CN102520060B - 磁粉盒式无损探伤自动检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明磁粉盒式无损探伤自动检测系统主要由马蹄铁（1）、行走机构（9）、裂纹监视装置、磁粉盒（10）及消磁装置组成，其中：马蹄铁和磁粉盒装在行走机构上，行走机构在马蹄铁和磁粉盒的磁性吸引力附着在具有磁性金属表面上行走，使得磁粉盒贴近压力容器的表面，行走机构的行走状态由控制箱控制；裂纹监视装置由装在马蹄铁的U型空间内的摄像头、紫外线光源和外侧的控制箱组成，其中摄像头通过数据线与控制箱内的图像处理装置相连；消磁装置由消磁线圈盒（6）、齿轮（7）、步进电机（8）、齿条轨道（14）及控制箱组成。本发明能够自动检测大型压力容器除焊缝外其它区域表面与近表面缺陷以及无损探伤的检测，并且检测效率高。

Description

磁粉盒式无损探伤自动检测系统

技术领域

本发明涉及危险品储存压力容器的无损探伤技术领域，尤其是涉及一种容积在1500 m³以上的大型储罐磁粉探伤自动检测系统。 

背景技术

目前，应用于大型储罐罐壁除焊缝外区域的表面缺陷检测主要采用声发射技术与超声技术，但缺陷类型识别能力差、投入成本高。 

磁粉检测法能够准确检测出所有的表面缺陷，并且直观、经济，如果配合爬行器使用，可以实现整个罐体表面缺陷的检测。但其主要缺点是：（1）检测结果由人肉眼判断，主观因素高，容易漏检错检；（2）需要操作者近距离观察，自动化水平不高；（3）需要不断涂抹磁粉或磁悬浮溶液，在大型容器壁操作困难。 

目前正在研究的荧光磁粉法自动检测系统采用CCD摄像机代替人眼观察过程并利用计算机图像处理技术分析检测结果，提高了检测可靠性与自动化水平，但需要涂抹荧光磁粉，从而影响了其在大型容器壁检测上的应用。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种磁粉盒式无损探伤自动检测系统，以克服上述现有技术的缺陷。 

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：主要由马蹄铁、行走机构、裂纹监视装置、磁粉盒及消磁装置组成。其中：马蹄铁和磁粉盒安装在行走机构上，行走机构在马蹄铁和磁粉盒的磁性吸引力附着在具有磁性金属表面上行走，使得磁粉盒贴近压力容器的表面，该行走机构的行走状态由控制箱控制；裂纹监视装置由安装在马蹄铁的U型空间内的摄像头、紫外线光源和外侧的控制箱组成，其中摄像头通过数据线与控制箱内的图像处理装置相连；消磁装置由消磁线圈盒、齿轮、步进电机、齿条轨道及控制箱组成。 

所述的磁粉盒可以由透明玻璃、具有荧光物质的油液磁粉构成。

所述的油液磁粉是将荧光磁粉悬浮装在透明的2～10毫米的无色透明油液里形成，荧光物质在紫外线光源照射下发出荧光，油液与磁粉的比重相同。 

在所述的磁粉盒的外表面装有高频消磁的电磁线圈，在磁粉盒不靠近探测表面的四角装有低强度压力弹簧，以控制磁粉盒紧密贴近探测表面，该弹簧嵌入马蹄铁的内部。 

在行走机构上装有伸缩机构，通过步进电机的齿轮带动齿条运动，进而带动消磁线圈盒移动，该伸缩机构由控制箱控制。 

所述消磁装置可以通过线圈利用高频电磁波对磁化的磁粉进行消磁，当需要进行图像采集的时候，通过步进电机移开消磁装置，为摄像头提供观察空间。 

所述行走机构可以装有四个行走轮，该行走机构的动作通过控制箱中的无线遥控装置进行控制。 

所述无线遥控装置控制命令有前进和停止，以及启动高频消磁的电磁线圈电路对磁粉盒内的磁粉进行消磁。 

所述图像采集装置，其通过无线通讯的方式将采集到的磁粉纹理信号传输到地面终端，通过显示器显示图像。

所述摄像头可以采用CCD摄像头。 

本发明与现有技术相比具有以下的主要的优点： 

其一.采用独立式磁粉容器代替传统的磁粉涂抹来检测漏磁，可以遥控检测设备，在不方便检测人员不易行走的地方，提高检测效率。

其二.利用视频的放大系统，仔细观察和记录罐体的裂缝和瑕疵，能够检测大型压力容器除焊缝外其它区域表面与近表面缺陷。 

其三.能够采集准确充实的容器缺陷图片信息，并通过图像处理技术实时分析和评估容器健康状态，从而实现对容器无损探伤的自动检测。 

附图说明

图1为本发明磁粉盒式无损探伤自动检测系统的结构示意图。 

图2为磁粉盒的结构示意图。 

图3为消磁装置的伸缩机构的结构示意图。 

图4为裂纹监视装置的结构示意图。 

图5为行走机构控制系统的结构示意图。 

图6为磁粉盒布置示意图。 

图7为图1的仰视图。 

图8为本发明磁粉盒式无损探伤自动检测系统行走在待测罐体的示意图。 

图中：1.马蹄铁； 2.摄像头； 3.紫外线光源； 4.控制箱； 5.行走轮； 6.消磁线圈盒； 7.齿轮； 8.步进电机；9.行走机构；10.磁粉盒；11.透明玻璃；12.油液磁粉；13.弹簧； 14.齿条轨道； 15.基座； 16.磁线圈； 17.罐体。 

具体实施方式

本发明以独立容器盛装磁悬浮溶液来代替传统的磁粉涂抹方法，利用控制机构控制行走机构从而控制磁粉容器扫描容器整个表面，并应用高分辨率CCD摄像机拍摄磁粉容器检测结果，通过计算机端口技术将检测图片传输给计算机图像处理软件，最后根据图像处理结果进行评估容器表面裂纹等缺陷状态，实现大型储罐磁粉检测自动化。 

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但并不局限于下面所述内容。 

本发明是一种磁粉盒式无损探伤自动检测系统，其结构如图1、图2、图4、图6和图7所示，主要由马蹄铁1、紫外线光源3、行走机构9、裂纹监视装置、磁粉盒10及消磁装置组成，其中：在行走机构9上安装磁粉盒10，该磁粉盒由透明玻璃11和具有荧光物质的油液磁粉12构成。在磁粉盒10的上方装有摄像头2和紫外线光源3。马蹄铁1安装在行走机构9上，行走机构9装有四个行走轮5，通过磁性吸引力附着在具有磁性金属表面上行走、爬行，使得磁粉盒10贴近压力容器的表面，摄像头2通过数据线与控制箱内的图像处理装置相连。图像采集装置采集到的磁粉纹理信号通过显示器显示。 

所述消磁装置由伸缩机构的齿轮7、永久磁铁和缠绕在永久磁铁上的电磁线圈16组成。其中消磁线圈盒6嵌入在基座15里面。为了方便消磁，可将永久磁铁改为电磁铁，方便消磁。 

所述伸缩机构，装在行走机构9上。该伸缩机构由齿轮7、齿条轨道14组成（图3），其工作原理是：步进电机8拖动齿轮7运转，从而带动齿条轨道14前后移动，使得磁粉盒10随齿条轨道伸缩。

所述裂纹监视装置装在马蹄铁1的U型内侧空间内，该裂纹监视装置由摄像头2和控制箱4组成。为了防止磁粉盒的磨损，在磁粉盒不靠近探测表面的四角装有低强度压力弹簧，以控制磁粉盒紧密贴近探测表面，该弹簧嵌入马蹄铁的内部。 

所述摄像头2可以采用CCD摄像头，或者其它如CMOS摄像头。 

所述行走机构9装在基座15上，由行走轮5和控制箱4组成。该行走机构的行走与停止通过控制箱4控制。 

所述控制箱4内装有无线通信装置和图像处理装置。 

所述控制箱4的工作原理是：通过三路遥控通讯装置，在人工控制手柄操下，将无线控制信号发射到检测装置的接收装置，通过三路接收装置控制舵机步进电机，一路通道控制行走机构驱动电机，行走轮在驱动电机的驱动下，在马蹄铁的磁力的吸附作用下，让检测装置行走在罐体上，一路通道控制步进电机上的齿轮7转转，齿轮7驱动消磁装置的齿条轨道14进行伸缩，为了防止伸缩机构的脱落，将消磁装置通过燕尾形导轨让消除装置滑行在轨道上，一路通道控制消磁开关，对磁粉的磁滞进行消磁。行走机构是通过无线遥控装置进行控制，遥控装置控制命令有前进和停止。 

所述油液磁粉12是将荧光磁粉悬浮装在透明的2～10毫米的无色透明油液里形成（图2），该油液磁粉12盛在磁粉盒10中（图6），在封闭的条件下，磁粉表面涂有荧光物质，荧光物质在紫外线光源3照射下发出荧光，便于观察磁粉分布情况。 

所述磁粉盒10由壳体、透明玻璃11和四个弹簧13构成，其中：透明玻璃11装在壳体的表面上，该玻璃外表面通过  安装高频消磁的电磁线圈16。所述四个弹簧13为低强度压力弹簧，其一端嵌入的马蹄铁的内部，控制磁粉盒紧密贴近探测表面；其另一端分别与壳体不靠近探测表面的的四角相连。壳体靠近探测表面的那面材料采用耐磨材料。 

所述图像采集装置可以采用摄像机的输出数据线与无线发射装置出入端连接,再通过无线发射与接收的方式将摄像机所拍摄的图像采集起来，并反映到计算机监视器上。 

本发明提供的磁粉盒式无损探伤自动检测系统，其工作过程是：参见图5和图8，使用无线控制装置控制行走机构9在被测物体（罐体17）表面运动，运行过程中摄像头2时时采集荧光磁粉分布状况，图像采集装置通过无线发射与接收的方式将摄像头2所拍摄的图像采集起来，并将图像传输到计算机监视器上，然后通过图像分析，可以得到罐体的缺陷。 

消磁线圈盒6中的磁线圈16则通过高频振荡，利用电磁场方向反复变换，消除磁粉盒10中磁粉的磁性，从而达到振荡磁粉，保证磁粉分布均匀，从而达到多次使用的目的。 

Claims (10)

1. 一种磁粉盒式无损探伤自动检测系统，其特征是主要由马蹄铁（1）、行走机构（9）、裂纹监视装置、磁粉盒（10）及消磁装置组成，其中：马蹄铁（1）和磁粉盒（10）安装在行走机构（9）上，行走机构（9）在马蹄铁（1）和磁粉盒（10）的磁性吸引力附着在具有磁性金属表面上行走，使得磁粉盒（10）贴近压力容器的表面，该行走机构的行走状态由控制箱（4）操纵；裂纹监视装置由安装在马蹄铁（1）的U型空间内的摄像头（2）、紫外线光源（3）和外侧的控制箱（4）组成，其中摄像头（2）通过数据线与控制箱内的图像处理装置相连；消磁装置由消磁线圈盒（6）、齿轮（7）、步进电机（8）、齿条轨道（14）及控制箱（4）组成。

2. 根据权利要求1所述的磁粉盒式无损探伤自动检测系统，其特征是所述磁粉盒（10）由透明玻璃（11）、具有荧光物质的油液磁粉（12）构成。

3. 根据权利要求2所述的磁粉盒式无损探伤自动检测系统，其特征是所述的油液磁粉（12）是将荧光磁粉悬浮装在透明的2～10毫米的无色透明油液里形成，荧光物质在紫外线光源（3）的照射下发出荧光，油液与磁粉的比重相同。

4. 根据权利要求1或2所述的磁粉盒式无损探伤自动检测系统，其特征是在磁粉盒（10）的外表面装有高频消磁的电磁线圈，在磁粉盒不靠近探测表面的四角装有低强度压力弹簧，以控制磁粉盒紧密贴近探测表面，该弹簧嵌入马蹄铁的内部。

5. 根据权利要求1所述的磁粉盒式无损探伤自动检测系统，其特征是在行走机构（9）上装有伸缩机构，通过步进电机的齿轮带动齿条运动，进而带动消磁线圈盒移动，该伸缩机构由控制箱（4）操纵。

6. 根据权利要求1所述的磁粉盒式无损探伤自动检测系统，其特征是所述消磁装置通过线圈利用高频电磁波对磁化的磁粉进行消磁，当需要进行图像采集的时候，通过步进电机移开消磁装置，为摄像头提供观察空间。

7. 根据权利要求1所述的磁粉盒式无损探伤自动检测系统，其特征是所述行走机构（9）装有四个行走轮（5），该行走机构的动作通过控制箱（4）中的无线遥控装置进行控制。

8. 根据权利要求7所述的磁粉盒式无损探伤自动检测系统，其特征是所述无线遥控装置控制命令有前进和停止，以及启动高频消磁的电磁线圈电路对磁粉盒内的磁粉进行消磁。

9. 根据权利要求1所述的磁粉盒式无损探伤自动检测系统，其特征是设有图像采集装置，其通过无线通讯的方式将采集到的磁粉纹理信号传输到地面终端，通过显示器显示图像。

10. 根据权利要求1所述的磁粉盒式无损探伤自动检测系统，其特征是所述摄像头（2）采用CCD摄像头。