CN110554009A - 一种检测钢铁异型件的磁粉探伤荧光成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种检测钢铁异型件的磁粉探伤荧光成像装置，包括：集成相机组件和外置大功率紫外光源。集成相机组件包括相机、相机前的电动镜头、以及电动镜头前的紫外反光荧光滤光片。外置紫外光源通过光纤将紫外光传输至集成相机组件。紫外反光荧光滤光片设置为与镜头光轴成45°。紫外光照射到紫外反光荧光滤光片上，经反射沿镜头光轴方向照射被测对象。被测对象上磁粉在紫外光照射下激发产生荧光，荧光进入镜头和相机，实现荧光成像。本发明解决了针对异型工件无法实现紫外光照明与成像的难题。利用大型光源光纤化小型化避免针对小型、异型钢材磁粉探伤成像时光源与相机观察位置不一致性造成的检测盲区，消除相机与光源之间的视差。

Description

一种检测钢铁异型件的磁粉探伤荧光成像装置

技术领域

本发明涉及磁粉荧光探伤检测领域，更具体地指一种检测小型钢铁异型件的磁粉探伤荧光成像装置。

背景技术

工业化生产过程中，磁粉荧光探伤是重要的一道质量检验工序。传统的检验方法为，使用人工的方法，在暗室中对钢管等被测部位施加磁场，再喷淋磁悬液，如果测试件有表面或者浅表面缺陷(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，导致磁阻变化，在钢管表面或近表面相应缺陷部位产生漏磁场，形成小磁级，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，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，检测出微小的表面缺陷。

这种方法的劳动强度很大，操作人员在黑暗环境中长时间保持专注，精神与人眼容易疲劳，检验效果变差，而且检验过程中没有科学的图像数据保留下来，对事后的质量分析，责任认定都很不利。

对于小型钢铁异型件内部缺陷，人工观察更加困难，如小口径无缝钢管，管接头等钢铁部件。现场操作与管理人员一直期望采用图像信息化装置来获取科学的磁粉探伤图像数据。

但是磁粉荧光非常微弱，被测部件关键位置一般是异性构件，又在高速旋转中采集图像，采集到稳定可靠的荧光图像不易。

因此迫切需要开发一种解决成像难与稳定问题的获取这些异型钢铁件的磁粉探伤荧光图像的装置。

由于小型、深孔型、不规则形状钢铁工件的在线磁粉探伤操作困难，很难将紫外灯光照射到被测工件内表面或异常位置，同时因为紫外光源与相机发生使用冲突，相机很难观察到内部位置的缺陷磁痕。因此，需要一种紧凑型的磁粉探伤荧光成像检测装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于检测异型对象的高度集成化的磁粉探伤荧光成像装置与紧凑型的磁粉探伤荧光成像检测装置。将紫外光源、可见光源、大光圈可调节镜头、高感相机、控制器集成在一个成像检测装置中。紫外光、可见光照明光与光学成像系统的视差非常小，被测工件可以被很好地进行照射和成像。

本发明利用新型小尺寸光源技术取代大型的紫外光源，实现高度集成化的紧凑设计。使光源、相机融为一体，减少紫外光源与相机之间的视差，使异型、小型、不规则形状检测对象的磁粉探伤成像效果远远优于传统方法。

本发明还利用同步信号扩展外部光源,包括可见光光源和紫外光光源，从侧面适当补光，进一步提升成像效果。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种检测钢铁异型件的磁粉探伤荧光成像装置，包括：集成相机组件和外置大功率紫外光源。其中：集成相机组件包括相机、设置在相机前的电动镜头、以及设置在电动镜头前的紫外反光荧光滤光片。外置大功率紫外光源通过光纤将紫外光传输至集成相机组件。紫外反光荧光滤光片设置为与镜头光轴成45°。外置大功率光源产生的紫外光照射到紫外反光荧光滤光片上，经紫外反光荧光滤光片反射的紫外光沿镜头光轴方向照射到被测对象上，被测对象上磁粉在紫外光照射下激发产生荧光，荧光经紫外反光荧光滤光片进入集成相机组件的镜头和相机，实现荧光成像。

较佳地，相机为高感光度相机。

外置大功率紫外光源设置有输出光纤接口，集成相机组件的紫外反光荧光滤光片设置有输入光纤接口；光纤分别连接上述输出光纤接口和输入光纤接口。

所述光纤为大功率光纤。

所述大功率紫外光源为连续光源或者脉冲光源。

所述集成相机组件还包括相机固定器，所述相机固定于所述相机固定器上。

所述集成相机组件还包括设置集成相机组件外壳上的光源组件，所述光源组件包括设置在外壳中心的镜头孔和环绕镜头孔设置的光源。

所述光源为LED光源。

采用本发明的装置，具有以下优点：

本发明在磁粉探伤检测过程中，采用集成化的光源与成像装置，实现安全、高效的磁粉探伤荧光成像检测的装置与手段。

本发明解决了针对异型工件无法实现紫外光照明与成像之间的难题。利用大型光源光纤化小型化，实现磁粉探伤荧光成像检测成像的关键部件相机组件小型化。通过小型化避免针对小型、异型钢材磁粉探伤成像时紫外照明光源与相机观察位置的不一致性，避免检测盲区，提升磁粉探伤检测效果，完全消除相机与光源之间的视差。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是异型对象的磁粉探伤荧光成像检测系统的方框图；

图2是磁粉探伤荧光成像检测系统的集成相机组件的方框图；

图3是磁粉探伤荧光成像检测系统的光源组件结构示意图；

图4是磁粉探伤荧光成像检测系统的分叉光纤紫外照明相机组件的方框图；

图5是磁粉探伤荧光成像检测系统的同轴光纤紫外照明相机组件的方框图；

图6是磁粉探伤成像检测系统的光路原理；

图7是紫外反光荧光滤光片的波长特性。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的技术方案进行具体说明。

以下在具体实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

磁粉探伤荧光成像检测的基本原理如下：

被测磁性对象在外部磁场作用下被磁化，同时对其喷淋磁悬液，照射紫外光。如果被测磁性对象的表面或者浅表面有缺陷，就会在缺陷上方的表面形成漏磁，进而聚集磁粉，在紫外光照射下，磁粉会激发出荧光。通过肉眼或者通过成像系统可以检查缺陷。

图1示出一种异型对象的磁粉探伤荧光成像检测系统的方框图。此类用于小型、异型钢铁部件磁粉探伤的荧光成像装置进行钢铁部件磁粉探伤时，紫外照明光源与相机成像装置之间冲突会造成一定的检测盲区。如图1所示，如果相机与光源，特别是相机与紫外光源之间距离比较远，那么在被测对象的不规则位置处，非常容易造成盲区，或者无法激发出荧光，或者无法观测。

如果紫外光源、相机和被测对象之间的视差较大，就极易造成盲区，无法检测缺陷。

为了减少盲区，需要将光源和相机尽可能集成在一起，以减小光源与相机之间的视差。

本专利申请针对不同的应用背景采用了不同的技术方案。

图2是根据本发明一实施例的磁粉探伤荧光成像检测系统的集成相机组件。如图2所示，该集成相机组件包括相机固定器、安装在相机固定器上的高感光度相机、安装在相机前的镜头、设置在镜头前的荧光滤光片、设置在集成相机组件外壳上的光源组件、以及光源控制器。

图3是磁粉探伤荧光成像检测系统的光源组件的结构。如图3所示，设置在集成相机组件外壳上的光源组件包括镜头孔以及环形设置镜头孔周边的多个可见光光源和紫外光源。光源组件的镜头孔与集成相机组件中的可调镜头相对应。

根据本发明的上述实施例，用于检测小型钢铁异型件的磁粉探伤荧光成像装置的是紧凑型集成相机组件，如图2和图3所示，在集成相机组件中，光源组件包括设置在集成相机组件外壳上的环形布设在镜头孔周围的多个LED，多个LED包括紫外LED和可见光LED。其中紫外LED、可见光LED各布设至少3个。这些紫外LED和可见光LED光源环绕镜头孔排列并设置为使每个LED与镜头之间尽可能接近，由此可大大减少视差。其中，紫外LED作为磁粉探伤时的紫外照明光源，激发出磁粉的荧光，实现缺陷检测。可见光LED作为辅助照明，用于伪缺陷检测。由于LED的尺寸非常小，所以整个集成相机组件的尺寸也非常小。

LED紫外光源的强度相对较低，但是其体积非常小。当对紫外光强度要求不高时，可采用上述紫外LED技术的紧凑型集成相机组件。

对于紫外光的强度要求比较高的应用，LED无法提供足够的照明，采用上述紫外LED技术的紧凑型集成相机组件不能满足需要。

根据本发明的另一实施例，提供一种用于小型钢铁异型件检测的磁粉探伤荧光成像检测系统的光纤紫外照明相机组件。该系统采用外置大功率紫外光源，通过光纤将外置大功率紫外光源的紫外光引入到该光纤紫外照明相机组件中。

图4是磁粉探伤荧光成像检测系统的分叉光纤紫外照明相机组件。

如图4所示，外置的大功率紫外光源产生的紫外光通过光纤接口接入到分叉光纤紫外照明相机组件的光源组件中，集成相机组件包括多个光纤接口，通过光纤接口形成多个分叉光纤分支。根据本发明的实施例，形成3个以上的分叉光纤分支。通过分叉光纤将外置大功率光源产生的紫外光传输到均匀环绕在光学镜头孔周围的光源组件中，用于均匀地照射被测对象。

外置的大功率紫外光源可以是连续光源，也可以是脉冲光源。

提升外置紫外光源的功率，便可提升照射被测对象的紫外光强度，满足磁粉荧光探伤的需要。

图5是磁粉探伤荧光成像检测系统的同轴光纤紫外照明相机组件。

对于特别异型的被测对象，需要完全消除相机与光源之间的视差。根据本发明的一实施例，提供一种用于异型件检测的磁粉探伤荧光成像检测系统的同轴紫外紫外照明相机组件。该相机组件能够完全消除相机与光源之间的视差。如图5所示，该相机组件包括安装在镜头前方的与镜头光轴成45°的紫外反光荧光滤光片。外置大功率光源产生的紫外光通过大功率光纤经光纤传输到光源组件，通过光纤接口紫外光照射到与镜头光轴成45°的紫外反光荧光滤光片上，紫外光被滤光片反射，反射后的紫外光沿着镜头的主光轴方向照射到被测对象上。被测对象上的磁粉在紫外光照射下激发产生荧光，散射状态的荧光进入相机组件，经过荧光滤光片时，由于波长比较长，可以透过滤光片，进入镜头和相机实现成像。

图6是磁粉探伤成像检测系统的光路原理。

通过上述方式，本专利申请可以比较好地解决小型、异型被测对象在磁粉探伤成像检测时的盲区问题，结合大功率照明，实现优质的荧光成像，并结合可见光辅助检测，辅助判断磁粉荧光检测效果，最终实现良好的磁粉探伤成像。

图7示出用于图6所示的同轴光纤紫外照明相机组件的紫外反光荧光滤光片的波长特性。由图可知，该紫外反光荧光滤光片在紫外波段具有高的反射率，在可见光波段具有高的透射率。

采用本发明的用于小型异型钢铁部件磁粉探伤的荧光成像装置能够对小型、深孔型、不规则形状的钢铁工件实现在线磁粉探伤操作，将紫外灯光照射到被测工件内表面或异常位置，可以进行有效地磁粉探伤荧光成像检测，并实现小型化。通过小型化避免了针对小型、异型钢材磁粉探伤成像时紫外照明光源与相机观察位置的不一致性、或者无法激发出荧光，或者无法观测的难题。避免了检测盲区，全面提升内表面关键部位磁粉探伤检测效果，减少光源与相机之间的视差。

本发明比较好地解决小型、异型被测对象在磁粉探伤荧光成像检测时的盲区问题，结合大功率照明，实现优质的荧光成像，并结合可见光辅助检测，辅助判断磁粉荧光检测效果，最终实现良好的磁粉探伤成像。

最后，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，在不脱离本发明构思的前提下还可以作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (8)

1.一种检测钢铁异型件的磁粉探伤荧光成像装置，其特征在于，所述装置包括：集成相机组件和外置大功率紫外光源，其中：

所述集成相机组件包括相机、设置在所述相机前的电动镜头、以及设置在所述电动镜头前的紫外反光荧光滤光片；

所述外置大功率紫外光源通过光纤将紫外光传输至所述集成相机组件；

所述紫外反光荧光滤光片设置为与镜头光轴成45°，外置大功率光源产生的紫外光照射到所述紫外反光荧光滤光片上，经所述紫外反光荧光滤光片反射的紫外光沿镜头光轴方向照射到被测对象上，被测对象上的磁粉在紫外光照射下激发产生荧光，所述荧光经所述紫外反光荧光滤光片进入集成相机组件的镜头和相机，实现荧光成像。

2.如权利要求1所述的检测钢铁异型件的磁粉探伤荧光成像装置，其特征在于：所述相机为高感光度相机。

3.如权利要求1所述的检测钢铁异型件的磁粉探伤荧光成像装置，其特征在于：所述外置大功率紫外光源设置有输出光纤接口；所述集成相机组件的所述紫外反光荧光滤光片设置有输入光纤接口；所述光纤分别连接所述输出光纤接口和所述输入光纤接口。

4.如权利要求1或3所述的检测钢铁异型件的磁粉探伤荧光成像装置，其特征在于：所述光纤为大功率光纤。

5.如权利要求1所述的检测钢铁异型件的磁粉探伤荧光成像装置，其特征在于：大功率紫外光源为连续光源或者脉冲光源。

6.如权利要求1所述的检测钢铁异型件的磁粉探伤荧光成像装置，其特征在于：所述集成相机组件还包括相机固定器，所述相机固定于所述相机固定器上。

7.如权利要求1所述的检测钢铁异型件的磁粉探伤荧光成像装置，其特征在于：所述集成相机组件还包括设置集成相机组件外壳上的光源组件，所述光源组件包括设置在外壳中心的镜头孔和环绕镜头孔设置的光源。

8.如权利要求7所述的检测钢铁异型件的磁粉探伤荧光成像装置，其特征在于：所述光源为LED光源。