1:1，檢測無人機單次檢測時間2.5分鐘、充電/工作比例1:1計算，單臺檢測無人機節(jié)拍可達288件/天，單臺試件轉(zhuǎn)運車節(jié)拍可達4320件/1檢測周期，適用于大規(guī)模工程化應(yīng)用。另外，本專利技術(shù)不影響產(chǎn)品繼續(xù)使用。