CN101435797A - 伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机，交叉磁轭包括与待测工件表面平行的固定磁轭和与待测工件表面垂直的活动磁轭，活动磁轭穿过滑动套管与固定磁轭滑动连接，活动磁轭上设置压簧。本发明通过将交叉磁轭分成固定磁轭和活动磁轭两部分，成功地实现了磁粉探伤机的每个磁极都具有伸缩功能从而能够与工件紧密接触，保证了探伤过程中的磁场强度。本发明的磁粉探伤机同时装有CCD图像采集器件，并通过PLC程控操作，实现上料－磁化－CCD观察－下料工序的程控化，以及在线检测监控和自动化探伤。

Description

伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机

技术领域

本发明涉及一种磁粉探伤机，尤其涉及一种交叉磁轭荧光磁粉探伤机。

背景技术

当前，磁粉探伤方法在国内外工业的各个领域都得到了广泛的应用，磁粉检测的基本原理是：铁磁性材料在磁场中被磁化时，材料表面和近表面的缺陷或组织状态变化会使局部导磁率发生变化，即磁阻增大，从而使磁路中的磁通相应发生畸变：一部分磁通直接穿越缺陷，一部分磁通在材料内部绕过缺陷，还有一部分磁通会离开材料表面，通过空气绕过缺陷再重新进入材料，因此在材料表面形成了漏磁场。一般来说，表面裂纹越深，漏磁通越出材料表面的幅度越高，它们之间基本上呈线性关系。在漏磁场处，由于磁力线出入材料表面而在缺陷两侧形成两极(S、N极)，若在此表面上喷洒细小的铁磁性粉末时，表面漏磁场处能吸收磁粉形成磁痕，显示出缺陷形状，此即磁粉检测的基本原理。

自上世纪80年代以来，旋转磁化探伤技术在我国的应用已很广泛，尤其在焊接检测方面用得最多。这种磁化方法之所以受欢迎是因为经一次磁化探伤就能检测出各方向缺陷。美国专利US3855530公开了一种由一对交叉磁轭组成的旋转磁场磁粉探伤机，该交叉磁轭形成的旋转磁场即可在一次操作中检出各方向的缺陷，减少了操作者的工作强度。但交叉磁轭组成的磁粉探伤机在操作中具有很高的要求，首先为了保证对工件进行探伤时足够的磁场强度，磁头必须与工件表面尽可能贴近以形成完整的闭合磁通路。其次，必须保证交叉磁轭在工件表面适当的移动速度以确保足够的磁化时间和检测效率，并对磁痕实时进行观察分析，以获得高的检测灵敏度。而美国专利US3855530交叉磁轭的磁极为固定结构，在凹凸不平的工件表面上每个磁轭与工件的接触间隙无法保证一致，直接影响工件磁化效果，同时采用人工操作、人眼观察判断，极易出现漏检现象。

中国实用新型专利CN2116214U提供一种适用于曲面表面探伤的便携式磁粉探伤仪，该探伤仪带有四个活动磁脚，四个脚上分别安装一调整块，调整块与磁头本体的配合面为同轴柱面，并与挂胶滚轮依靠支撑架用一轴装配在磁头本体上，能够根据工件的曲率调整活动脚，使磁脚与工件能保持良好的接触。但这种活动磁脚只能在磁脚与工件表面很靠近的时候对磁脚进行微调，使其与工件的曲面保持接触，无法自动调整磁脚与工件表面的距离，遇到凹凸不平或弧面工件时不能自动补偿接触间隙、保证磁场强度、稳定磁化效果。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术中交叉磁轭的磁极不能自动补偿与工件接触间隙以保证磁场强度的缺点，本发明提供一种磁极伸缩式交叉磁轭磁粉探伤机。

本发明的伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机，包括磁悬液喷洒回收装置和交叉磁轭，所述交叉磁轭包括固定磁轭和活动磁轭，所述交叉磁轭中与待测工件表面平行部分形成固定磁轭，所述交叉磁轭中与待测工件表面垂直部分形成活动磁轭，所述固定磁轭的四角各固定连接一滑动套管，活动磁轭穿过滑动套管并与所述套管滑动连接，所述活动磁轭自上至下分为压簧、滑动区、磁化线圈和磁极，所述压簧上部设置与固定磁轭固定连接的压簧支架，所述磁极两侧装有相平行的行走滚轮，所述固定磁轭上表面设有抓柄。

本发明通过将交叉磁轭分成固定磁轭和活动磁轭两部分，同时在活动磁轭上设置弹簧结构，成功地实现了磁粉探伤机的每个磁极都具有伸缩功能，当工作中遇到凹面时，磁极通过与工件间的磁力吸引使活动磁极的弹簧拉长补偿与工件间的接触间隙，当工作中遇到凸面时，磁极通过弹簧的压缩实现与工件的紧密接触，保证了探伤过程中的磁场强度，稳定了磁化工件的效果。

进一步，所述磁极与所述平行行走滚轮底切面之间间隙为0.1-1mm。

进一步，所述交叉磁轭由两个Π型交流磁轭交叉正交组合，所述交流磁轭电流相位角为120度，所述交叉磁轭在几何中心点形成的椭圆形旋转磁场的磁场强度长轴大于5600A/m(安培/米)(在工件表面形成的磁场强度大于70高斯)，短轴大于3200A/m(安培/米)(在工件表面形成的磁场强度大于40高斯)。

进一步，所述交叉磁轭行进方向的前端设置磁悬液喷洒回收装置，所述交叉磁轭行进方向的后端设置紫外灯管和图像采集电荷耦合器件(Charge CoupleDevice)。

通过图像采集电荷耦合器件(CCD)对上料磁化后待测工件表面摄像，将工件表面焊缝的各种缺陷特征值编写成识别软件，计算机对图像进行处理，提高图像质量的同时，可对焊缝缺陷进行分类并声光报警。另外，计算机可对缺陷图像进行实时监视。

进一步，所述图像采集电荷耦合器件与交叉磁轭间的距离为200-300mm。

由于本发明的交叉磁轭在磁化工件时磁场在磁轭与工件间形成闭合回路，因此，在对磁场干扰信号采取屏蔽的条件下，交叉磁轭与图像采集电荷耦合器件间的距离在200-300mm范围内，就可防止磁场对图像采集电荷耦合器件造成损坏与干扰。

进一步，所述磁粉探伤机还包括与待测工件表面平行且匀速运动的丝杠或导轨，所述磁悬液喷洒回收装置、交叉磁轭和图像采集器件载于所述丝杠或导轨上。

载于所述丝杠或导轨上的上述装置在与丝杠或导轨同步匀速运动的同时，交叉磁轭的行走滚轮落于待测工件表面，对待测工件表面喷洒磁悬液、磁化和CCD摄像。

进一步，所述匀速运动的速度小于2米/分钟，以保证工件的磁化时间。

进一步，所述磁粉探伤机还包括控制所述丝杠或导轨定位、上料预喷、线圈通电磁化、丝杠或导轨转速和所述图像采集器件采集图像的可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)。

进一步，所述可编程逻辑控制器通过流量计控制磁悬液喷洒的流速。

进一步，所述可编程逻辑控制器通过伺服电机控制丝杠或导轨与待测工件表面的距离。

这种控制可保证交叉磁轭工作面与工件表面的距离在0.1-1.0mm的范围内。

进一步，所述可编程逻辑控制器通过伺服电机控制丝杠或导轨与待测工件表面焊缝中心线之间的位移，所述位移由设置在交叉磁轭上的激光监视器传送到可编程逻辑控制器，由可编程逻辑控制器自动控制。

这种控制可保证交叉磁轭与焊缝中心线正负偏离误差在±1mm范围内。

进一步，所述位移由所述图像采集器件采集图像并通过屏幕监视，由可编程逻辑控制器手动控制。

通过对所采集图像的屏幕监视，再由可编程逻辑控制器的“十字手柄”程控操作，同样可保证交叉磁轭与焊缝中心线正负偏离误差在±1mm范围内。

本发明的有益效果在于：

1.本发明的伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机，每个磁极都具有伸缩功能，改变了交叉磁轭目前应用条件的局限性，在凹凸不平的工件表面也具有稳定的探伤灵敏度，具有广泛的推广应用价值。

2.本发明的伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机采用PLC程控操作，实现上料-磁化-CCD观察-下料工序的程控化，可保证下述探伤工艺参数的优化和一致性，克服人工操作中工艺参数的不稳定性：

(1)以流量计定量控制磁悬液的喷洒速度，并与交叉磁轭的移动速度相协调，保证有效磁化场被全部润湿的情况下进行磁化，同时防止因过量磁悬液的流动破坏已经形成了的缺陷磁痕。

(2)控制合理磁化时间：交叉磁轭的移动速度决定着磁化时间，移动速度越快，对某一点来说它的磁化时间越短。通常，某一点的磁化时间至少应为1-3秒钟，才能保证这一点经历不同大小和不同方向磁场的连续作用，从而检测出任意方向的缺陷。这是人工操作中无法完全保证的。

(3)观察分析磁痕的时机：采用交叉磁轭探伤时，应在施加磁悬液之后立即进行观察，本发明紧挨交叉磁轭设置有CCD图像采集装置，使得实时观察得以实现。

(4)磁痕判断的准确性：CCD图像采集可获得焊缝1:1或2:1清晰图像，通过图像识别软件达到很高的置信度，克服人眼观察的随机性。

3.采用伺服控制机构，保证交叉磁轭与焊缝中心线接触间隙位移，对焊缝实现磁粉探伤自动化提供可靠技术保障。

4.采用伺服控制机构，保证交叉磁轭工作面与工件表面的距离在0.1-1.0mm的范围内，从而保证工件焊缝获得稳定磁场强度。

5.本发明的伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机采用CCD图像采集和图像处理自动识别技术，实现在线磁粉检测监控和自动化探伤功能，节省了人力，改善了半暗室条件下人眼观察的劳动环境。

附图说明

图1平面交叉式交叉磁轭的一种结构方式

图2平面交叉式交叉磁轭的另一种结构方式

图3交叉磁轭磁场分布图

图4本发明伸缩式交叉磁轭结构示意左视图

图5本发明伸缩式交叉磁轭结构示意前视图

图6本发明伸缩式交叉磁轭结构示意俯视图

图7本发明活动磁轭结构示意图

图8本发明伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机工作状态示意图

其中，1-磁悬液喷洒回收装置；2-交叉磁轭；3-固定磁轭；4-活动磁轭；5-滑动套管；6-压簧；7-滑动区；8-磁化线圈；9-磁极；10-压簧支架；11-行走滚轮；12-抓柄；13-图像采集电荷耦合器件；14-待测工件表面；15-丝杠；16-可编程逻辑控制器；17-伺服电机；18-滚珠丝杠；19-丝母；20-紫外灯；21-压簧封盖；A-磁极A；A’-磁极A’；B-磁极B；B’-磁极B’；0-交叉磁轭几何中心点；

下面再以实施例方式对本发明作进一步说明，给出本发明的实施细节，但是并不是旨在限定本发明的保护范围。

具体实施方式

实施例1

一种伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机，由磁悬液喷洒回收装置1和交叉磁轭2组成，交叉磁轭由固定磁轭3和活动磁轭4组成，交叉磁轭中与待测工件表面平行部分形成固定磁轭，交叉磁轭中与待测工件表面垂直部分形成活动磁轭，固定磁轭的四角各固定连接一与滑动套管5，滑动套管垂直于固定磁轭组成的平面，活动磁轭穿过滑动套管并与所述套管滑动连接，活动磁轭自上至下分为压簧6、滑动区7、磁化线圈8和磁极9，活动磁轭的滑动区可在滑动套管中上下滑动，压簧上部设置与固定磁轭固定连接的压簧支架10，磁极两侧装有相平行的行走滚轮11，固定磁轭上表面设有抓柄12。磁极与所述平行行走滚轮底切面之间间隙为0.5mm，平行行走滚轮底切面是指平行滚轮行走时与磨檫面接触点的切线组成的面。交叉磁轭由两个Π型交流磁轭交叉正交组合，交流磁轭电压为4伏，电流相位角为120度，交叉磁轭在几何中心点形成的椭圆行旋转磁场的磁场强度长轴5640A/m，短轴4000A/m。

实施例2

与实施例1基本相同，所不同之处在于，交叉磁轭行进方向的前端设置磁悬液喷洒回收装置1，交叉磁轭行进方向的后端设置紫外灯管20和图像采集电荷耦合器件13。图像采集电荷耦合器件与交叉磁轭间的距离为300mm。

实施例3

与实施例2基本相同，所不同之处在于，磁粉探伤机还设有与待测工件表面14平行且匀速运动的丝杠，磁悬液喷洒回收装置1、交叉磁轭2和图像采集电荷耦合器件载于丝杠上。匀速运动的速度为1米/分钟。

实施例4

与实施例2基本相同，所不同之处在于，磁粉探伤机还设有与待测工件表面14平行且匀速运动的导轨，磁悬液喷洒回收装置1、交叉磁轭2和图像采集电荷耦合器件载于导轨上。匀速运动的速度为1.5米/分钟。

实施例5

与实施例3基本相同，所不同之处在于，由可编程逻辑控制器控制丝杠定位、上料欲喷、线圈通电磁化、丝杠或导轨转速和图像采集器件采集图像，并且可编程逻辑控制器通过流量计控制磁悬液喷洒的流速。其中可编程逻辑控制器控制丝杠定位是通过伺服电机17控制丝杠与待测工件表面的距离和丝杠与待测工件表面焊缝中心线之间的位移，这种位移由设置在交叉磁轭上的激光监视器感知后传送到可编程逻辑控制器，由可编程逻辑控制器自动控制使得交叉磁轭的工作面不偏离工件表面焊缝中心线。

实施例6

与实施例5基本相同，所不同之处在于，丝杠与待测工件表面焊缝中心线之间的位移由图像采集器件采集图像屏幕监视并通过可编程逻辑控制器上的“十字手柄”手动控制。

尽管通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (12)

1.一种伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机，其特征在于，包括磁悬液喷洒回收装置(1)和交叉磁轭(2)，所述交叉磁轭包括固定磁轭(3)和活动磁轭(4)，所述交叉磁轭中与待测工件表面平行部分形成固定磁轭，所述交叉磁轭中与待测工件表面垂直部分形成活动磁轭，所述固定磁轭的四角各固定连接一滑动套管(5)，活动磁轭穿过滑动套管并与所述套管滑动连接，所述活动磁轭自上至下分为压簧(6)、滑动区(7)、磁化线圈(8)和磁极(9)，所述压簧上部设置与固定磁轭固定连接的压簧支架(10)，所述磁极两侧装有相平行的行走滚轮(11)，所述固定磁轭上表面设有抓柄(12)。

2.按照权利要求1所述的伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机，其特征在于，所述磁极与所述平行行走滚轮底切面之间间隙为0.1-1毫米。

3.按照权利要求1所述的伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机，其特征在于，所述交叉磁轭由两个Π???型交流磁轭交叉正交组合，所述交流磁轭电流相位角为120度，所述交叉磁轭在几何中心点形成的椭圆行旋转磁场的磁场强度长轴大于5600安培/米，短轴大于3200安培/米。

4.按照权利要求1所述的伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机，其特征在于，所述交叉磁轭行进方向的前端设置磁悬液喷洒回收装置(1)，所述交叉磁轭行进方向的后端设置紫外灯管和图像采集电荷耦合器件(13)。

5.按照权利要求1所述的伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机，其特征在于，所述图像采集电荷耦合器件与交叉磁轭间的距离为200-300毫米。

6.按照权利要求4所述的伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机，其特征在于，所述磁粉探伤机还包括与待测工件表面(14)平行且匀速运动的丝杠(15)或导轨，所述磁悬液喷洒回收装置(1)、交叉磁轭(2)和图像采集电荷耦合器件载于所述丝杠或导轨上。

7.按照权利要求6所述的伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机，其特征在于，所述匀速运动的速度小于2米/分钟。

8.按照权利要求6所述的伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机，其特征在于，所述磁粉探伤机还包括控制所述丝杠或导轨定位、上料欲喷、线圈通电磁化、丝杠或导轨转速和所述图像采集器件采集图像的可编程逻辑控制器(16)。

9.按照权利要求8所述的伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机，其特征在于，所述可编程逻辑控制器通过流量计控制磁悬液喷洒的流速。

10.按照权利要求8所述的伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机，其特征在于，所述可编程逻辑控制器通过伺服电机(17)控制丝杠或导轨与待测工件表面的距离。

11.按照权利要求8所述的伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机，其特征在于，所述可编程逻辑控制器通过伺服电机控制丝杠或导轨与待测工件表面焊缝中心线之间的位移，所述位移由设置在交叉磁轭上的激光监视器传送到可编程逻辑控制器，由可编程逻辑控制器自动控制。

12.按照权利要求11所述的伸缩式交叉磁轭荧光磁粉探伤机，其特征在于，所述位移由所述图像采集器件采集图像屏幕监视并通过可编程逻辑控制器手动控制。

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