CN104062354A - 钢管磁粉探伤荧光图像检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种钢管磁粉探伤荧光图像检测装置和检测方法，该检测装置包括钢管动作控制系统、相机；紫外闪光灯，含有紫外滤光片；荧光滤光片，安装在相机的镜头前面；磁粉图像电气控制系统，与钢管动作控制系统相连接；监控计算机，与磁粉图像电气控制系统连接；其中，磁粉图像电气控制系统还与相机、镜头相连接，监控计算机还与相机和生产管理系统相连接。本发明解决钢管在线探伤时，磁粉荧光微弱、亮度不足、钢管形状复杂、景深不足、钢管运动拖影的成像质量差的问题，获得亮度高、尺寸分辨率好、层次鲜明、噪声低的高质量钢管的荧光图像，并可实现钢管荧光图像的显示、存储、检索与回放以及疑似缺陷的检测及进一步确认钢管的探伤缺陷。

Description

钢管磁粉探伤荧光图像检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及图像检测装置及检测方法，具体说涉及磁粉探伤荧光图像检测装置及检测方法。

背景技术

磁粉检测技术已被广泛应用于铁磁性材料表面与近表面的裂纹等缺陷的检测，其表面检测的灵敏度高于超声波与射线检测。目前观察磁粉缺陷图像一般是使用人工的方法，长时间观察眼睛会产生生理疲劳，因而造成效率降低下与漏检等问题。在钢管生产中的表面缺陷检查是钢管生产中重要的一道质量检验工序，现也是使用这种人工磁粉检测的方法。现有的检验方法，是在特定的工位暗室中，对钢管被测部位施加磁场，再喷淋磁悬液；如果被测试件的表面或者浅表面有缺陷（如裂纹、气孔、非金属夹杂物等）内含有空气或非金属材料，其磁导率远小于工件，这会导致磁阻变化，在钢管表面或近表面相应缺陷部位会产生漏磁场，形成小磁极，磁粉会在此堆积较多荧光磁粉；然后用紫外灯进行照射，就会激发磁粉发出荧光。通过增强光照，堆积较多的磁粉就被显示出来，最后通过操作人员肉眼可能看到的缺陷图像，以检测出微小的表面缺陷。现有的人工磁粉检测装置的构件如图1中虚线框所示，包括钢管驱动装置2、磁化装置3、磁悬液喷淋装置4、紫外灯5、动作控制系统6。并人工目视检查。这种装置和方法灵敏度很低，而且人工观察识别操作的过程中工作量大、效率低，专业的检验人员在黑暗环境中长时间保持专注，精神很容易疲劳，检验效果会失真，人工准确性降低，同时紫外线长期照射对人健康有一定的危害。特别是检验过程中没有将科学的数据与原始的磁粉缺陷图像保留下来，对事后的质量分析、跟踪、责任认定都很不利。现场操作与管理人员一直期望采用图像信息化装置，自动化地获得科学的磁粉探伤数据与图像。由于磁粉荧光非常微弱，采集能用的图像不易，使用中必须通过增大光圈，增加CCD曝光时间来获得足够亮度的成像。但是检查过程中钢管处于运动状态，CCD曝光时间必须很短，才能避免拖影；而钢管尺寸变化范围很大，所以光圈必须很小才能获得足够清晰的景深，因此使用现有的技术无法实现即满足图像的清晰度又有一定的荧光感应亮度、钢管生产中能用的数字化荧光磁粉探伤图像。

在发明名称为“一种金属轴类零件表面磁粉探伤自动检测装置”的中国实用新型专利申请第200920092857.5号中公开了一种简单地利用相机和计算机取代人眼观测磁粉荧光的装置。但是该装置所获得的图像质量比较差，不能在运动状态下获取清晰的荧光图像。

在发明名称为“磁粉探伤环境下基于复合特征的工件伤痕识别方法”的中国发明专利申请第201010162959.7号揭示了一种荧光图像的处理分析方法。但该方法在工业应用条件下，无法获得运动状态的清晰图像。

在发明名称为“火车轮对荧光磁粉检测实时自动成像系统”的中国实用新型专利申请第201020214784.5号揭示一种用连续紫外光光源和1个摄像头获取火车轮对荧光图像的装置。该装置是对人工目视检查的简单改良，也无法在运动状态下，对复杂零件获得足够清晰的图像。

在发明名称为“采用荧光磁粉对钢材探伤检测（FLAW DETECTIONUSING FLUORESCENT MAGNETIC POWDER FOR STEEL MATERIAL）”的日本专利申请第JP60105950A号与发明名称为“磁粉探伤检测（MAGNETICPOWDER-BASED FLAW DETECTION）”的日本专利申请第JP63082358A号中，揭示一种荧光检测设备，其被测对象的形状比较简单，虽然提供2个照明光，但只能获得1种叠加的光谱图像；当缺陷比较小，荧光比较弱时，将被背景光掩盖，无法实现检测。

在发明名称为“在磁性微粒测试中探测缺陷的方法（METHOD FORDETERMINING FLAW IN MAGNETIC PARTICLE TEST）”的日本专利申请第JP62110148A号中公开了一种磁粉荧光探伤设备，通过不同的角度照射的灯光使缺陷更加突出。它的被测对象的形状必须比较平整，变化范围不大，而且连续灯光强度不大，细小缺陷无法照射清晰成像。

在发明名称为“磁粉裂纹探测类型表面缺陷（MAGNETIC PARTICLECRACK DETECTION TYPE SURFACE FLAW）的日本专利申请第JP2003107057A号中所揭示的磁粉荧光探伤设备是一种移动的机械，需要通过复杂的运动才能实现相应的功能，而且只能在简单的平板上进行检测。

发明内容

发明的目的是提供一种钢管磁粉探伤荧光图像检测装置及检测方法，以解决钢管在线探伤荧光成像时，磁粉荧光过于微弱、亮度不足、钢管形状复杂、景深不足、钢管运动拖影并最终导致的成像质量差的问题，获得亮度高、尺寸分辨率好、层次鲜明、噪声低的高质量钢管端面的荧光图像，并且可实现钢管荧光图像的显示、存储、检索与回放以及疑似缺陷的检测，以及可进一步确认钢管的探伤缺陷。

根据本发明一方面提供一种钢管磁粉探伤荧光图像检测装置，包括钢管动作控制系统、相机；其特点是，还包括：紫外闪光灯，在其前端面安装有紫外滤光片；荧光滤光片，安装在所述相机的镜头前面；磁粉图像电气控制系统，与所述钢管动作控制系统相连接；监控计算机，与所述磁粉图像电气控制系统连接；其中，所述磁粉图像电气控制系统还与所述相机、镜头驱动器、闪光灯相连接，所述监控计算机还与所述相机和生产管理系统相连接。

所述的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置还包括镜头的对焦驱动器，设置在所述相机的镜头上，以整合成镜头及对焦驱动器，与所述磁粉图像电气控制系统相连接。

所述的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置还包括可见光闪光灯，与磁粉图像电气控制系统连接。

所述磁粉图像电气控制系统包括：连接所述相机的电源与I/O模块；连接所述可见闪光灯的电源与触发接口和连接所述紫外线闪光灯的电源与触发接口；以及中央控制器，所述中央控制器分别连接于所述的各个模块和接口。

所述磁粉图像电气控制系统还包括连接运动控制系统的I/O光电隔离模块。

所述磁粉图像电气控制系统还包括连接中央控制器的通讯接口。

所述的磁粉图像电气控制系统还包括连接所述镜头及对焦驱动器的电源及运动控制模块。

所述磁粉图像电气控制系统还包括灯光控制器。

所述钢管磁粉探伤荧光图像检测装置与所述钢管驱动装置、钢管磁化装置、磁悬液喷淋装置结合，以构成钢管磁粉荧光探伤装置。

根据本发明另一方面提供一种钢管磁粉探伤荧光图像检测方法，包括：

将被测钢管送入检测工位并使系统开始进入检测状态；

监控计算机从管理计算机系统通讯或者操作人员的人工输入，确认钢管的规格、尺寸；

通过对焦驱动器，及相机、镜头和荧光滤光片进行光学系统对焦：系统根据钢管规格尺寸，计算出钢管被检测部位所在的对焦位置，由磁粉图像电气控制系统发出指令，带动对焦驱动器，使光学部分完成对焦；

通过钢管驱动装置使钢管转动，系统开始探伤图像的采集过程；

采集荧光图像：系统先设定相机在荧光状态下的参数，包括增益、曝光时间，再启动相机开始曝光；然后触发紫外闪光灯发出高强度的脉冲紫外光，激发磁粉产生的荧光，光学系统对荧光成像；相机完成荧光图像的采集后，传输给计算机，计算机对荧光图像进行存储；

所述的钢管磁粉探伤荧光图像检测方法还包括：

采集可见光图像：系统设定相机在可见光普通照明方式下参数，包括相机增益与曝光时间，荧光图像采集完成等待少量时间后再启动相机开始曝光，然后触发可见光闪光灯，被测对象产生反射光，由光学系统进行成像；相机完成可见光图像的采集后，传输给计算机，计算机对可见光图像存储；以及

在所述的重复荧光图像与可见光图像的采集，根据钢管转速，等待一段时间，再进行另外一次荧光图像与可见光图像的采集过程，两次采集的间隔时间设置成2次图像采集过程中被测对象只有少量重叠。

停止采集：当钢管停止转动时，停止图像采集；当钢管离开检测工位时，检测过程结束。

本发明的有益效果是：本发明的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置，由于在原磁粉荧光探伤人工检查装置的基础上，增设了一套高质量钢管荧光图像获取装置，因此可解决钢管生产中在线探伤时，磁粉荧光过于微弱、亮度不足的问题，并且可获得高质量的钢管端面的磁粉荧光图像，实现图像的显示、存储、检索与回放，以及疑似表面缺陷的检测，从而提高探伤图像的信息化水平、检测效果与产品质量管理水平，以及减少对操作人员长期暴露在紫外线照射的不良环境中的危害。本发明还可以用于其他复杂形状对象、运动对象的在线磁粉荧光探伤图像中。

附图说明

图1是本发明一个实施例的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置的系统结构布置图；

图2是本发明的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置的紫外光源及荧光的光谱特性曲线图；

图3是本发明一个实施例的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置的工作过程时序图；

图4是本发明一个实施例的钢管磁粉探伤荧光图像检测方法的工作过程流程图；

图5是图1实施例钢管磁粉探伤荧光图像检测装置中的磁粉图像电气控制系统的结构原理图；

图6是本发明的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置在运行状态下的试样荧光图像。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述具体实施方式，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的精神实质来作最宽泛的理解。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。

本发明的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置是在原有的人工钢管探伤磁粉荧光检测装置的基础上，增加钢管图像获取与检测装置，以克服荧光微弱、钢管运动、形状复杂的问题，并获得有合适亮度、反差的高质量荧光图像，实现探伤图像的远程监控、检测、存储与查询。

图1是本发明一个实施例的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置的系统结构布置图；图2是本发明的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置的紫外光源及荧光的光谱特性曲线图；图5是图1实施例钢管磁粉探伤荧光图像检测装置中的磁粉图像电气控制系统的结构原理图。

如图1和5所示，本发明的一个实施例的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置包括原钢管人工磁粉荧光探伤装置（其组成如图1中虚线框所示）中的钢管动作（运动）控制系统6、（本发明中取消了其紫外灯5），在此基础上，本发明的该实施例增设有钢管图像获取装置，钢管图像获取装置包括：紫外闪光灯7、可见光闪光灯12、镜头及对焦驱动器（执行器）10、镜头前的荧光滤光片11、相机9、磁粉图像电气控制系统13、以及内含软件的监控计算机14。

以下将详细说明上述各组成部分的结构、连接关系及其功能。

其中,紫外闪光灯7，在其前端面安装有紫外滤光片8；荧光滤光片11，安装在相机的镜头及对焦驱动器的前面；磁粉图像电气控制系统13，与钢管动作控制系统6相连接；监控计算机14，与磁粉图像电气控制系统13连接；其中，磁粉图像电气控制系统13还与相机9、镜头及对焦驱动器10连接，监控计算机14还与相机9和生产管理系统15相连接。相机9具有/O接口，可以触发闪光灯，或使相机被触发。

其中，磁粉图像电气控制系统13，如图5所示，包括：连接相机9的电源与I/O模块17；连接可见闪光灯12的电源与触发接口18和连接紫外线闪光7灯的电源与触发接口16；以及中央控制器22，分别连接于上述的各个模块和接口。在本实施例中所述磁粉图像电气控制系统13还包括：连接动作（运动）控制系统6的I/O光电隔离模块20、连接中央控制器22的通讯接口21、连接镜头及对焦驱动器10的电源及运动控制模块19、灯光控制器，通讯接口21连接监控计算机14。

较佳地，本发明的相机及镜头可以是电荷耦合器件（CCD）的相机及镜头。荧光滤光片11可以是带通荧光滤光片。镜头的对焦驱动器是镜头对焦机械调整装置。

在本发明中，紫外闪光灯7通常采用UV-A波段的紫外光作为激发光，以使探伤的磁粉产生510nm～550nm的荧光，如图2实线所示；紫外滤光片8选用透光范围W0～W1为UV-A波长范围的滤光片；荧光滤光片11选用透光光谱W3～W4为510nm～550nm波长范围的滤光片。

本发明的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置可与钢管驱动装置2、钢管磁化装置3、磁悬液喷淋装置4结合，构成钢管磁粉荧光探伤装置。

上述的各装置的功能说明如下：

钢管驱动装置2，可以使钢管1转动起来，实现对钢管1圆周的完全扫描。磁化装置3与磁悬液（磁粉液）喷淋装置4，可以在缺陷处产生磁粉沉积。

紫外闪光灯7，产生磁粉探伤必须的紫外光，激发磁粉产生出荧光。紫外光有足够的纯度，不应包含荧光光谱。在瞬间释放很强的紫外光，使相机9的曝光时间很短，避免物体运动造成的拖影。如果紫外光更强，镜头在小光圈的情况下，也有足够的通光量，使相机9正常曝光，那么就有足够的景深，适应不同钢管尺寸，无需对焦驱动装置。

紫外滤光片8，它是紫外闪光灯7的一部分，用于控制激发紫外线的光谱特性。

普通闪光灯即可见光闪光灯12，对被测对象进行普通的可见光照明，用于获得反射光谱图像。即使镜头前有荧光滤光片，它实现照射-反射的成像方式，不含磁粉激发过程，成像效果与普通的可见光照明相同，可以清晰地分辨生产中的干扰因素，如磁粉液不均匀，异物附着等。

荧光滤光片11，只让荧光光谱进入相机9的镜头，其他光线，特别是激发光全部过滤掉，获得纯净的荧光图像。

镜头及对焦驱动器或镜头及对焦驱动装置10，其中镜头用于对被测对象进行成像。光圈大时通光量大，只需要比较弱的激发紫外光，但成像系统的景深浅，当钢管尺寸发生变化时，需要对焦装置重新对焦。光圈小时通光量小，需要比较强的激发紫外光，但成像系统的景深大，当钢管尺寸发生变化时，不需要重新对焦。对焦调整装置用于调整光学成像系统的对焦点，它根据计算机设定，驱动镜头，重新设定对焦点。

相机9，是一种高灵敏度相机，具有较高的信噪比和灵敏度。在弱荧光的情况下，与普通相机相比，可以获得更亮，噪声更小的优质图像。

磁粉探伤电气控制系统13，完成系统的电气控制，包括为闪光灯7和12、相机9供电，协调2个闪光灯7和12、相机9之间的动作关系；获取钢管动作控制系统6的参数，确定钢管1的位置和运动状态，并传输给监控计算机14；在监控计算机14的作用下，通过镜头及对焦驱动器10控制镜头的对焦。

监控计算机14，运行系统的管理、控制与图像处理软件。通过与电气控制系统13或生产管理系统15通讯，获得钢管1的位置与运动状态，获得钢管的尺寸、规格、编号等管理数据；通过向电气控制系统13发指令，设定镜头及对焦驱动器或装置10的位置；通过控制智能相机9或电气控制系统13，控制相机9、闪光灯10、12的采集与触发时序；获得、存储荧光光谱图像和普通反射光图像，并可进行查询回放。

本实施例的钢管磁粉探伤荧光检测装置是在原磁粉荧光探伤人工检查设备的基础上，专门增加一套获得高质量荧光图像装置，包括：紫外闪光灯、紫外线控制装置、高灵敏度的CCD相机及镜头、带通荧光滤光片、镜头的对焦机械调整装置、相机与灯光控制器、计算机单元，从而解决了钢管生产中在线探伤时，磁粉荧光过于微弱、亮度不足的问题，获得高质量的钢管端面的磁粉荧光图像，实现图像的显示、存储、检索与回放，以及疑似表面缺陷的检测，提高探伤图像的信息化水平，提高检测效果与产品质量管理水平，减少操作人员长期暴露在紫外线照射的不良环境中危害。

为了进一步提高检测效果，该装置除了可以获得紫外激发荧光图像，还采用可见光照明，增加普通的可见光闪光灯，改进控制器、计算机监控软件，获得普通的可见光反射图像，通过2种图像的对比，进一步确认钢管的探伤缺陷。

图3是本发明一个实施例的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置的工作过程时序图；图4是本发明一个实施例的钢管磁粉探伤荧光图像检测方法的工作过程流程图。

如图所示，本发明一个实施例的钢管磁粉探伤荧光图像的检测过程包括：

将被测钢管送入检测工位并使系统开始进入检测状态：判断相机9、控制系统13、现场各系统通讯是否正常；钢管是否就位；若就位，则

通过钢管驱动装置2使钢管转动，判断钢管1转动是否正常；若正常，则

系统设定相机9在荧光模式或状态下的参数，包括增益与曝光时间；

触发相机9采集图像并触发闪光灯闪光；

接收相机图像并存储到监控计算机14硬盘中；延时较少时间，等待图像传输、存储完毕；

系统设定相机9可见光模式或状态下的参数，包括增益与曝光时间；

触发相机9采集图像并触发闪光灯闪光；

接收相机图像并存储到监控计算机14硬盘中；延时一段时间，使2次被检测部位最好只有少量重合；

判断钢管1是否依然就位；若未就位，则

结束本次检测；若就位，则

重复上述荧光图像采集和可见光图像采集过程；

停止采集：当钢管1停止转动时，停止图像采集；当钢管离开检测工位时，检测过程结束。

该方法在判断钢管1是否就位之前还包括：监控计算机14从管理计算机系统通讯或者操作人员的人工输入，确认钢管1的规格、尺寸。

在触发相机采集图像并触发闪光灯7闪光之前还包括通过相机9、镜头及对焦驱动器10和荧光滤光片11进行光学系统对焦：系统根据钢管规格尺寸，计算出钢管被检测部位所在的对焦位置，由磁粉图像电气控制系统13发出指令，带动对焦驱动器，使光学部分完成对焦，以获得清晰成像。

所述触发相机9采集图像并触发闪光灯闪光过程为：触发紫外闪光灯7发出高强度的脉冲紫外光，激发磁粉产生的荧光，光学系统对荧光成像；相机9对完成荧光图像进行采集，随后将采集到的荧光图像传输给计算机14，计算机14对荧光图像进行存储。

采集可见光图像的过程为：系统设定相机在可见光普通照明方式下参数，包括相机增益与曝光时间，荧光图像采集完成等待少量时间后再启动相机9开始曝光，然后触发可见光闪光灯，被测对象产生反射光，由光学系统进行成像；相机完成可见光图像的采集后，传输给计算机14，计算机14对可见光图像存储。

重复图像采集为：在完成一次荧光与可见光图像采集过程后，根据钢管1转速，等待一段时间，再进行另外一次荧光鱼可见光图像的采集过程。

综上所述，本实施例的钢管磁粉探伤荧光图像检测方法包括：

1.使被测钢管进入检测工位：系统开始进入检测状态，监控计算机从管理计算机系统通讯或者操作人员的人工输入，确认钢管的规格、尺寸。此时刻为t1时刻。

2.进行光学系统对焦：系统根据钢管规格尺寸，计算出钢管被检测部位所在的对焦位置，由磁粉图像电气控制系统发出指令，带动执行机构即对焦驱动器，使光学部分完成对焦，使成像清晰；启动对焦时刻为t2。

3.使钢管转动，系统开始探伤图像的采集过程；此时刻为t3。

4.采集荧光图像：系统先设定相机在荧光状态下的参数，包括增益、曝光时间，再启动相机开始曝光，然后触发紫外闪光灯发出高强度的脉冲紫外光，激发磁粉产生的荧光，光学系统对荧光成像。相机完成荧光图像的采集后，传输给计算机，计算机对荧光图像进行存储。该过程的启动时刻为t4。

5.采集可见光图像：荧光图像采集完成等待少量时间后进行该过程，系统设定相机在可见光普通照明方式下参数，包括相机增益与曝光时间，再启动相机开始曝光，然后触发可见光闪光灯，被测对象产生反射光，由光学系统进行成像；相机完成可见光图像的采集后，传输给计算机，计算机对可见光图像存储。该过程的启动时刻为t5。

6.重复荧光图像与可见光图像采集：在完成一次荧光图像与可见光图像采集过程后，根据钢管转速，等待一段时间，再进行另外一次荧光图像与可见光图像的采集过程。间隔时间以2次图像采集过程中被测对象只有少量重叠为宜。

7.停止采集：当钢管停止转动时，停止图像采集；当钢管离开检测工位时，本次检测过程结束。

该方法也可以用于其他复杂形状对象、运动对象的在线磁粉荧光图像探伤中。

整个系统的光谱特性设计，决定了最终的荧光图像的亮度，以及与背景的反差。按照传统的磁粉荧光探伤的要求，用UV-A波段的紫外光作为激发光，探伤的磁粉会产生510nm～550nm的荧光。为此，如图2中的实线所示，激发光滤光片选用透光范围W0～W1为UV-A波长范围的滤光片，荧光滤光片选用透光光谱W3～W4为510nm～550nm或者接近该波长范围的滤光片，实现传统方式的磁粉荧光检测。

考虑到本发明的检测装置工作时，周围无需操作人员，无需紫外防护和可见光干扰荧光问题，所以可以改进系统的光谱特性设计，如图2中虚线所示。

激发紫外光中允许一部分可见光及更短的UV-B波长的紫外光。这样可以提升激发光的强度，提高原始光源的利用率。也可以允许一部分不覆盖荧光波长的长波光线透过，这样在不影响成像的情况下，扩大紫外激发光滤镜的可选种类。

根据现场实际测试的情况，磁粉产生的荧光超过510nm～550nm范围，为了充分利用磁粉产生的荧光，可以适当扩展荧光滤光片透光波长的范围W3～W4超过510nm～550nm，以提高荧光的强度。

由上述实施例的详细说明可知，本发明所采用的改进技术手段可获得以下技术效果：

1.大功率紫外闪光灯激发荧光并冻结运动图像：用紫外闪光灯取代普通的连续紫外灯，可在瞬态释放全部能量，可以缩短曝光时间，在钢管运动的情况下，冻结图像防止运动模糊。通过提升闪光灯的功率，使激发出的磁粉荧光达到足够的强度，使相机的图像有足够的亮度。

2.双光谱成像识别缺陷与伪缺陷：荧光成像过程中除了缺陷能够沉积磁粉，产生荧光外，一些伪缺陷、异物，如铁屑、棉丝等，也会沉积磁粉产生荧光，使操作员产生误判；通过可见光照明方式下，可以看到普通的照射-反射图像，两者特性不同，互相对比可轻易地识别伪缺陷；对钢管缺陷也可以由更清楚地识别。

3.优化工作光谱获得最大荧光效率：根据磁粉的荧光光谱特性，以及对激发光的光谱敏感特性，选择合适的激发光滤光片，使闪光灯中的有效光线尽可能照射到被测对象上，选择合适的荧光滤光片使各个波长的荧光尽可能进入镜头和相机中。两个滤光片透光光谱保持一定的间隔。

4.自动对焦装置提高图像清晰度和亮度：使用对焦驱动器即执行装置调节对光学镜头的焦点，对不同尺寸被测对象均可以准确成像。如果荧光的亮度不足，通常使用大光圈镜头以提高亮度，此时成像系统的景深比较浅，使用对焦系统可以获得对焦清晰的高质量图像。

5.远程监控、检测取代目视检测：在监控计算机画面上对高质量的探伤图像进行监视，或者以图像处理软件辅助检测，以发现钢管缺陷。

6.被测对象生产编号与检验图像关联：监控计算机将被测对象生产编号与检验图像关联在一起，可以用检索的方法查询有异议被测对象的图片，以方便生产管理。

综上所述，本发明实施例的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置，它是在原磁粉荧光探伤人工检查设备的基础上，专门增加的一套荧光图像装置。包括：紫外闪光灯、紫外线布光装置、高灵敏度的CCD相机及镜头、带通荧光滤光片、镜头对焦调整装置、相机与灯光控制器、计算机单元。它解决了钢管在线探伤时，磁粉荧光过于微弱、亮度不足、钢管形状复杂、景深不足、钢管运动拖影，最终导致的成像质量差的问题，获得了亮度高、尺寸分辨率好、层次鲜明、噪声低的高质量钢管端面的荧光图像，实现钢管荧光图像的显示、存储、检索与回放，以及疑似缺陷的检测。为了进一步提高检测效果，该装置除了按照传统模式可以获得紫外-荧光图像，还可以获得可见光图像，通过2种光谱特性图像的对比，排除伪缺陷，进一步确认钢管的磁粉探伤缺陷。为此可以增加可见光闪光灯，并改进控制器的控制软件，使紫外闪光灯与可见光闪光灯交替工作，获得可见光照明的图像。本发明通过紫外闪光灯取代传统连续照射紫外灯，配合高灵敏度CCD相机，冻结钢管运动时的荧光图像；通过提升闪光灯的功率减少镜头的光圈，来获得足够景深，或者通过对焦设定机构完成大光圈时准确对焦，以及进行双光谱图像比对，进一步提高检测效果的磁粉荧光图像检测装置。

须指出的是，针对不同的应用场合，本发明的检测装置的各个部件可以在现有原理的基础上进行相应的变化。减少1项或多项功能，以简化系统结构。

1.单一荧光图像。按照传统的磁粉荧光探伤工作原理，只要获取磁粉荧光的图像即可。无需可见光闪光灯进行照明，获取普通的反射光图像。

2.工作光谱。当难以获得透光范围比较宽的滤光片时，也可以选用透光波长范围比较窄的激发滤光片和荧光滤光片，此时的图像亮度比较低。

3.取消自动对焦。当光圈比较小，景深比较大，用户对成像质量要求不高，或被测对象平整，光学系统景深可以覆盖产品的尺寸范围时，可以取消自动对焦功能，取消镜头执行机构和电气运动控制机构。

4.相机与闪光灯控制优化。本专利申请的电气控制系统中，如果采用高性能相机，有输出I/O，那么可以用该I/O去触发闪光灯。将相机开始曝光时产生的I/O信号，作为触发信号，直接触发闪光灯。

5.电气控制简化。如果监控计算机能够从管理计算机获得钢管的状态，如就位、转动，那么电气系统的“光电隔离I/O”部分可以省略，甚至“通讯接口”与“中央控制器”部分也可以省略。

6.荧光图像装置与磁粉探伤驱动装置结合。本专利申请可与钢管驱动、钢管磁化装置、磁悬液喷淋装置结合，可以作为一个实现钢管磁粉荧光探伤的独立装置。

7.用于其他对象的磁粉荧光探伤图像检测。本专利申请不仅用于钢管在线磁粉荧光检测，也可以用于其他钢铁或导磁材料的产品、设备在运动情况下的在线检测。

本发明的装置和方法已经在现场投入应用。效果见图6。图6为运动状态下的实拍荧光图像。

应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种钢管磁粉探伤荧光图像检测装置，包括钢管动作控制系统、相机；其特征在于，还包括：紫外闪光灯，在其前端面安装有紫外滤光片；荧光滤光片，安装在所述相机的镜头前面；磁粉图像电气控制系统，与所述钢管动作控制系统相连接；监控计算机，与所述磁粉图像电气控制系统连接；其中，所述磁粉图像电气控制系统还与所述相机、镜头相连接，所述监控计算机还与所述相机和生产管理系统相连接。

2.根据权利要求1所述的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置，其特征在于，所述的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置还包括镜头的对焦驱动器，设置在所述相机的镜头上，以整合成镜头及对焦驱动器，与所述磁粉图像电气控制系统相连接。

3.根据权利要求1或2所述的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置，其特征在于，所述的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置还包括可见光闪光灯，与磁粉图像电气控制系统连接。

4.根据权利要求1或2所述的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置，其特征在于，所述磁粉图像电气控制系统包括：连接所述相机的电源与I/O模块；连接所述可见闪光灯的电源与触发接口和连接所述紫外线闪光灯的电源与触发接口；以及中央控制器，所述中央控制器分别连接于所述的各个模块和接口。

5.根据权利要求4所述的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置，其特征在于，所述磁粉图像电气控制系统还包括连接运动控制系统的I/O光电隔离模块、连接中央控制器的通讯接口、连接镜头及对焦驱动器的电源及运动控制模块、以及灯光控制器。

6.根据权利要求5所述的钢管磁粉探伤荧光图像检测装置，其特征在于，所述钢管磁粉探伤荧光图像检测装置与钢管驱动装置、钢管磁化装置、磁悬液喷淋装置结合，以构成钢管磁粉荧光探伤系统。

7.一种钢管磁粉探伤荧光图像检测方法，包括：

将被测钢管送入检测工位并使系统开始进入检测状态；

监控计算机从管理计算机系统通讯或者操作人员的人工输入，确认钢管的规格、尺寸；

通过相机、镜头及对焦驱动器和荧光滤光片进行光学系统对焦：系统根据钢管规格尺寸，计算出钢管被检测部位所在的对焦位置，由磁粉图像电气控制系统发出指令，带动对焦驱动器，使光学部分完成对焦；

通过钢管驱动装置使钢管转动，系统开始探伤图像的采集过程；

采集荧光图像：系统先设定相机在荧光状态下的参数，包括增益、曝光时间，再启动相机开始曝光；然后触发紫外闪光灯发出高强度的脉冲紫外光，激发磁粉产生的荧光，光学系统对荧光成像；相机完成荧光图像的采集后，传输给计算机，计算机对荧光图像进行存储；

重复荧光图像采集；以及

停止采集：当钢管停止转动时，停止图像采集；当钢管离开检测工位时，检测过程结束。

8.根据权利要求7所述的钢管磁粉探伤荧光图像检测方法，其特征在于，所述的钢管磁粉探伤荧光图像检测方法还包括：

采集可见光图像：系统设定相机在可见光普通照明方式下参数，包括相机增益与曝光时间，荧光图像采集完成等待少量时间后再启动相机开始曝光，然后触发可见光闪光灯，被测对象产生反射光，由光学系统进行成像；相机完成可见光图像的采集后，传输给计算机，计算机对可见光图像存储；以及

重复可见光图像采集：在完成一次可见光图像采集过程后，根据钢管转速，等待一段时间，再进行另外一次可见光图像的采集过程。

9.根据权利要求7所述的钢管磁粉探伤荧光图像检测方法，其特征在于，在所述的重复荧光图像与可见光图像的采集，两组采集的间隔时间设置成2次图像采集过程中被测对象只有少量重叠。