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∏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。
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∏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。