CN109781832A - 一种涂覆钢带损伤检测的方法及励磁装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于涂覆钢带损伤检测领域，提供了一种涂覆钢带损伤检测的方法，所述方法包括以下步骤：步骤S1：根据涂覆钢带的尺寸通过仿真设计，设计磁源大小及磁轭尺寸以制作励磁装置，并保证将涂覆钢带通过励磁装置励磁到饱和或近似饱和；步骤S2：确定最小缺陷的信号值，并通过最小缺陷的信号值设定阈值，将超出阈值的信号作为检测缺陷的信号；步骤S3：在检测时，涂覆钢带与励磁装置相对运动并产生相对位移，励磁装置检测涂覆钢带的检测缺陷的信号值；步骤S4：通过该检测缺陷的信号值对缺陷位置进行定位及缺陷大小进行判断；解决现有技术难以对涂覆钢带内部绳芯的断丝、翘丝、断裂、错位、变细及结构形变等缺陷进行检测的技术问题。

Description

一种涂覆钢带损伤检测的方法及励磁装置

技术领域

本发明属于涂覆钢带损伤检测领域，尤其涉及一种涂覆钢带损伤检测的方法及励磁装置。

背景技术

涂覆钢带是一种新的传动和承载构件，较传统钢丝绳，具有高曳引力、重量轻、坚固耐用、能有效减少设备运行时震动及噪声，同时可以减小设备中曳引轮尺寸进而缩小设备体积及重量等优点。

涂覆钢带的主要承载部分为内部钢丝绳芯（一般为铁磁性材料），其表面覆盖有聚氨酯等耐磨塑胶材料（所以称之为涂覆钢带）。在使用过程中，如果内部绳芯出现断丝、翘丝、断裂、错位、变细及结构形变等缺陷时，无法通过肉眼识别，影响设备及人身安全。如果在出厂时内部绳芯就存在潜在缺陷，容易划破表面橡胶材料，易引起安全事故，因此涂覆钢带的缺陷检测对设备及人身安全极为重要。现有技术难以对涂覆钢带内部绳芯的断丝、翘丝、断裂、错位、变细及结构形变等缺陷进行检测。由于涂覆钢带表面覆盖有耐磨塑胶，难以用光学途径进行检测，而采用射线检测方法容易带来辐射污染。

相关技术中，例如一种电梯曳引钢带电磁无损检测方法及装置，所需磁极较多，且该方法要求每根绳芯至少布置一个传感器，在现实中难以实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种涂覆钢带损伤检测的方法，旨在解决现有技术难以对涂覆钢带内部绳芯的断丝、翘丝、断裂、错位、变细及结构形变等缺陷进行检测的技术问题。

本发明提供一种涂覆钢带损伤检测的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：根据涂覆钢带的尺寸通过仿真设计设计磁源大小及磁轭尺寸以制作励磁装置，并保证将涂覆钢带通过励磁装置励磁到饱和或近似饱和的水平；

步骤S2：通过仿真模拟或实验测试确定最小缺陷的信号值，并通过最小缺陷的信号值设定阈值，将超出阈值的信号值作为检测缺陷的信号值，通过该检测缺陷的信号值对缺陷位置进行定位及缺陷大小进行判断；

步骤S3：在检测时，涂覆钢带与励磁装置相对运动并产生相对位移，励磁装置检测涂覆钢带的检测缺陷的信号值；

步骤S4：将励磁装置检测出来的检测缺陷的信号值与最小缺陷的信号值设定阈值进行比较，确定缺陷位置及缺陷大小并将检测结果输出到损伤报警或显示终端。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤S1中的磁源需要确定选用何种磁源，当磁源选用永磁体时则需要确定永磁体的尺寸，当磁源选用电磁铁时则需要确定电磁铁的电磁强度。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤S1中如何保证励磁到饱和或近似饱和的水平，首先根据涂覆钢带绳芯的材质确定其B-H曲线，根据B-H曲线确定饱和或近似饱和的磁感应强度或磁场强度 B_S，再根据磁源通过磁路计算或仿真确定涂覆钢带绳芯内部的磁感应强度或磁场强度是否大于等于B_S，如果大于等于B_S，则认为设计的励磁装置可使涂覆钢带绳芯励磁到饱和或近似饱和；如果小于B_S，则认为设计的励磁装置不可使涂覆钢带绳芯励磁到饱和或近似饱和，则需调整磁源大小，并重新计算或仿真涂覆钢带绳芯内的磁感应强度或磁场强度，直至设计的励磁装置可使涂覆钢带绳芯励磁到饱和或近似饱和的水平。

本发明的另一目的在于提供一种涂覆钢带损伤检测的励磁装置，所述励磁装置包括第一励磁部，用于放置第一励磁部的第一支撑架，所述第一励磁部包括第一磁源，设置在第一磁源两端的第一磁轭及第二磁轭，所述第一磁源、所述第一磁轭及所述第二磁轭呈“C”型结构。

本发明的进一步技术方案是：所述第一励磁部还包括设置在所述第一支撑架上且设置在呈“C”型结构中心上的传感器。

本发明的进一步技术方案是：所述励磁装置还包括用于连接所述传感器的信号处理电路，及连接所述信号处理电路的报警或显示终端。

本发明的进一步技术方案是：所述励磁装置还包括第二励磁部，所述第二励磁部与所述第一励磁部结构相同，所述第二励磁部设置在所述第一支撑架上的位置与所述第一励磁部的位置相对。

本发明的进一步技术方案是：所述第一磁轭与所述第二磁轭结构相同，所述第一磁轭为矩形或梯形或弧形。

本发明的进一步技术方案是：所述传感器为磁传感器。

本发明的进一步技术方案是：所述磁传感器为霍尔传感器或磁阻传感器或巨磁阻传感器或隧道磁电阻传感器或磁通门传感器或感应线圈。

本发明的有益效果是：通过此种检测方法可以对涂覆钢带内部绳芯的断丝、翘丝、断裂、错位、变细及结构形变等缺陷进行检测，励磁装置可实现对涂覆钢带的无损检测，较之传统的励磁方式，本励磁装置需要磁源个数少，励磁装置更为小巧轻便，同时对缺陷检测定位更为准确，大小判断更为精准，可用于曳引涂覆钢带出厂质量检测及使用过程中定期检测或在线检测。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种涂覆钢带损伤检测的方法的步骤流程图；

图2是本发明实施例提供的一种涂覆钢带损伤检测的励磁装置的结构图；

图3是本发明实施例提供的一种涂覆钢带损伤检测的励磁装置的第一励磁部的结构图一；

图4是本发明实施例提供的一种涂覆钢带损伤检测的励磁装置的第一励磁部的结构图二；

图5是本发明实施例提供的一种涂覆钢带损伤检测的方法的实际检测结果图。

具体实施方式

附图标记：1-第一励磁部 2-第一支撑架 3-第一磁源 4-第一磁轭 5-第二磁轭6-传感器 7-第二励磁部 8-涂覆钢带。

图2-4示出了本发明提供的一种涂覆钢带损伤检测的励磁装置，所述励磁装置包括第一励磁部1，用于放置第一励磁部1的第一支撑架2，所述第一励磁部1包括第一磁源3，设置在第一磁源4两端的第一磁轭4及第二磁轭5，所述第一磁源3、所述第一磁轭4及所述第二磁轭5呈“C”型结构。所述第一励磁部1还包括设置在所述第一支撑架2上且设置在呈“C”型结构中心上的传感器6。所述励磁装置还包括用于连接所述传感器6的信号处理电路，及连接所述信号处理电路的报警或显示终端。所述励磁装置还包括第二励磁部7，所述第二励磁部7与所述第一励磁部1结构相同，所述第二励磁部7设置在所述第一支撑架2上的位置与所述第一励磁部1的位置相对。所述第一磁轭4与所述第二磁轭5结构相同，所述第一磁轭4为矩形或梯形或弧形。所述传感器6为磁传感器。所述磁传感器为霍尔传感器或磁阻传感器或巨磁阻传感器或隧道磁电阻传感器或磁通门传感器或感应线圈。

励磁装置包括第一磁源3、第二磁源、第一磁轭4、第二磁轭5、第三磁轭、第四磁轭和传感器6组成。励磁装置可以由上下两个励磁部组成，也可以由单独的上励磁部或下励磁部构成，采用上下两个励磁部时可以更好的将涂覆钢带8绳芯励磁到饱和，同时可以对涂覆钢带8缺陷位于上下面进行区分。磁源可包括但不限于永磁体或电磁铁，第一磁源3和第二磁源极性方向为涂覆钢带长度方向，第一磁源3和第二磁源极性方向相同。当磁源为电磁铁时，可以将两侧磁轭和电磁铁铁芯合为一个整体结构。磁轭的形状可包括但不限于：矩形，梯形及弧形等。传感器6置于励磁装置内部，在涂覆钢带8长度方向上位于两磁轭中间，在高度方向上为保证检测信号的信噪比尽可能接近涂覆钢带8表面。传感器6采用磁传感器时，可包括但不限于：霍尔传感器、磁阻传感器、巨磁阻传感器、隧道磁电阻传感器、磁通门传感器、感应线圈等。为保证传感器6的覆盖，当磁传感器采用磁场强度检测传感器时，如霍尔传感器、磁阻传感器、巨磁阻传感器、隧道磁电阻传感器、磁通门传感器等，传感器6可以采用在涂覆钢带8宽度方向上阵列排布的形式。当磁传感器为线圈类磁通量变化检测传感器时，应保证通量面覆盖整个涂覆钢带8的宽度，当通量面未覆盖整个涂覆钢带8宽度时也可采用阵列排布的方式。当磁传感器为线圈类通量变化检测传感器时，可包括但不限于：感应线圈直接输出及感应线圈通过积分输出等。检测时，磁传感器信号经过信号处理电路处理判断是否存在损伤后，将检测信号输出到损伤报警或显示终端显示。信号处理电路部分可包括但不限于：滤波电路、加法器、阈值比较、模数转换及微控单元MCU等。损伤报警或显示终端可包括但不限于：蜂鸣器、指示灯、数码管及显示屏等。

如图1示出了一种涂覆钢带损伤检测的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：根据涂覆钢带的尺寸通过仿真设计设计磁源大小及磁轭尺寸以制作励磁装置，并保证将涂覆钢带通过励磁装置励磁到饱和或近似饱和的水平；磁源需要确定选用何种磁源，当磁源选用永磁体时则需要确定永磁体的尺寸，当磁源选用电磁铁时则需要确定电磁铁的电磁强度。如何保证励磁到饱和或近似饱和的水平，首先根据涂覆钢带绳芯的材质确定其B-H曲线，根据B-H曲线确定饱和或近似饱和的磁感应强度或磁场强度B_S，再根据磁源通过磁路计算或仿真确定涂覆钢带绳芯内部的磁感应强度或磁场强度是否大于等于B_S，如果大于等于B_S，则认为设计的励磁装置可使涂覆钢带绳芯励磁到饱和或近似饱和；如果小于B_S，则认为设计的励磁装置不可使涂覆钢带绳芯励磁到饱和或近似饱和，则需调整磁源大小，并重新计算或仿真涂覆钢带绳芯内的磁感应强度或磁场强度，直至设计的励磁装置可使涂覆钢带绳芯励磁到饱和或近似饱和的水平。

步骤S2：通过仿真模拟或实验测试确定最小缺陷的信号值，并通过最小缺陷的信号值设定阈值，将超出阈值的信号值作为检测缺陷的信号值，通过该检测缺陷的信号值对缺陷位置进行定位及缺陷大小进行判断；最小缺陷的检测方法：根据希望达到的检测的最小缺陷，在实际涂覆钢带上制作最小缺陷，根据步骤1中设计的磁路尺寸制作励磁装置实物，根据选取的传感器将传感器安置在励磁装置中，检测时涂覆钢带通过励磁装置，两者相对运动，记录缺陷通过传感器位置时传感器输出的电信号的幅值（或者记录缺陷通过检测装置时的完整信号），实现最小缺陷检测。其中电信号的幅值为最小缺陷信号输出。阈值设定也是已有技术，现简要说明如下：当实验次数较少时可以将测得的最小缺陷信号输出作为检测阈值，后续测试如果误检率较大时可以适当缩小阈值，如果漏检率较大时可以适当增大阈值。

步骤S3：在检测时，涂覆钢带与励磁装置相对运动并产生相对位移，励磁装置检测涂覆钢带的检测缺陷的信号值。

步骤S4：将励磁装置检测出来的检测缺陷的信号值与最小缺陷的信号值设定阈值进行比较，确定缺陷位置及缺陷大小并将检测结果输出到损伤报警或显示终端。缺陷定位有两种一种是时间上定位，即缺陷通过检测装置时，检测出超出阈值信号，蜂鸣器报警或指示灯亮，此时可以确定缺陷的位置，实现定位。另外一种是添加距离传感器（编码器及编码轮）记录相对运动的位置，当缺陷出现时，读取距离传感器的输出为缺陷的位置，实现定位。缺陷大小的判断：制作一系列不同大小的缺陷，测试已知缺陷的检测信号，通过检测信号的特征和缺陷大小进行拟合或映射建立反演函数或网络，将测试未知缺陷大小的信号作为输入进行反演，可获取缺陷大小信息，即实现大小判断。

如图5示出了通过一种涂覆钢带损伤检测的方法检测出涂覆钢带8的实际检测结果。在涂覆钢带8上的三个尺寸不同的损伤，通过涂覆钢带励磁装置可以检测出缺陷信号，磁图显示损伤的位置、大小和实际损伤的位置、大小对应，单路输出显示信号峰峰值大小也和实际缺陷大小对应。

通过此种检测方法可以对涂覆钢带内部绳芯的断丝、翘丝、断裂、错位、变细及结构形变等缺陷进行检测，采用的磁源数量少，仅需两个磁源，减小励磁装置体积和重量的同时可以达到传统磁回路励磁方式的检测效果；采用较小的励磁部将涂覆钢带内绳芯励磁到饱和，可实现对绳芯内、外部缺陷的检测；传感器输出结果和缺陷大小对应可实现对损伤程度的判别；采用传感器采用阵列分布的形式，同时涂覆钢带上下面可同时布置，可实现对缺陷的定位，实现上下及涂覆钢带宽度方向位置的精准定位。励磁装置可实现对涂覆钢带的无损检测，较之传统的励磁方式，励磁装置更为小巧轻便，同时对缺陷检测定位更为准确，大小判断更为精准，可用于曳引涂覆钢带出厂质量检测及使用过程中定期检测或在线检测。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种涂覆钢带损伤检测的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：根据涂覆钢带的尺寸通过仿真设计，设计磁源大小及磁轭尺寸以制作励磁装置，并保证将涂覆钢带通过励磁装置励磁到饱和或近似饱和的水平；

步骤S2：通过仿真模拟或实验测试确定最小缺陷的信号值，并通过最小缺陷的信号值设定阈值，将超出阈值的信号值作为检测缺陷的信号值，通过该检测缺陷的信号值对缺陷位置进行定位及缺陷大小进行判断；

步骤S3：在检测时，涂覆钢带与励磁装置相对运动并产生相对位移，励磁装置检测涂覆钢带的检测缺陷的信号值；

步骤S4：将励磁装置检测出来的检测缺陷的信号值与最小缺陷的信号值设定阈值进行比较，确定缺陷位置及缺陷大小并将检测结果输出到损伤报警或显示终端。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中的磁源需要确定选用何种磁源，当磁源选用永磁体时则需要确定永磁体的尺寸，当磁源选用电磁铁时则需要确定电磁铁的电磁强度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中如何保证励磁到饱和或近似饱和的水平，首先根据涂覆钢带绳芯的材质确定其B-H曲线，根据B-H曲线确定饱和或近似饱和的磁感应强度或磁场强度B_S，再根据磁源通过磁路计算或仿真确定涂覆钢带绳芯内部的磁感应强度或磁场强度是否大于等于B_S，如果大于等于B_S，则认为设计的励磁装置可使涂覆钢带绳芯励磁到饱和或近似饱和；如果小于B_S，则认为设计的励磁装置不可使涂覆钢带绳芯励磁到饱和或近似饱和，则需调整磁源大小，并重新计算或仿真涂覆钢带绳芯内的磁感应强度或磁场强度，直至设计的励磁装置可使涂覆钢带绳芯励磁到饱和或近似饱和的水平。

4.根据权利要求1-3任一项所述的涂覆钢带损伤检测的方法的励磁装置，其特征在于，所述励磁装置包括第一励磁部，用于放置第一励磁部的第一支撑架，所述第一励磁部包括第一磁源，设置在第一磁源两端的第一磁轭及第二磁轭，所述第一磁源、所述第一磁轭及所述第二磁轭呈“C”型结构。

5.根据权利要求4所述的励磁装置，其特征在于，所述第一励磁部还包括设置在所述第一支撑架上且设置在呈“C”型结构中心上的传感器。

6.根据权利要求5所述的励磁装置，其特征在于，所述励磁装置还包括用于连接所述传感器的信号处理电路，及连接所述信号处理电路的报警或显示终端。

7.根据权利要求6所述的励磁装置，其特征在于，所述励磁装置还包括第二励磁部，所述第二励磁部与所述第一励磁部结构相同，所述第二励磁部设置在所述第一支撑架上的位置与所述第一励磁部的位置相对。

8.根据权利要求7所述的励磁装置，其特征在于，所述第一磁轭与所述第二磁轭结构相同，所述第一磁轭为矩形或梯形或弧形。

9.根据权利要求8所述的励磁装置，其特征在于，所述传感器为磁传感器。

10.根据权利要求9所述的励磁装置，其特征在于，所述磁传感器为霍尔传感器或磁阻传感器或巨磁阻传感器或隧道磁电阻传感器或磁通门传感器或感应线圈。