CN107271538A - 全自动柱状铁磁性工件荧光磁粉无损探伤系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动柱状铁磁性工件荧光磁粉无损探伤系统，该系统主要包括全自动上下料系统、磁痕图像获取系统、工件缺陷智能识别系统、磁悬液浓度测量及污染检测系统，自动完成从生产线的工件集总正位、传送、磁化、磁悬液浸染、磁痕图像获取、缺陷判定。本发明通过设计的机械装置，使柱状工件在重力作用下自动完成上料排序及正位，避免通常使用的振动盘方式排序工件，避免工件收到二次碰撞损伤，同时，工件表面的磁悬液沾染过程采用浸染式而非传统的喷淋式，在使工件表面更加均匀沾染磁悬液的同时，排除喷淋式带来的液滴飞溅弄脏相机镜头及磁悬液雾化使相机镜头模糊的影响，从而提升了磁痕图像质量及系统的应用性。

Description

全自动柱状铁磁性工件荧光磁粉无损探伤系统

技术领域

本发明涉及一种全自动柱状铁磁性工件荧光磁粉无损探伤系统，针对常见的柱状铁磁性工件特征，自动完成工件上下料及缺陷识别，属于机器视觉和无损检测技术领域。

背景技术

荧光磁粉无损探伤是指在不损坏被检测对象的前提下，根据铁磁性工件磁化后其缺陷处产生漏磁场而吸附磁粉，在紫光灯照射下产生荧光效应而进行工件的无损检测技术。从上世纪50年代初开始，我国先后引进前苏联、欧美等国家的磁粉探伤技术，制定出了我国的标准规范，还研发了新工艺和新设备材料，使我国磁粉检测从无到有，得到了很快的发展，并广泛应用于航空、航天、机械工业、兵器、船舶、电力、火车、汽车、石油、化工等领域。

在日常生产运作过程中，由于工件裂纹等质量问题，常常对机器的运作效率产生不利影响，甚至引起严重的安全事故，造成不可估量的损失。虽然我国磁粉探伤已发展成为一种成熟的无损检测方法，但由于复杂的磁粉探伤工艺的特性，广为使用的方法依然是采用人工观察及半自动型的荧光磁粉探伤设备，其上下料及核心的缺陷识别部分均为人工完成，使得生产线上磁粉探伤效率极低，同时造成大量的人力资源浪费。因此，如何自动完成工件上下料、缺陷智能识别、磁悬液的自动在线浓度测量以及磁悬液的污染检测，成为了当今磁粉检测技术迅速发展中必须着重考虑的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种全自动柱状铁磁性工件荧光磁粉无损探伤系统，该系统通过视觉方法对柱状铁磁性工件缺陷进行无损探伤，并辅以上下料自动控制、磁悬液浓度（磁悬液中磁粉含量）测量及污染检测，自动智能完成铁磁性工件缺陷检测。为了方便描述，将铁磁性工件磁化后缺陷处产生漏磁场而吸附磁粉，在紫光灯下照射下而产生荧光的图像称为磁痕图像。将溶有磁粉的溶液称为磁悬液。

本发明的技术方案如下：一种全自动柱状铁磁性工件荧光磁粉无损探伤系统，该系统主要包括：

（1）全自动上下料系统：柱状铁磁性工件缺陷主要来源于成型过程中冷热加工造成的纵向性缺陷，故针对铁磁性工件表面或近表面的缺陷检测需要获取工件侧面完整的磁痕图像，为了传送方便、磁痕图像质量良好及成本控制，同时不对工件造成二次损伤，设计如图1所示工件自动上料系统。包含工作台1、传送带9、底部开口漏槽2、宽度与工件高度约等的缓斜面3、顶杆位于正中的漏槽4、宽度与工件直径约等的陡斜面5、上部开口略大，底部开口与工件直径约等的椭圆锥型套筒6、直径与工件直径约等的圆柱形套筒7及“#”型夹持工具8等；

（2）磁痕图像获取系统：包括传送带、清洗池、磁化装置、磁悬液池、旋转台、相机、紫光灯及图像处理器等；

（3）工件缺陷智能识别系统：主要通过图像处理器，运用相关图像处理及机器学习的方法，智能识别出工件表面或近表面存在的缺陷；

（4）磁悬液浓度测量及污染检测系统：包含磁悬液浓度测量、浓度自动配比、污染检测及磁悬液更换部分，主要完成磁悬液浓度的测量与磁悬液浓度的自动配比，以及磁悬液污染检测及自动更换。

本发明的技术方案如下：一种全自动柱状铁磁性工件荧光磁粉无损探伤系统，主要工作流程包含以下步骤：

（1）柱状工件上下料：包括上料部分和下料部分，主要通过机械装置将生产线上的柱状工件的集总正位（从工件生产线上将工件集总并按检测工艺需要正确摆好位姿）、排列、传输，并稳定传送至磁痕图像获取工位，获取到磁痕图像后，将工件自动传送至下一工序处理工位；

（2）磁痕图像获取：要完整获取到磁痕图像，需要对工件表面进行全覆盖图像拍摄，同时需要兼顾图像处理器的效率及磁痕图像的数据量，同时针对现场情况，还包括工件表面清洗、磁化、磁悬液浸染等部分，以获取良好的工件缺陷磁痕图像

（3）缺陷智能识别：对于已获取到的磁痕图像，通过机器学习的方法，智能识别出工件表面或近表面存在的缺陷，并给出示警信号，以便予以剔除；

（4）磁悬液浓度测量及污染检测：工件加工过程中产生的铁屑以及传送过程中沾染的纤维物等，使得磁悬液不可避免地受到污染，而工件吸附磁粉后，磁悬液浓度会不断降低，该步骤自动完成浓度测量，在浓度不符合工艺需求时自动配比，自动完成磁悬液污染检测，并在污染过高时，自动更换磁悬液。

本发明的有益效果，本发明用于柱状铁磁性工件无损探伤，从工件上料、磁痕图像获取、缺陷识别、工件下料、磁悬液浓度与污染控制，整个流程全自动化完成，极大提高生产效率，减少人力成本。

附图说明

图1为本发明一种全自动柱状铁磁性工件荧光磁粉无损探伤系统的上料系统示意图；

图2为本发明一种全自动柱状铁磁性工件荧光磁粉无损探伤系统的磁痕图像获取系统示意图图；

图3为本发明一种全自动柱状铁磁性工件荧光磁粉无损探伤系统的磁悬液浓度测量及污染检测系统示意图；

图4为本发明一种全自动柱状铁磁性工件荧光磁粉无损探伤系统的实现流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

参照图1、图2、图3及图4所示，一种全自动柱状铁磁性工件荧光磁粉无损探伤系统主要包括全自动上下料系统、磁痕图像获取系统、工件缺陷智能识别系统、磁悬液浓度测量及污染检测系统，其主要流程如图4所示，主要包括柱状工件上下料、磁痕图像获取、缺陷智能识别、磁悬液浓度测量及污染检测。

柱状工件从生产线集总至工作台时，呈散乱状态，不便于检测，故使其通过底部开口漏槽2，令其整齐排列至缓斜面3上，此时工件虽已整齐排列，但其头尾方向各异，不便于传送及检测，故再通过电控装置将其一个个推送到顶杆位于正中的漏槽4，由于顶部与底部重量的差异，导致其底部（较重的一段）向下掉落至斜面5的其中一面，直至掉落到套筒6中，为了使工件掉落至夹持工具中心位置，在工件通过套筒6后再通过与其直径约等的套筒7，直至底部朝下地落在夹持工具的中心位置，而加持工具如图1，其可在电控方式下合拢夹紧工件并随传送带运动，将工件传送至磁痕图像获取工位。

由于工件在加工过程使工件表面不可避免地附着有铁屑，传送过程中沾染尘土、头发丝、纤维物等，此类干扰物会对磁痕图像的获取及处理，乃至造成误判（将正常无缺陷工件判定为异常有缺陷工件）问题，故将传送过来的工件首先进行清洗处理，如图2，使传送带漫水通过清洗池，由于清洗池中的水在搅拌器搅拌状态下处于流动状态，在工件漫水通过清洗池的时候，自动完成清洗工作。

在工件洗净表面附着物后，便需要对工件进行磁化处理，由于磁化方式不同，磁粉在磁化后工件表面附着状态也不同，在紫光灯下凸显出的缺陷方向（某个方向上的缺陷在此类磁化方式下，经过磁粉附着后，在紫光灯照射下，同一视野下，该方向缺陷相较于其他方向缺陷，图像显现更为明显），而磁化方向通常凸显出正交方向的缺陷，即径向磁化凸显出周向缺陷，周向磁化凸显出径向缺陷，故系统采用复合磁化方式，同时凸显出各个方向的缺陷，以利于获取高质量磁痕图像以及缺陷判定。

磁化后的工件便具有了磁性，可在磁悬液沾染过程中吸附磁粉，传统磁悬液沾染过程通常采用磁悬液喷淋方式，但该方式因为喷淋时的液滴飞溅，磁悬液雾化等弄脏或模糊相机镜头，造成获取图像不清晰或呈现团块性斑点，本发明采用浸染式方法使工件沾染磁悬液，以吸附磁粉，在排除液滴飞溅、磁悬液雾化等干扰因素外，可以使磁悬液在工件表面沾染得更为均匀，便于工件缺陷处更好地吸附磁粉，利于获得更高质量的磁痕图像。

在工件表面沾染磁悬液后，通过传送带传送至旋转台，此时工件表面由于存在吸附的磁粉，在紫光灯的照射下便会产生荧光图像，即磁痕图像，为了判定工件是否存在缺陷，便需要对工件侧面进行全方面的图像信息获取。本发明采用四帧法进行缺陷判定，其具体流程如下：在传送带传送方向的正交方向，以旋转台为中心，互成180度角放置两个相机，在工件到达旋转台时，触发相机对工件正面与背面进行图像采集，图像采集存储完成后，使旋转台旋转90度角，对工件传输方向的两个面再进行一次图像采集，由于相机对柱形工件进行图像采集时，一个相机通常可以获取图像表面120度至180度（即整个侧面的1/3至1/2），利用四帧图像可以完全获取到整个侧面的磁痕图像信息，同时，判定过程中，只要一帧图像存在缺陷，则此工件存在缺陷，便不再处理对应此工件的剩余图像，进一步提升处理速度。

在获取到磁痕图像后，便可以进行缺陷判定，对于铁磁性工件的磁痕图像，可利用的特征大致分为纹理特征、灰度特征、局部特征、几何特征、亮色特征，通过此些特征构成多维的特征向量，通过机器学习的方式进行特征向量的训练，并利用训练后生成的判别模型便可完成缺陷判定。

如上所述，工件加工过程中产生的铁屑以及传送过程中沾染的纤维物等，使得磁悬液不可避免地受到污染，而工件吸附磁粉后，磁悬液浓度会不断降低，故本发明设计如图3所示磁悬液浓度测量及污染检测系统，磁悬液浓度测量主要是检测磁悬液中磁粉的含量，该含量测定主要是通过离心沉淀的方法，在工件检测过程中，通过浸染池与沉淀管之间的电磁阀取少量磁悬液至沉淀管，通过离心沉淀，并利用相机观测磁悬液离心后的示数，以计算出其浓度，在获得浓度后，通过液位计获取到当前浸染池中液位，而浸染池底面积已知，于是可以计算出需要补充的磁粉含量，然后通过高浓度磁悬液存储池与浸染池之间的电磁阀控制添加适量已知浓度的高浓度磁悬液到浸染池，以保证浸染池中磁悬液浓度处于正常范围，同时，若浸染池中磁悬液液位太低（磁悬液过少），则可以通过储液池与浸染池之间的电磁阀添加磁悬液至浸染池，对于磁悬液污染检测，则是在工件检测中，在设定时间点添加标准试样件到检测工位，并获取标准件在当前磁悬液中沾染磁悬液后紫光灯照射形成的磁痕图像，并将其与标准磁痕图像（在干净、正常浓度磁悬液中沾染磁悬液后紫光灯照射形成的磁痕图像）作对比，以判定当前磁悬液污染状况，在磁悬液污染度太高时，予以示警，已提醒人员进行清洁操作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的应用适用范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的应用适用范围内。

Claims (3)

1.一种全自动柱状铁磁性工件荧光磁粉无损探伤系统，该系统主要包括全自动上下料系统、磁痕图像获取系统、工件缺陷智能识别系统、磁悬液浓度测量及污染检测系统。

2.根据权利要求1所述的一种全自动柱状铁磁性工件荧光磁粉无损探伤系统，其特征在于，通过如图1设计的机械装置，使柱状工件在重力作用下自动完成上料排序及正位，避免通常使用的振动盘方式排序工件，避免工件收到二次碰撞损伤。

3.根据权利要求1所述的一种全自动柱状铁磁性工件荧光磁粉无损探伤系统，其特征在于，工件表面的磁悬液沾染过程采用浸染式而非传统的喷淋式，在使工件表面更加均匀沾染磁悬液的同时，排除喷淋式带来的液滴飞溅弄脏相机镜头及磁悬液雾化使相机镜头模糊的影响，从而提升了磁痕图像质量及系统的应用性。