CN106770625A - 一种交变磁场磁光成像检测装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了本发明提供了一种交变磁场磁光成像检测装置及系统，包括磁光成像传感器，用于依据处理器发送的第一控制指令采集励磁后的待测工件的磁光图像，并发送磁光图像，以便处理器对磁光图像进行缺陷分析得到分析结果；还包括交变磁场发生器，用于依据处理器发送的第二控制指令、并以预设频率对待测工件进行励磁，使待测工件产生相应的感应磁场；预设频率依据待测工件的导磁率确定。本发明在使用过程中不仅可以实现对高导磁率工件进行无损检测，还可以实现对低导磁率工件进行无损检测，在一定程度上扩大了适用范围。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测技术领域，特别是涉及一种交变磁场磁光成像检测装置及系统。
背景技术
汽车、航天航空、轮船等都运用大量的金属铸件，金属制品与我们的生活息息相关。由于工作条件恶劣、工作量大及质量要求高等各种随机干扰因素的影响，金属铸件会不可避免地会产生裂纹、气孔、夹渣等缺陷。为了保证其产品质量，必须及时和有效地检测出缺陷。在实际生产过程中，除了目测表面缺陷与成型缺陷外，通常还需要采用无损检测技术来检测缺陷，因此一种有效的缺陷无损检测方法具有重要的现实意义。
目前，国内外常用的无损检测方法有磁粉检测法、渗透检测法、射线检测法、超声波检测法以及涡流检测法，但上述方法都在一定程度上存在缺陷。例如，磁粉检测法仅限于对铁磁性材料进行检测，且对被测工件的表面的光滑度要求严格；渗透检测法仅限于对具有表面开口缺陷的工件进行检测；射线检测检测法的成本高、检测设备较大，且在检测过程中所产生的射线辐射对人体伤害极大；超声波检测法对操作人员的要求较高，并且在区别不同种类的缺陷上有一定的难度，在检测过程中需要耦合剂使检测较为复杂、增加检测成本；涡流检测法只适合对导电材料的表面和近表面进行检测，且难以判断工件缺陷的种类、形状和大小。
为解决上述问题，恒定磁场磁光成像检测方法应运而生，该方法通过永久磁铁对被测工件进行励磁，并通过磁光成像传感器采集励磁后的工件的磁光图像，并通过计算机对磁光图像进行分析以对工件缺陷的种类、形状和大小进行判断，虽然恒定磁场磁光成像检测方法具有简单易用、无污染、成本较低的优点，但是该方法只能用来检测导磁系数较高的金属工件，而无法用来检测导磁系数较低的金属工件，造成其适用范围较小。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的交变磁场磁光成像检测装置及系统成为本领域的技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种交变磁场磁光成像检测装置及系统，在使用过程中不仅可以实现对高导磁率工件进行无损检测，还可以实现对低导磁率工件进行无损检测，在一定程度上扩大了适用范围。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种交变磁场磁光成像检测装置，包括磁光成像传感器，用于依据处理器发送的第一控制指令采集励磁后的待测工件的磁光图像，并发送所述磁光图像，以便处理器对所述磁光图像进行缺陷分析得到分析结果；所述装置还包括交变磁场发生器，用于依据所述处理器发送的第二控制指令、并以预设频率对所述待测工件进行励磁，使所述待测工件产生相应的感应磁场；所述预设频率依据所述待测工件的导磁率确定。
可选的，所述装置还包括：
加热器，用于对待测工件进行加热；还用于依据第三控制指令停止对所述待测工件加热；
温度监控器，用于对待测工件的温度进行监测，并当所述温度达到第一预设阈值时生成第一温度信息，以便所述处理器依据所述第一温度信息生成所述第一控制指令、所述第二控制指令和所述第三控制指令。可选的，所述加热器为红外加热器。
可选的，所述磁光成像传感器包括激光光源、起偏器、检偏器、磁光薄膜以及电荷耦合器件。
可选的，所述电荷耦合器件为CMOS图像传感器。
可选的，所述交变磁场发生器包括U型铁氧体和线圈，所述线圈缠绕在所述U型铁氧体上。
可选的，所述温度监控器，还用于当所述温度达到第二预设阈值时生成第二温度信息，以便所述处理器依据所述第二温度信息生成第四控制指令；
所述加热器，还用于依据第四控制指令开始对所述待测工件进行加热；所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种交变磁场磁光成像检测系统，包括处理器和如上述所述的交变磁场磁光成像检测装置。
本发明提供了一种交变磁场磁光成像检测装置及系统，包括磁光成像传感器，用于依据处理器发送的第一控制指令采集励磁后的待测工件的磁光图像，并发送磁光图像，以便处理器对磁光图像进行缺陷分析得到分析结果；还包括交变磁场发生器，用于依据处理器发送的第二控制指令、并以预设频率对待测工件进行励磁，使待测工件产生相应的感应磁场；预设频率依据待测工件的导磁率确定。
由于，高导磁率工件的缺陷处在低频交变磁场中会感应出差异较大的漏磁场，低导磁率工件的缺陷处在高频交变磁场中会感应出差异较大的差异磁场，所以本发明在使用的过程中只需依据待测工件的导磁率确定合适的预设频率，使交变磁场发生器依据该预设频率产生相应频率的交变磁场对待测工件进行励磁，以使具有相应导磁率工件产生相应的感应磁场，并通过磁光成像传感器采集励磁后的待测工件的磁光图像，以便处理器对所采集的磁光图像进行缺陷分析，得到相应的分析结果。本发明在使用过程中不仅可以实现对高导磁率工件进行无损检测，还可以实现对低导磁率工件进行无损检测，在一定程度上扩大了适用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种交变磁场磁光成像检测装置的结构示意图；
图2为本发明所提供的另一种交变磁场磁光成像检测装置的结构示意图；
图3为本发明提供的一种交变磁场磁光成像检测系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种交变磁场磁光成像检测装置及系统，在使用过程中不仅可以实现对高导磁率工件进行无损检测，还可以实现对低导磁率工件进行无损检测，在一定程度上扩大了适用范围。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，图1为本发明提供的一种交变磁场磁光成像检测装置的结构示意图。
该装置包括磁光成像传感器1，用于依据处理器发送的第一控制指令采集励磁后的待测工件的磁光图像，并发送磁光图像，以便处理器对所述磁光图像进行缺陷分析得到分析结果；该装置还包括交变磁场发生器2，用于依据所述处理器发送的第二控制指令、并以预设频率对待测工件进行励磁，使待测工件产生相应的感应磁场；预设频率依据待测工件的导磁率确定。
需要说明的是，本发明中所检测的工件是指金属工件，即本发明适用于对金属工件进行无损检测，在对待测工件进行检测的过程中，通过处理器(计算机的处理器)来控制交变磁场发生器2和磁光成像传感器1相互配合以完成对待测工件的无损检测，交变磁场发生器2接收到处理器发送的第二控制指令后开启，并以预设频率运行以产生的相应频率的交变磁场，通过交变磁场发生器2所产生的交变磁场对待测工件进行励磁，在待测工件上产生相应的感应磁场，当待测工件有缺陷存在时，感应磁场的磁场分别在待测工件的缺陷处将发生畸变，从而引起缺陷处的垂直磁场分量发生变化，相应的改变了感应磁场。磁光成像传感器1接收到处理器发送的第一控制指令后开始采集励磁后的待测工件的磁光图像，磁光成像传感器1在待测工件所产生的感应磁场的作用下产生磁光效应，使磁光成像传感器1中的偏振光在通过磁光传感介质时产生不同程度的偏转角度，包含了待测工件缺陷的磁场信息的光线经偏振分光镜反射后被电荷耦合器件接收并实时成像，即可以采集到相应的磁光图像。再经处理器对该磁光图像进行缺陷分析、识别以及缺陷位置的技术(具体可以采用相应的图像识别算法)，即可得到相应的分析结果，有该分析结构可以判断待测工件是否存在缺陷，如果存在缺陷还可以根据分析结果得知该缺陷的位置、种类、形状和大小等信息。
具体的，由于对于导磁率较高的工件在低频交变磁场中，其缺陷处会感应出差异较大的漏磁场；对于导磁率较低的工件在高频交变磁场中，其缺陷处会产生较大的差异磁场(即局部涡流磁场)。也就是，对于具有不同导磁率的工件而言，在对其进行检测时，即根据其导磁率确定交变磁场发生器2的频率以便该交变磁场发生器2产生相应频率的交变磁场，以进一步使该工件可以产生相应的感应磁场。故，本发明在实际应用中，可以依据待测工件的金属材料得知其导磁率的高低，并依据其导磁率的高低确定是采用高频交变磁场还是采用低频交变磁场，从而确定预设频率的具体数值，并是交变磁场发生器2以该预设频率工作，产生相应频率的交变磁场并对待测工件进行励磁，使待测工件在该频率的交变磁场下产生相应的感应磁场，再通过磁光成像传感器1采集待测工件的磁光图像，并通过处理器对该磁光图像进行缺陷分析以得到相应的分析结果。
需要说明的是，本发明中的所提供的磁光成像传感器1和交变磁场发生器2可集成在一个装置上，以便于对工件进行无损检测的操作。
本发明提供了一种交变磁场磁光成像检测装置，包括磁光成像传感器，用于依据处理器发送的第一控制指令采集励磁后的待测工件的磁光图像，并发送磁光图像，以便处理器对磁光图像进行缺陷分析得到分析结果；还包括交变磁场发生器，依据处理器发送的第二控制指令、并用于以预设频率对待测工件进行励磁，使待测工件产生相应的感应磁场；预设频率依据待测工件的导磁率确定。
由于，高导磁率工件的缺陷处在低频交变磁场中会感应出差异较大的漏磁场，低导磁率工件的缺陷处在高频交变磁场中会感应出差异较大的差异磁场，所以本发明在使用的过程中只需依据待测工件的导磁率确定合适的预设频率，使交变磁场发生器依据该预设频率产生相应频率的交变磁场对待测工件进行励磁，以使具有相应导磁率工件产生相应的感应磁场，并通过磁光成像传感器采集励磁后的待测工件的磁光图像，以便处理器对所采集的磁光图像进行缺陷分析，得到相应的分析结果。本发明在使用过程中不仅可以实现对高导磁率工件进行无损检测，还可以实现对低导磁率工件进行无损检测，在一定程度上扩大了适用范围。
请参照图2，图2为本发明提供的另一种交变磁场磁光成像检测装置的结构示意图，在上述实施例的基础上：
可选的，装置还包括：
加热器3，用于对待测工件进行加热；还用于依据第三控制指令停止对待测工件加热；
温度监控器4，用于对待测工件的温度进行监测，并当温度达到第一预设阈值时生成第一温度信息；
处理器，还用于依据第一温度信息生成第一控制指令、第二控制指令和第三控制指令。
需要说明的是，当物体的温度同环境温度存在差异时，就会在物体内部产生热量的流动。在实施无损检测时，如果向一个待测工件件注入热量，其中一部分热流必然向内部扩散，并引起试样温度分布的变化。对于无缺陷的物体，当热流均匀注入时，热流能够均匀的向内部扩散或从表面扩散，因而温度场分布也是均匀的；当物体内部存在隔热性缺陷时，热流会在缺陷处受阻，造成热量堆积，导致表面出现温度高的局部热区；当物体内部含有导热性缺陷时，试样表面就会出现温度较低的局部冷区。由以上几种情况可看出，当试样内部存在缺陷时，就会在试样有缺陷区和无缺陷区形成温差。且该温差除了取决于试样材料的热物理性质外，还与缺陷的尺寸、距表面的距离及它的热物理性质有关。
具体的，金属的导磁率可以随温度的变化而变化，并且当待测工件的导磁率为最佳导磁率的时候对该待测工件进行励磁就会使其产生最佳感应磁场，相应的可以提高检测的精确度和准确性。本申请中，在对待测工件进行励磁之前通过加热器3对待测工件进行加热(也就是对待测工件的待检测部位进行加热即可)，并且温度监控器4实时监测待测工件的温度，当待测工件的温度达到第一预设阈值时，向处理器发送第一温度信息，处理器依据该第一温度信息生成相应的第一控制指令、第二控制指令和第三控制指令，并将第三控制指令发送至加热器3，以控制加热器3停止对待测工件进行加热，将第二控制指令发送至交变磁场发生器2，以控制该交变磁场发生器2开始运行(即以预设频率对待测工件进行励磁，使待测工件产生相应的感应磁场)，将第一控制指令发送至磁光成像传感器1，以控制该磁光成像传感器1采集励磁后的待测工件的磁光图像，并将所采集的磁光图像发送至处理器以便处理器对磁光图像进行处理。
需要说明的是，交变磁场发生器2的预设频率以及第一预设温度阈值可以依据待测工件的最佳导磁率进行预先设定的，预设频率以及第一预设温度阈值的具体数据应根据实际情况而定，本发明对此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。
另外，温度监控器4可以采用温度传感器，其检测的温度范围一般设置为温15～75℃，在这个温度范围内，在磁场强度较弱时导磁率随温度的增加而增加，超出此范围，导磁率随温度的升高急剧下降至居里温度(居里温度又称为磁性转变点，是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度，即铁电体从铁电相转变成顺电相引的相变温度。也可以说是发生二级相变的转变温度。低于居里点温度时该物质成为铁磁体，此时和材料有关的磁场很难改变。)。
因此，通过对待测工件进行加热，并控制待测工件的温度为某一个设定值时使待测工件的导磁率为最佳导磁率，此时对该待测工件进行励磁就会使其产生最佳感应磁场，磁光成像传感器1所获得的磁光图像将更加清晰、更加精确的反应待测工件的缺陷情况，以得到更加准确的分析结果，在一定程度上可以提高检测的精确度和准确性。
可选的，加热器3为红外加热器。
需要说明的是，本申请中所提供的加热器3可以采用红外加热器，对待测工件进行红外辐射加热，其中，红外加热器具有穿透力，能内外同时加热，可局部加热，节省能源等优点。
当然，本申请中的加热器3不仅限于采用红外加热器，还可以采用其他类型的加热器3，本发明对此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。
可选的，磁光成像传感器1包括激光光源、起偏器、检偏器、磁光薄膜以及电荷耦合器件。
具体的，磁光成像传感器1在待测工件所产生的感应磁场的作用下产生磁光效应，使磁光成像传感器1中的偏振光(激光光源所发射的激光通过起偏器后产生的)在通过磁光传感介质(磁光薄膜)时产生不同程度的偏转角度，包含了工件缺陷的磁场信息的光线经偏振分光镜反射后被电荷耦合器件接收并实时成像。
可选的，电荷耦合器件为CMOS图像传感器。
当然，本申请中的电荷耦合器不仅可以采用CMOS图像传感器，还可以采用其他的电荷耦合器件，本发明对此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。
可选的，交变磁场发生器2包括U型铁氧体和线圈，线圈缠绕在U型铁氧体上。
需要说明的是，本申请中的交变磁场发生器2包括U型铁氧体和缠绕在该U型铁氧体上的线圈，通过给线圈通预设频率的交流电使U型铁氧体产生相应频率的交变磁场，U型铁氧体的两个磁极给待测工件进行励磁，使待测工件感应出相应的感应磁场。
当然，本申请中所提供的交变磁场发生器2不仅可以包括上述器件，还可以包括其他类型的器件，本发明对此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。
可选的，温度监控器4，还用于当温度达到第二预设阈值时生成第二温度信息，以便处理器依据第二温度信息生成第四控制指令；
加热器3，还用于依据第四控制指令开始对待测工件进行加热；第二预设阈值小于第一预设阈值。
需要说明的是，温度监控器4实时对待测工件的温度进行监测，当待测工件的温度达到(下降到)第二预设阈值时生成第二温度信息，处理器依据该第二温度信息生成第四控制指令以控制加热器3开始对待测工件进行加热，其中，第二预设阈值小于第一预设阈值，并且第二预设阈值的数值可以根据待测工件的最佳导磁率进行预先设定的，第二预设温度阈值的具体数据可以根据实际情况而定，本发明对此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。
还需要说明的是，本发明中的所提供的磁光成像传感器1、交变磁场发生、加热器3(例如红外加热器)以及温度监控器4可集成在一个装置上，以便于对工件进行无损检测的操作。另外，本发明在使用过程中可以实现对金属工件非接触式无损检测，并且可以实现对待测工件的表面以及近表面缺陷的实时快速检测，具有检测精度较高、运行安全可靠、操作简单易用以及环保无污染的优点。
请参照图3，图3为本发明提供的一种交变磁场磁光成像检测系统的结构示意图，该系统包括终端设备和如上述的交变磁场磁光成像检测装置，终端设备包括处理器。在上述实施例的基础上：
具体的，在实际应用中对待测工件进行无损检测时，通过终端设备(计算机)的处理器对交变磁场磁光成像检测装置进行控制，以便快速完成对待测工件的无损检测、并且自动化程度较高。当然，磁光图像和分析结果可以由计算机的显示器进行显示，以便更好地将分析结果展示给工作人员。
需要说明的是，本发明提供了一种交变磁场磁光成像检测系统，不仅可以实现对高导磁率工件进行无损检测，还可以实现对低导磁率工件进行无损检测，在一定程度上扩大了适用范围。另外，对于本发明中所涉及的交变磁场磁光成像检测装置的介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种交变磁场磁光成像检测装置，包括磁光成像传感器，用于依据处理器发送的第一控制指令采集励磁后的待测工件的磁光图像，并发送所述磁光图像，以便所述处理器对所述磁光图像进行缺陷分析得到分析结果；其特征在于，所述装置还包括交变磁场发生器，用于依据所述处理器发送的第二控制指令、并以预设频率对所述待测工件进行励磁，使所述待测工件产生相应的感应磁场；所述预设频率依据所述待测工件的导磁率确定。
2.根据权利要求1所述的交变磁场磁光成像检测装置，其特征在于，所述装置还包括：
加热器，用于对待测工件进行加热；还用于依据第三控制指令停止对所述待测工件加热；
温度监控器，用于对待测工件的温度进行监测，并当所述温度达到第一预设阈值时生成第一温度信息，以便所述处理器依据所述第一温度信息生成所述第一控制指令、所述第二控制指令和所述第三控制指令。
3.根据权利要求2所述的交变磁场磁光成像检测装置，其特征在于，所述加热器为红外加热器。
4.根据权利要求3所述的交变磁场磁光成像检测装置，其特征在于，所述磁光成像传感器包括激光光源、起偏器、检偏器、磁光薄膜以及电荷耦合器件。
5.根据权利要求4所述的交变磁场磁光成像检测装置，其特征在于，所述电荷耦合器件为CMOS图像传感器。
6.根据权利要求5所述的交变磁场磁光成像检测装置，其特征在于，所述交变磁场发生器包括U型铁氧体和线圈，所述线圈缠绕在所述U型铁氧体上。
7.根据权利要求6所述的交变磁场磁光成像检测装置，其特征在于，所述温度监控器，还用于当所述温度达到第二预设阈值时生成第二温度信息，以便所述处理器依据所述第二温度信息生成第四控制指令；
所述加热器，还用于依据第四控制指令开始对所述待测工件进行加热；所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。
8.一种交变磁场磁光成像检测系统，其特征在于，包括终端设备及如权利要求1-7任意一项所述的交变磁场磁光成像检测装置，所述终端设备包括处理器。
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