CN111307933A - 铸钢管无损检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了铸钢管无损检测方法，属于钢管检测技术领域，包括：通过励磁装置对铸钢管内壁进行励磁，通过检测元件检测铸钢管外壁的磁场。同步驱动励磁装置和检测元件沿铸钢管轴向运动以及绕铸钢管的周向转动。以检测元件的起始位置为0点构建分析坐标系，以铸钢管的轴向为纵坐标轴，铸钢管的周向为横坐标轴。将检测元件所采集的磁场信号通过亮度不同的像素点进行对应表示，将检测元件每旋转一周所对应的像素点依次绘制在分析坐标系上。将绘制完成后的分析坐标系作为铸钢管的目标检测分析图。本发明提供的铸钢管无损检测方法最终生成的目标检测分析图能够将铸钢管的内部缺陷更加直观的展示出来，便于分析及后续的处理。

Description

铸钢管无损检测方法

技术领域

本发明属于钢管检测技术领域，更具体地说，是涉及铸钢管无损检测方法。

背景技术

铸钢管是钢铁企业生产的主要产品，广泛用于建筑搭建、机械设备和工程施工等领域。在铸钢管的生产过程中，铸钢管质量检测是最重要的一个环节。传统的铸钢管检测方法采用人工检测，通过工人在流水线上观察，剔除有缺陷的不合格铸钢管。然而这种检测方法完全依靠工人的经验判断缺陷程度，存在准确性低、劳动强度大和检测效率低的特点。

现今有多种无损检测的方法，这类方法多通过检测泄漏的磁场来判断铸钢管的缺陷程度，但检测后生成的均为二维的波形图，通过分析波形图虽然能够判断是否存在缺陷，但无法判断缺陷的类型以及缺陷的具体形状，无法直观的将铸钢管的缺陷展示出来，从而无法进行针对性的处理。

发明内容

本发明的目的在于提供铸钢管无损检测方法，旨在解决对于缺陷的类型以及缺陷的具体形状却无法判断，无法直观的将铸钢管的缺陷展示出来，从而无法针对性的进行处理的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供铸钢管无损检测方法，包括：

通过励磁装置对铸钢管内壁进行励磁，通过检测元件检测所述铸钢管外壁的磁场；

同步驱动所述励磁装置和所述检测元件沿所述铸钢管轴向运动以及绕所述铸钢管的周向转动；

以所述检测元件的起始位置为0点构建分析坐标系，以所述铸钢管的轴向为纵坐标轴，所述铸钢管的周向为横坐标轴；

将所述检测元件所采集的磁场信号通过亮度不同的像素点进行对应表示，将所述检测元件每旋转一周所对应的像素点依次绘制在所述分析坐标系上；

将绘制完成后的分析坐标系作为所述铸钢管的目标检测分析图。

作为本申请另一实施例，在所述同步驱动所述励磁装置和所述检测元件沿所述铸钢管轴线长度方向上运动以及绕所述铸钢管的轴线转动之前包括：

通过沿所述铸钢管的轴线设置的内导轨限位所述励磁装置；

通过在所述铸钢管的外侧设置与所述铸钢管的轴线平行的外导轨限位所述检测元件。

作为本申请另一实施例，所述同步驱动所述励磁装置和所述检测元件沿所述铸钢管轴线长度方向上运动以及绕所述铸钢管的轴线转动包括：

通过第一电机驱动所述励磁装置绕所述内导轨转动，通过第一驱动件驱动所述励磁装置沿所述内导轨长度方向运动；

通过第二电机驱动所述检测元件绕所述铸钢管的轴线转动，通过第二驱动件驱动所述检测元件沿所述外导轨长度方向运动。

作为本申请另一实施例，在所述通过第一电机驱动所述励磁装置绕所述内导轨转动，通过第一驱动件驱动所述励磁装置沿所述内导轨长度方向运动之前包括：

在所述第一电机上安装用于测定所述检测元件摆动角度的编码器。

作为本申请另一实施例，在所述将所述检测元件所采集的磁场信号通过亮度不同的像素点进行对应表示之前包括：

将所述磁场信号进行放大、去噪和A/D转换。

作为本申请另一实施例，在所述将所述磁场信号进行放大、去噪和A/D转换之前包括：

将所述编码器所采集的角度信息和所述第二驱动件所确定的距离信息与所述磁场信号进行配对。

作为本申请另一实施例，所述将所述检测元件所采集的磁场信号通过亮度不同的像素点进行对应表示包括：

将配对处理完成后的磁场信号按照大小顺序依次与不同的灰度值进行对应；

将不同的灰度值通过亮度不同的像素点进行表示。

作为本申请另一实施例，所述将所述检测元件每旋转一周所对应的像素点依次绘制在所述分析坐标系上包括：

将所述检测元件旋转一周所确定的像素点根据所述的角度信息和所述距离信息从所述分析坐标系中的0°开始至360°依次绘制在所述分析坐标系相对应的位置。

本发明提供的铸钢管无损检测方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明铸钢管无损检测方法中通过励磁装置对铸钢管进行励磁，通过检测元件检测铸钢管外壁的磁场。同步驱动励磁装置和检测元件沿铸钢管轴向运动以及绕铸钢管的周向转动。以检测元件的起始位置为0点构建分析坐标系，以铸钢管的轴向为纵坐标轴，铸钢管的周向为横坐标轴。将检测元件所采集的磁场信号通过亮度不同的像素点进行对应表示，将检测元件每旋转一周所对应的像素点依次绘制在分析坐标系上，将绘制完成后的分析坐标系作为铸钢管的目标检测分析图。本申请中，通过将检测元件所采集的磁场信号通过亮度不同的像素点绘制在分析坐标系上，最终生成的目标检测分析图可以作为将铸钢件平面展开后的内部检测的平面图，能够将铸钢管的内部缺陷更加直观的展示出来，便于分析及后续的处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明实施例提供的铸钢管无损检测方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，现对本发明提供的铸钢管无损检测方法进行说明。铸钢管无损检测方法，包括：

通过励磁装置对铸钢管内壁进行励磁，通过检测元件检测铸钢管外壁的磁场。

同步驱动励磁装置和检测元件沿铸钢管轴向运动以及绕铸钢管的周向转动。

以检测元件的起始位置为0点构建分析坐标系，以铸钢管的轴向为纵坐标轴，铸钢管的周向为横坐标轴。

将检测元件所采集的磁场信号通过亮度不同的像素点进行对应表示，将检测元件每旋转一周所对应的像素点依次绘制在分析坐标系上。

将绘制完成后的分析坐标系作为铸钢管的目标检测分析图。

本发明提供的铸钢管无损检测方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明铸钢管无损检测方法中通过励磁装置对铸钢管进行励磁，通过检测元件检测铸钢管外壁的磁场。同步驱动励磁装置和检测元件沿铸钢管轴向运动以及绕铸钢管的周向转动。以检测元件的起始位置为0点构建分析坐标系，以铸钢管的轴向为纵坐标轴，铸钢管的周向为横坐标轴。将检测元件所采集的磁场信号通过亮度不同的像素点进行对应表示，将检测元件每旋转一周所对应的像素点依次绘制在分析坐标系上，将绘制完成后的分析坐标系作为铸钢管的目标检测分析图。本申请中，通过将检测元件所采集的磁场信号通过亮度不同的像素点绘制在分析坐标系上，最终生成的目标检测分析图可以作为将铸钢件平面展开后的内部检测的平面图，能够将铸钢管的内部缺陷更加直观的展示出来，便于分析及后续的处理。

作为本发明提供的铸钢管无损检测方法的一种具体实施方式，在同步驱动励磁装置和检测元件沿铸钢管轴线长度方向上运动以及绕铸钢管的轴线转动之前包括：

通过沿铸钢管的轴线设置的内导轨限位励磁装置。

通过在铸钢管的外侧设置与铸钢管的轴线平行的外导轨限位检测元件。

本发明中，在对铸钢管进行检测前，首先沿铸钢管内部的轴线设置内导轨，在铸钢管的外侧设置外导轨，内导轨和外导轨平行设置。励磁装置转动连接在内导轨上，励磁装置可为磁力较强的永磁体，也可用励磁线圈代替。检测元件为霍尔元件。可将检测元件的外侧设置防护罩，防护罩的内壁设有开口，铸钢管外壁的磁场通过防滑罩的开口被检测元件检测。励磁装置与检测元件可分布在铸钢管的同一径向线上，也可相对错开一定的距离。励磁装置的作用在于使铸钢管内充满磁场，而当铸钢管内含有缺陷时，穿过该区域的磁场会别干扰而泄露，从而被检测元件检测到。由于铸钢管的两端需要支撑，外导轨无法沿铸钢管的通长设置，因此对于铸钢管的端部可通过超声波等方法进行检测。

作为本发明提供的铸钢管无损检测方法的一种具体实施方式，同步驱动励磁装置和检测元件沿铸钢管轴线长度方向上运动以及绕铸钢管的轴线转动包括：

通过第一电机驱动励磁装置绕内导轨转动，通过第一驱动件驱动励磁装置沿内导轨长度方向运动。

通过第二电机驱动检测元件绕铸钢管的轴线转动，通过第二驱动件驱动检测元件沿外导轨长度方向运动。

本发明中，可在内导轨和外导轨上均设置齿条，第一电机和第二电机均与相对应的齿条传动连接。在检测时第一电机和第二电机同时启停，从而保证在励磁装置对铸钢管励磁后，检测元件能够随即对铸钢管处的磁场进行检测。第一驱动件可安装在内导轨上，可在内导轨上滑动套装滑动套，励磁装置的内壁与滑动套的外壁间隔设置，在滑动套与励磁装置之间传动连接有第一驱动件。通过第一驱动件使励磁装置绕内导轨也即铸钢管的轴线转动。滑动套与第一电机固定连接，从而使励磁装置既能绕铸钢管轴线转动，同时可沿轴线长度方向上移动。外导轨上滑动套装有移动套，移动套与第二电机固定连接，在移动套上安装有与防护罩传动连接的第二驱动件，通过第二驱动件使检测元件能够绕铸钢管的轴线转动。

作为本发明提供的铸钢管无损检测方法的一种具体实施方式，在通过第一电机驱动励磁装置绕内导轨转动，通过第一驱动件驱动励磁装置沿内导轨长度方向运动之前包括：

在第一电机上安装用于测定检测元件摆动角度的编码器。

本发明中，在第一电机上同轴连接有编码器。本申请中励磁装置与检测元件同时转动，励磁装置与检测元件转动的角度相同，安装在第一电机上的编码器同样能够显示出检测元件所转动的角度。编码器所确定的角度可一直递增，也可在到达360°后复位至0°。励磁装置和检测元件摆动的初始位置与编码器的0°相对应。

作为本发明提供的铸钢管无损检测方法的一种具体实施方式，在将检测元件所采集的磁场信号通过亮度不同的像素点进行对应表示之前包括：

将磁场信号进行放大、去噪和A/D转换。

本发明中，检测元件采集后的信号无法直接通过上位机进行分析，因此首先需要将检测元件采集到的磁场信号经过放大处理，由于在检测元件检测过程中必然会受到外界的干扰从而造成信号中有用成分的降低，因此需要将放大后的信号进行去噪处理。可通过小波分解、EMD和ITD等方法进行去噪处理，去噪完成后的信号有用成分增多，然后将去噪完成后的信号通过A/D转换储存在上位机中。由于本申请中需要对信号进行分析，可使用Matlab或者PLC等通过编程，将处理后的信号与不同亮度的像素点进行对应，便于后续的分析与处理。

作为本发明提供的铸钢管无损检测方法的一种具体实施方式，在将磁场信号进行放大、去噪和A/D转换之前包括：

将编码器所采集的角度信息和第二驱动件所确定的距离信息与磁场信号进行配对。

本发明中，最终需要将采集的磁场信号更直观的显示在分析坐标系上，使得最终确定出的目标检测分析图能够可以作为沿铸钢管的一条径线展开后的平面图，通过目标检测分析图更加直观的展示出铸钢管的缺陷。因此在第一电机和第二电机上均安装有位置传感器，位置传感器用于检测相对于铸钢管的位移。在检测元件检测完成后，在相同的时间范围内将采集过程中位置传感器与编码器的角度信息与检测元件采集的磁场信号进行配对，从而便于获悉磁场信号某一时刻时，检测元件转动的角度以及移动的位移。

作为本发明提供的铸钢管无损检测方法的一种具体实施方式，将检测元件所采集的磁场信号通过亮度不同的像素点进行对应表示包括：

将配对处理完成后的磁场信号按照大小顺序依次与灰度值0至255进行对应。

将不同的灰度值通过亮度不同的像素点进行表示。

本发明中，当铸钢管某处存在缺陷时，该处检测元件能够检测的磁场的强度较高，由于检测元件有两个方向上的转动，因此可以较为完整的对铸钢管进行检测，相较于其他检测方法，本申请中所检测的区域更广。首先确定处理完成后的磁场信号中最大值与最小值。将磁场信号中的最小值与灰度值0进行对应，将磁场信号中的最大值与灰度值255进行对应，0至255的灰度值对应0至255个亮度不同的像素点。将磁场信号位于最大值与最小值之间的数值分别与其他的灰度值进行对应，从而使得当该处存在缺陷时，该处检测元件检测出的磁场强度变高，相对的灰度值的数值高，而灰度值不同相对应的像素点的亮度存在差异，从而能够在目标检测分析图上将铸钢管的轮廓大致显示出来。

本申请中，将检测元件初始运动点作为分析坐标系中的0°。分析坐标系中横坐标的0°对应检测元件还未转动前的起始位置。检测元件每转动一周则将相对应的像素点绘制在分析坐标系上。当检测元件转动下一周时，则从分析坐标系的0°开始再次进行绘制。可在铸钢管上设设定一个径线，当检测元件转动至经线时，则从分析坐标系中的0°开始，向360°位置绘制不同的像素点。由于经过处理后的磁场信号与相对应的距离信息和角度信息相匹配。因此绘制过程中，根据磁场信号相对应的角度和距离将特定的灰度值绘制在指定的位置点上。

为了能够更直观展示出铸钢管上缺陷的形状，将不同大小的磁场信号与不同级数的灰度值进行对应，对应完成后将不同灰度值大小的值通过不同亮度的像素点显示出来，由于缺陷处的磁场强度较大，相对应像素点的亮度较高，在目标检测分析图上，会显示出模拟铸钢管轮廓的图像，该图像与铸钢管内的缺陷相对应，因此本申请不仅能够检测铸钢管内的缺陷，同时能够将缺陷的形状模拟出来，同时只需检测一次即可对铸钢管长度方向上进行全方位的检测，检测效率较高。

作为本发明提供的铸钢管无损检测方法的一种具体实施方式，将检测元件每旋转一周所对应的像素点依次绘制在分析坐标系上包括：

将检测元件旋转一周所确定的像素点根据的角度信息和距离信息从分析坐标系中的0°开始至360°依次绘制在分析坐标系相对应的位置。

本发明中，不同的灰度值对应不同亮度的像素点，通过将不同亮度的像素点按照采集时所确定的角度信息和距离信息绘制在分析坐标系中的指定位置。最终横坐标相同而纵坐标不同的多个点的连线为铸钢管与轴线平行的一条径线，横坐标相同表明检测元件此时转动到同一径线处。纵坐标不相同表明检测元件沿铸钢管运动到了不同的距离。本申请中检测元件可为多个，多个检测元件沿铸钢管的轴线均匀布置，可将多个检测元件检测的磁场信号进行整合，将第一个检测元件检测的磁场信号作为基准信号，将下一个检测元件检测的磁场信号根据检测元件转动的速度以及相邻两个检测元件之间的距离相应的前移，依次类推，从而将多个检测单元检测的信号进行叠加，此方法提高了检测的精度。

以上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 (8)

1.铸钢管无损检测方法，其特征在于，包括：

通过励磁装置对铸钢管内壁进行励磁，通过检测元件检测所述铸钢管外壁的磁场；

同步驱动所述励磁装置和所述检测元件沿所述铸钢管轴向运动以及绕所述铸钢管的周向转动；

以所述检测元件的起始位置为0点构建分析坐标系，以所述铸钢管的轴向为纵坐标轴，所述铸钢管的周向为横坐标轴；

将所述检测元件所采集的磁场信号通过亮度不同的像素点进行对应表示，将所述检测元件每旋转一周所对应的像素点依次绘制在所述分析坐标系上；

将绘制完成后的分析坐标系作为所述铸钢管的目标检测分析图。

2.如权利要求1所述的铸钢管无损检测方法，其特征在于，在所述同步驱动所述励磁装置和所述检测元件沿所述铸钢管轴线长度方向上运动以及绕所述铸钢管的轴线转动之前包括：

通过沿所述铸钢管的轴线设置的内导轨限位所述励磁装置；

通过在所述铸钢管的外侧设置与所述铸钢管的轴线平行的外导轨限位所述检测元件。

3.如权利要求2所述的铸钢管无损检测方法，其特征在于，所述同步驱动所述励磁装置和所述检测元件沿所述铸钢管轴线长度方向上运动以及绕所述铸钢管的轴线转动包括：

通过第一电机驱动所述励磁装置绕所述内导轨转动，通过第一驱动件驱动所述励磁装置沿所述内导轨长度方向运动；

通过第二电机驱动所述检测元件绕所述铸钢管的轴线转动，通过第二驱动件驱动所述检测元件沿所述外导轨长度方向运动。

4.如权利要求3所述的铸钢管无损检测方法，其特征在于，在所述通过第一电机驱动所述励磁装置绕所述内导轨转动，通过第一驱动件驱动所述励磁装置沿所述内导轨长度方向运动之前包括：

在所述第一电机上安装用于测定所述检测元件摆动角度的编码器。

5.如权利要求4所述的铸钢管无损检测方法，其特征在于，在所述将所述检测元件所采集的磁场信号通过亮度不同的像素点进行对应表示之前包括：

将所述磁场信号进行放大、去噪和A/D转换。

6.如权利要求5所述的铸钢管无损检测方法，其特征在于，在所述将所述磁场信号进行放大、去噪和A/D转换之前包括：

将所述编码器所采集的角度信息和所述第二驱动件所确定的距离信息与所述磁场信号进行配对。

7.如权利要求6所述的铸钢管无损检测方法，其特征在于，所述将所述检测元件所采集的磁场信号通过亮度不同的像素点进行对应表示包括：

将配对处理完成后的磁场信号按照大小顺序依次与不同的灰度值进行对应；

将不同的灰度值通过亮度不同的像素点进行表示。

8.如权利要求7所述的铸钢管无损检测方法，其特征在于，所述将所述检测元件每旋转一周所对应的像素点依次绘制在所述分析坐标系上包括：

将所述检测元件旋转一周所确定的像素点根据所述的角度信息和所述距离信息从所述分析坐标系中的0°开始至360°依次绘制在所述分析坐标系相对应的位置。

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