CN113418980A - 金属构件裂纹的检测方法和装置 - Google Patents

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CN113418980A CN202110809242.5A CN202110809242A CN113418980A CN 113418980 A CN113418980 A CN 113418980A CN 202110809242 A CN202110809242 A CN 202110809242A CN 113418980 A CN113418980 A CN 113418980A
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王长新
王连
辛佳兴
李春雨
王德国
何仁洋
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China University of Petroleum Beijing
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Abstract

本申请公开了一种金属构件裂纹的检测方法和装置。该方法包括：获取探头检测待测金属构件时产生的第一磁感应信号，并获取第一磁感应信号的峰值；获取探头检测样本金属构件时产生的第二磁感应信号，并获取第二磁感应信号的峰值，其中，样本金属构件为不存在裂纹的金属构件；根据第一磁感应信号的峰值和第二磁感应信号的峰值的差值确定待测金属构件的裂纹特征信号；根据待测金属构件的裂纹特征信号和预设模型，确定待测金属构件的裂纹尺寸参数，其中，预设模型用于表征裂纹特征信号和裂纹尺寸参数之间的关系。通过本申请，解决了相关技术中金属构件裂纹检测技术的检测场景受限，检测精度不高的问题。

Description

金属构件裂纹的检测方法和装置
技术领域
本申请涉及金属构件裂纹检测领域，具体而言，涉及一种金属构件裂纹的检测方法和装置。
背景技术
管道内检测，即运用检测装置在不影响管道正常工作的同时在管道的内部对管线进行检测，通过管道内检测不仅能延长管道的使用寿命，还能降低管道安全事故风险。具体地，通过开展管道清管、变形检测和漏磁检测等内检测活动，可以有效的清理管道内部杂质，定位管道位置、弯头、绝缘接头等管道特征信息，准确掌握管道本体缺陷分布情况，减少事故发生。因而，开展管道裂纹检测对保障管道安全、经济、高效运行具有重要意义。
常用的管道内检测技术有：超声检测、漏磁检测等，其中，超声检测需要一定的耦合剂，且对粗糙、形状不规则的材料难以检测，易造成较大的误差。漏磁检测的适用场景有一定的限制，不适用于表面有涂层或覆盖层的试件，且不适用于形状复杂的试件。
针对相关技术中金属构件裂纹检测技术的检测场景受限，检测精度不高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请提供一种金属构件裂纹的检测方法和装置，以解决相关技术中金属构件裂纹检测技术的检测场景受限，检测精度不高的问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种金属构件裂纹的检测方法。该方法包括：获取探头检测待测金属构件时产生的第一磁感应信号，并获取第一磁感应信号的峰值；获取探头检测样本金属构件时产生的第二磁感应信号，并获取第二磁感应信号的峰值，其中，样本金属构件为不存在裂纹的金属构件；根据第一磁感应信号的峰值和第二磁感应信号的峰值的差值确定待测金属构件的裂纹特征信号；根据待测金属构件的裂纹特征信号和预设模型，确定待测金属构件的裂纹尺寸参数，其中，预设模型用于表征裂纹特征信号和裂纹尺寸参数之间的关系。
可选地，探头包括激励线圈和磁性传感器，获取探头检测待测金属构件时产生的第一磁感应信号包括：通过磁性传感器获取交变一次磁场作用在待测金属构件时产生的叠加磁场信号，得到第一磁感应信号；获取探头检测样本金属构件时产生的第二磁感应信号包括：通过磁性传感器获取交变一次磁场作用在样本金属构件时产生的叠加磁场信号，得到第二磁感应信号。
可选地，第一磁感应信号为交变一次磁场作用在待测金属构件时产生的叠加磁场的竖直方向的磁感应强度；第二磁感应信号为交变一次磁场作用在样本金属构件时产生的叠加磁场的竖直方向的磁感应强度。可选地，根据第一磁感应信号的峰值和第二磁感应信号的峰值的差值确定待测金属构件的裂纹特征信号包括：对第一磁感应信号的峰值和第二磁感应信号的峰值进行差分处理，得到差分值；对差分值进行积分处理，得到积分值，并将积分值确定为待测金属构件的裂纹特征信号。
可选地，预设模型包括第一拟合公式和第二拟合公式，第一拟合公式用于表征裂纹特征信号和裂纹宽度参数之间的关系，第二拟合公式用于表征裂纹特征信号和裂纹深度参数之间的关系，根据待测金属构件的裂纹特征信号和预设模型，确定待测金属构件的裂纹尺寸参数包括：根据待测金属构件的裂纹特征信号和第一拟合公式确定待测金属构件的裂纹宽度值；根据待测金属构件的裂纹特征信号和第二拟合公式确定待测金属构件的裂纹深度值；将待测金属构件的裂纹宽度值和待测金属构件的裂纹深度值确定待测金属构件的裂纹尺寸参数。
根据本申请的另一方面，提供了一种金属构件裂纹的检测装置。该装置包括：信号发生器，用于产生脉冲激励信号；探头，与信号发生器连接，用于接收脉冲激励信号以对待测金属构件进行检测；探头夹持机构，用于夹持探头；三轴联动滑台，与探头夹持机构连接，用于带动探头夹持机构移动，以调整探头与待测金属构件之间的相对位置；信号处理装置，与探头连接，用于接收探头发送的检测信号，并对检测信号进行处理。
可选地，信号处理装置包括：信号调理电路，用于对探头接收到的检测信号进行预处理，其中，预处理包括：放大处理和滤波处理；采集卡，与信号调理电路连接，用于采集预处理后的检测信号；上位机，与采集卡连接，用于接收预处理后的检测信号，并对预处理后的检测信号进行分析，以确定待测金属构件的裂纹尺寸参数。
可选地，三轴联动滑台包括：垂直滑动连接机构，通过滑动块连接探头夹持机构；水平滑动连接机构，通过滑动块与中部联动板连接；左竖直滑动连接机构，通过滑动块与左联动板连接；右竖直滑动连接机构，通过滑动块与右联动板连接；中部联动板，与垂直滑动连接机构的滑台连接；左联动板，与水平滑动连接机构的滑台的一端连接；右联动板，与水平滑动连接机构的滑台的另一端连接；电机控制模块，分别与垂直滑动连接机构的电机、水平滑动连接机构的电机、左竖直滑动连接机构的电机以及右竖直滑动连接机构的电机连接。
可选地，探头夹持机构包括：连接板，连接板的一侧与三轴联动滑台连接；固定底板，与连接板的另一侧连接；滑杆，套接在固定底板内部；螺母，螺母过螺钉设置在滑杆的侧部，螺母的内部还套接有活动夹板；左夹持板，与活动夹板连接；右夹持板，与固定底板连接；摇杆，设置在滑杆的一端，用于通过滑动滑杆移动活动夹板，以调整左夹持板和右夹持板之间的相对距离。
可选地，探头包括：激励线圈，由线圈骨架和漆包线缠绕而成，其中，线圈骨架通过探头夹持机构进行固定，线圈骨架底部内设置有凹槽；磁性传感器，固定在线圈骨架底部内的凹槽中。
根据本申请的另一方面，提供了一种金属构件裂纹的检测装置。该装置包括：第一获取单元，用于获取探头检测待测金属构件时产生的第一磁感应信号，并获取第一磁感应信号的峰值；第二获取单元，用于获取探头检测样本金属构件时产生的第二磁感应信号，并获取第二磁感应信号的峰值，其中，样本金属构件为不存在裂纹的金属构件；第一确定单元，用于根据第一磁感应信号的峰值和第二磁感应信号的峰值的差值确定待测金属构件的裂纹特征信号；第二获取单元，用于根据待测金属构件的裂纹特征信号和预设模型，确定待测金属构件的裂纹尺寸参数，其中，预设模型用于表征裂纹特征信号和裂纹尺寸参数之间的关系。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，其中，程序运行时控制非易失性存储介质所在的设备执行一种金属构件裂纹的检测方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子装置，包含处理器和存储器；存储器中存储有计算机可读指令，处理器用于运行计算机可读指令，其中，计算机可读指令运行时执行一种金属构件裂纹的检测方法。
通过本申请，采用以下步骤：获取探头检测待测金属构件时产生的第一磁感应信号，并获取第一磁感应信号的峰值；获取探头检测样本金属构件时产生的第二磁感应信号，并获取第二磁感应信号的峰值，其中，样本金属构件为不存在裂纹的金属构件；根据第一磁感应信号的峰值和第二磁感应信号的峰值的差值确定待测金属构件的裂纹特征信号；根据待测金属构件的裂纹特征信号和预设模型，确定待测金属构件的裂纹尺寸参数，其中，预设模型用于表征裂纹特征信号和裂纹尺寸参数之间的关系，解决了相关技术中金属构件裂纹检测技术的检测场景受限，检测精度不高的问题。进而达到了拓展了检测场景，提高了检测精度的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测方法的流程图；
图2是根据本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测方法的原理示意图；
图3是根据本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测方法中裂纹宽度参数拟合曲线图；
图4是根据本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测方法中裂纹深度参数拟合曲线图；
图5是根据本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测装置的示意图；
图6是根据本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测装置中三轴联动滑台的示意图；
图7是根据本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测装置中水平滑动连接机构的示意图；
图8是根据本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测装置中探头夹持机构的示意图；
图9是根据本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测装置中探头夹持机构中螺母的示意图；
图10是根据本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测装置中探头的示意图；
图11是根据本申请实施例提供的另一种金属构件裂纹的检测装置的示意图。
图中，1-信号发生器，2-三轴联动滑台，3-步进电机控制器，4-信号调理电路，5-采集卡，6-计算机，7-探头夹持机构，8-探头，9-待测金属构件，10-左竖直滑动连接机构，11-右竖直滑动连接机构，12-水平滑动连接机构，13-垂直滑动连接机构，14-左联动板，15-右联动板，16-中部联动板，17-连接板，18-固定底板，19-滑杆，20-螺钉，21-活动夹板，22-固定销，23-右垫圈，24-左垫片，25-固定圆环，26-左夹持板，27-右夹持板，28-摇杆，29-步进电机，30-右连接板，31-联轴器，32-固定板，33-套筒，34-滑台，35-丝杆，36-移动块，37-左连接板，38-线圈骨架，39-漆包线，40-磁性传感器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
针对相关技术中金属构件内检测技术的检测场景受限，检测精度不高的问题，相关技术中还出现了脉冲涡流检测技术。
相关技术中的脉冲涡流无损检测平台，由硬件和软件部分组成。硬件实验平台主要包括四个大部分：脉冲激励信号发射源、探头传感器部分、运动平台和数据采集模块。脉冲激励信号源发射源的作用是发射脉冲激励信号；激励线圈的作用是在被测金属构件中产生脉冲磁场，磁性传感器位于激励线圈的中心，检测涡流磁场的垂直方向分量的变化率；运动平台模块用于对缺陷进行扫描检测；数据采集模块用于检测信号的采集与处理，并将检测信号数字化后传给计算机。软件分析平台主要由数据采集程序、数据提取与分析软件、运动平台控制软件组成，来完成缺陷检测，数据采集、数据处理。
但是，相关技术中的脉冲涡流检测金属构件裂纹缺陷技术，装置结构复杂，驱动灵敏度低，反应速度慢，活动范围受限，检测精度、分辨率较低，提取的特征信号较为单一，无法针对较小尺寸的裂纹进行有效识别。且受金属构件表面涂层的影响较大，对工作环境有一定的要求，且可能存在漏检的情况。
基于此，本申请希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。
根据本申请的实施例，提供了一种金属构件裂纹的检测方法。
图1是根据本申请实施例的金属构件裂纹的检测方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S102，获取探头检测待测金属构件时产生的第一磁感应信号，并获取第一磁感应信号的峰值。
具体地，待测金属构件可以为铁磁性金属管道，也可以为铁磁性金属板，本申请实施例不限定金属构件的样式。
步骤S104，获取探头检测样本金属构件时产生的第二磁感应信号，并获取第二磁感应信号的峰值，其中，样本金属构件为不存在裂纹的金属构件。
在一种可选的实施方式中，也可以不设置样本金属构件，分别对金属构件部存在裂纹的部分和存在裂纹的部分进行检测，得到两组作为对照的磁感应信号，以确定存在裂纹的部分的裂纹尺寸参数。
可选地，在本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测方法中，探头包括脉冲激励信号源发射源、激励线圈和磁性传感器，获取探头检测待测金属构件时产生的第一磁感应信号包括：通过磁性传感器获取交变一次磁场作用在待测金属构件时产生的叠加磁场信号，得到第一磁感应信号；获取探头检测样本金属构件时产生的第二磁感应信号包括：通过磁性传感器获取激励线圈磁场作用在样本金属构件时产生的叠加磁场信号，得到第二磁感应信号。
需要说明的是，图2是根据本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测方法的原理示意图，如图2所示，给激励线圈中通入脉冲方波激励信号I1时，根据安培定律和法拉第电磁感应定律，线圈内部会产生交变一次磁场B1。磁场在空气中传导直至被测导体试件，此时由于瞬变磁场的作用，会在试件中产生感应涡流I2，进而感应涡流I2会产生一个涡流磁场B2。由于金属构件多为铁磁性材料，当线圈产生的交变一次磁场B1作用在试件表面时，试件内部磁畴朝着磁场B1的方向发生旋转，因此还会产生一个试件被磁化的与交变一次磁场方向相同的磁化磁场B3，其中在激励信号的上升沿以及近稳定阶段，线圈磁场B1与磁化磁场B3的方向相同，而与涡流磁场B2的方向相反。由此形成了脉冲叠加场，此时探头在空间中检测到的磁场信号就是由三个磁场组成的叠加磁场。
当金属构件存在缺陷时，线圈激励的交变一次磁场不变，缺陷阻碍涡流形成回路从而使涡流变大，因此涡流磁场增大，与此同时缺陷还会削弱试件磁化，因此磁化磁场也减小，由于涡流磁场和磁化磁场方向相反且磁化磁场远大于涡流磁场，所以磁化磁场直接将涡流磁场抵消了，通过放置在被测导体上方的磁性传感器来获取此叠加场，从而得到磁场信号，磁性传感器检测的磁场信号可以表示为：B＝B1+B2+B3，其中，B为磁性传感器检测的叠加磁场，B1为激励线圈产生的交变一次磁场，B2为涡流感生的涡流磁场，B3为铁磁性试件产生的磁化磁场。
可选地，在本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测方法中，第一磁感应信号为交变一次磁场作用在待测金属构件时产生的叠加磁场的竖直方向的磁感应强度；第二磁感应信号为交变一次磁场作用在样本金属构件时产生的叠加磁场的竖直方向的磁感应强度。
具体地，本实施例给检测探头的激励线圈通入脉冲电流源，生成交变磁场，利用磁性传感器采集交变磁场的竖直方向上的磁感应强度作为感应信号，从而根据有裂纹缺陷的待测金属构件和无裂纹缺陷的样本金属构件感应信号的峰值的差值以确定待测金属构件的裂纹尺寸参数。
步骤S106，根据第一磁感应信号的峰值和第二磁感应信号的峰值的差值确定待测金属构件的裂纹特征信号。
可选地，在本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测方法中，根据第一磁感应信号的峰值和第二磁感应信号的峰值的差值确定待测金属构件的裂纹特征信号包括：对第一磁感应信号的峰值和第二磁感应信号的峰值进行差分处理，得到差分值；对差分值进行积分处理，得到积分值，并将积分值确定为待测金属构件的裂纹特征信号。
步骤S108，根据待测金属构件的裂纹特征信号和预设模型，确定待测金属构件的裂纹尺寸参数，其中，预设模型用于表征裂纹特征信号和裂纹尺寸参数之间的关系。
可选地，在本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测方法中，预设模型包括第一拟合公式和第二拟合公式，第一拟合公式用于表征裂纹特征信号和裂纹宽度参数之间的关系，第二拟合公式用于表征裂纹特征信号和裂纹深度参数之间的关系，根据待测金属构件的裂纹特征信号和预设模型，确定待测金属构件的裂纹尺寸参数包括：根据待测金属构件的裂纹特征信号和第一拟合公式确定待测金属构件的裂纹宽度值；根据待测金属构件的裂纹特征信号和第二拟合公式确定待测金属构件的裂纹深度值；将待测金属构件的裂纹宽度值和待测金属构件的裂纹深度值确定待测金属构件的裂纹尺寸参数。
需要说明的是，预设模型为缺陷参数反演模型，缺陷参数反演模型包括缺陷宽度反演计算模型(由第一拟合公式表征)和缺陷深度反演计算模型(由第二拟合公式表征)，根据缺陷区域的深度以及缺陷区域差分峰值积分特征信号，结合缺陷宽度反演计算模型，得到缺陷宽度。根据缺陷区域的宽度以及缺陷区域差分峰值积分特征信号，结合缺陷深度反演计算模型，得到缺陷深度。
在一种可选的实施方式中，在已知裂纹的深度的情况下，构建的缺陷参数反演模型具体可表示为：Fk＝A1Xk 2+B1Xk+C1。
式中，Fk为宽度缺陷差分峰值积分，A1、B1、C1均为常数，Xk为缺陷宽度参数。
在已知裂纹的宽度的情况下，构建的缺陷参数反演模型具体可表示为：Fs＝A2Xs 2+B2Xs+C2。
式中，Fs为宽度缺陷差分峰值积分，A2、B2、C2均为常数，Xs为缺陷宽度参数。
如图3所示，是当缺陷深度为2mm时宽度反演拟合曲线图，如图4所示，是当缺陷宽度为2mm时深度反演拟合曲线图。
缺陷参数反演计算模型如表1所示。
表1
缺陷类型 二次函数关系式 确定参数
宽度2mm F<sub>k</sub>＝20.99769X<sub>k</sub><sup>2</sup>-15.14454X<sub>k</sub>-2.05643 0.99921
深度2mm F<sub>s</sub>＝13.47756X<sub>s</sub><sup>2</sup>-2.68489X<sub>s</sub>-0.38102 0.99984
需要说明的是，本实施例将差分峰值积分作为新的特征信号，作为衡量缺陷的参考，根据新的特征信号，构建了金属构件裂纹缺陷参数反演模型，提高了缺陷深度和宽度的确定效率和确定准确度。
本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测方法，通过获取探头检测待测金属构件时产生的第一磁感应信号，并获取第一磁感应信号的峰值；获取探头检测样本金属构件时产生的第二磁感应信号，并获取第二磁感应信号的峰值，其中，样本金属构件为不存在裂纹的金属构件；根据第一磁感应信号的峰值和第二磁感应信号的峰值的差值确定待测金属构件的裂纹特征信号；根据待测金属构件的裂纹特征信号和预设模型，确定待测金属构件的裂纹尺寸参数，其中，预设模型用于表征裂纹特征信号和裂纹尺寸参数之间的关系，解决了相关技术中金属构件裂纹检测技术的检测场景受限，检测精度不高的问题。进而达到了拓展了检测场景，提高了检测精度的效果。
图5是根据本申请实施例的金属构件裂纹的检测装置的示意图。如图5所示，该装置包括：
信号发生器1，用于产生脉冲激励信号。
具体地，信号发生器1可以采用NF BP5160双极性电源，用于产生脉冲激励信号。
探头8，与信号发生器连接1，用于接收脉冲激励信号以对待测金属构件9进行检测。
探头夹持机构7，用于夹持探头8。
三轴联动滑台2，与探头夹持机构7连接，用于带动探头夹持机构7移动，以调整探头8与待测金属构件9之间的相对位置。
具体地，调整待测金属构件9放置于探头8下一定距离，即为提离高度，例如，提离高度可以为0.5mm。
信号处理装置，与探头8连接，用于接收探头8发送的检测信号，并对检测信号进行处理。
可选地，在本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测装置中，信号处理装置包括：信号调理电路4，用于对探头8接收到的检测信号进行预处理，其中，预处理包括：放大处理和滤波处理；采集卡5，与信号调理电路4连接，用于采集预处理后的检测信号；上位机6，与采集卡5连接，用于接收预处理后的检测信号，并对预处理后的检测信号进行分析，以确定待测金属构件的裂纹尺寸参数。
具体地，信号调理电路4用于将磁性传感器输出的电压信号中的杂波信号进行过滤处理，并将信号进行一定倍数的放大。采集卡5型号可以为NI USB—6218，用于采集处理过的数据及A/D转换，并将转换后的数据导入到上位机6中进行处理和分析。
本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测装置，通过信号发生器1，用于产生脉冲激励信号；探头8，与信号发生器连接1，用于接收脉冲激励信号以对待测金属构件9进行检测；探头夹持机构7，用于夹持探头8；三轴联动滑台2，与探头夹持机构7连接，用于带动探头夹持机构7移动，以调整探头8与待测金属构件9之间的相对位置，信号处理装置，与探头8连接，用于接收探头8发送的检测信号，并对检测信号进行处理，解决了相关技术中金属构件裂纹检测技术的检测场景受限，检测精度不高的问题，进而达到了拓展了检测场景，提高了检测精度的效果。
可选地，在本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测装置中，三轴联动滑台2包括：垂直滑动连接机构13，通过滑动块连接探头夹持机构7；水平滑动连接机构12，通过滑动块与中部联动板16连接；左竖直滑动连接机构10，通过滑动块与左联动板14连接；右竖直滑动连接机构11，通过滑动块与右联动板15连接；中部联动板16，垂直滑动连接机构13的滑台连接；左联动板14，与水平滑动连接机构12的滑台的一端连接；右联动板15，与水平滑动连接机构12的滑台的另一端连接；电机控制模块，分别与垂直滑动连接机构13的电机、水平滑动连接机构12的电机、左竖直滑动连接机构10的电机以及右竖直滑动连接机构11的电机连接。
具体地，如图6所示，左竖直滑动连接机构10、右竖直滑动连接机构11、水平滑动连接机构12、垂直滑动连接机构13除有效行程外，其余各结构尺寸完全相同。左竖直滑动连接机构10通过滑动块与左联动板14进行螺钉连接，右竖直滑动连接机构11通过滑动块与右联动板15进行螺钉连接，水平滑动连接机构12通过其滑台背部与左、右联动板15进行螺母连接(滑台背部缝隙处有螺母)，从而完成水平滑动连接机构12、左竖直滑动连接机构10、右竖直滑动连接机构11的联动。垂直滑动连接机构13与中部联动板16通过螺母连接，中部联动板16与水平滑动连接机构12通过螺钉连接，从而完成了左竖直滑动连接机构10、右竖直滑动连接机构11、水平滑动连接机构12、垂直滑动连接机构13的配合，可以实现XYZ三轴方向的联动。
进一步的，如图7所示，以水平滑动连接机构12为例详细介绍：水平滑动连接机构12主要由滑台34、联轴器31、步进电机29和丝杠组成，滑台34左端固定有左连接板37，所述滑台34右端固定有右连接板30，所述右连接板30右端设置有步进电机29，所述滑台34上端设置有丝杠，所述丝杠最右端设置有联轴器31，所述联轴器31左端设置有固定板32，所述左连接板37、右连接板30和固定板32中部均设置有套筒33，所述丝杠中部设置有移动块36。
在一种可选的实施例中，所述滑台34上下端均设置有滑槽，且上下面滑槽相对称，所述移动块36下端设置有滑轨，所述移动块36通过滑轨和滑槽的啮合与滑台34相连接，当滑台34一面磨损后，可更换另一面装配使用，从而节约了成本。
在一种可选的实施例中，所述左连接板37和右连接板30分别通过螺钉20固定于滑台34左右两端，所述固定板32通过螺钉20固定于滑台34上端，左连接板37和右连接板30用于固定滑台34和步进电机29，固定板32用于对移动块36的限位。
在一种可选的实施例中，所述套筒33分别与左连接板37、右连接板30和固定板32为过盈配合，将套筒33直接镶嵌于左连接板37、右连接板30和固定板32内即可，其稳定性较高，无需加胶固定，便于节省成本。
在一种可选的实施例中，所述丝杠的型号为G1610，其有效行程分别为为500mm、300mm、200mm，所述丝杠通过套筒33与左连接板37和固定板32相连接，所述联轴器31一端与丝杠相连接，另一端通过套筒33与步进电机29相连接，通过套筒33能有效地增加丝杠与左连接板37和固定板32连接的稳定性，能有效地增加联轴器31与步进电机29的稳定性。
在一种可选的实施例中，通过步进电机29和步进电机控制步进电机控制器3，驱动三轴联动滑台2。
在一种可选的实施例中，所述步进电机29的型号为FM5756SFD04，其适配驱动器型号为FMDD50D40NOM，所述步进电机29与外接电源相连接，所述联轴器31的水平加速度和垂直加速度分别为1000mm/s2和500mm/s2，其水平最大负载与垂直最大负载分别为20kg和15kg，所述步进电机29与联轴器31为电性连接，步进电机29电机控制联轴器31的转动频率，步进电机29与联轴器31为探头8的移动提供动力，所述探头8与外接电脑或外接微型计算机6相连接，探头8可直线移动扫描检测被测试件。
进一步的，系统的工作原理为：将探头夹持机构7与垂直滑动连接机构13的移动块使用螺栓固定，将探头8置于探头夹持机构7中，各个滑动连接机构的步进电机与外接电源相连接，将探头8与外接电脑或外接微型计算机6相连接，步进电机调节联轴器，为联轴器提供动力，联轴器带动丝杠进行转动，丝杠将回转运动转化为直线运动促使移动块沿着丝杠在滑台上进行移动，进而带动探头夹持机构7进行移动，从而实现探头8的三轴联合扫描检测，最终探头8根据涡流检测裂纹原理来确定金属构件的缺陷信息。
本实施例的金属构件检测系统，不受被金属构件表面涂层、油污的影响，可以在相对恶劣的环境下进行工作，且在检测过程中无需对被测金属构件进行直接接触，也不需要耦合剂，易于实现高速、高效率的自动化检测。
可选地，在本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测装置中，探头夹持机构包括：连接板17，连接板17的一侧与三轴联动滑台连接；固定底板18，与连接板17的另一侧连接；滑杆19，套接在固定底板18内部；螺母20，螺母过螺钉设置在滑杆19的侧部，螺母的内部还套接有活动夹板21；左夹持板26，与活动夹板21连接；右夹持板27，与固定底板18连接；摇杆28，设置在滑杆19的一端，用于通过滑动滑杆19移动活动夹板21，以调整左夹持板26和右夹持板27之间的相对距离。
具体地，如图8所示，探头夹持机构7与滑动机构的移动块为螺钉连接，连接板17可以为工字型连接板与移动块36为螺钉20连接，固定底板18与工字型连接板17为螺钉20连接，滑杆19与固定底板18的连接方式为直接套合，固定圆环25与滑杆19直接套合并通过固定销22进行定位和固定。固定底板18的左侧和右侧分别为左垫片24和右垫圈23，与滑杆19直接套合，用于固定滑杆19和固定底板18的相对位置。螺母与滑杆19通过螺纹连接，活动夹板21与螺母(如图9所示)之间直接套合。螺母通过滑杆19的旋转进行驱动，螺钉20与螺母之间通过螺纹连接，用于固定活动夹板21与螺母，螺母运动的同时从而驱动活动夹板21运动。左夹持板26和右夹持板27通过胶接的方式分别连接在活动夹板21和固定底板18上，摇杆28与滑杆19采用焊接的方式连接，通过摇杆28旋转牵动滑杆19，滑杆19旋转驱动螺母，由于螺母与螺钉20相互配合，从而驱动滑动夹板，由于左夹持板26和右夹持板27通过胶接的方式分别连接在活动夹板21和固定底板18上，因此就可以通过旋转摇杆28完成左夹持板26和右夹持板27的相对运动，进一步完成探头8的夹紧，用于探头8的精准定位。
可选地，在本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测装置中，探头包括：激励线圈，由线圈骨架和漆包线缠绕而成，其中，线圈骨架通过探头夹持机构进行固定，线圈骨架底部内设置有凹槽；磁性传感器，固定在线圈骨架底部内的凹槽中。
所述探头8由激励线圈、磁性传感器组成。激励线圈用于在被测试件内部产生涡流，磁性传感器用于将磁信号转化成电信号输出。
具体地，如图10所示，所述探头8由激励线圈、磁性传感器40组成，激励线圈由线圈骨架38和漆包线39缠绕而成。线圈骨架38由探头夹持机构7夹持进行固定，漆包线39缠绕在线圈骨架38上，磁性传感器40通过胶接的方式固定在线圈骨架38底部内的凹槽中，凹槽尺寸根据磁性传感器40位置进行精准设计，确保磁性传感器40位于线圈骨架38底部内的正中心位置。此外凹槽部还可以开设一个小的槽口，方便胶接和磁性传感器40的放置、取出。
可选的，磁性传感器40采用TMR2503线性传感器，采用了一个独特的推挽式惠斯通全桥结构设计，包含四个非屏蔽高灵敏度TMR传感器元件，可感应垂直于芯片表面的磁场。当外加磁场沿垂直于芯片表面方向变化时，惠斯通全桥提供差分电压输出。在-55℃～+150℃范围内，TMR2503的敏感度和失调电压可保持在一个稳定的水平。TMR2503性能优越，采用三种封装形式：TO94、SSIP4和SOT23-5，本实施例采用的封装形式为SSIP4。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本申请实施例还提供了另一种金属构件裂纹的检测装置，需要说明的是，本申请实施例的金属构件裂纹的检测装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于金属构件裂纹的检测方法。以下对本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测装置进行介绍。
图11是根据本申请实施例的金属构件裂纹的检测装置的示意图。如图11所示，该装置包括：第一获取单元111、第二获取单元113、第一确定单元115和第二获取单元117。
具体地，第一获取单元111，用于获取探头检测待测金属构件时产生的第一磁感应信号，并获取第一磁感应信号的峰值。
第二获取单元113，用于获取探头检测样本金属构件时产生的第二磁感应信号，并获取第二磁感应信号的峰值，其中，样本金属构件为不存在裂纹的金属构件。
第一确定单元115，用于根据第一磁感应信号的峰值和第二磁感应信号的峰值的差值确定待测金属构件的裂纹特征信号。
第二获取单元117，用于根据待测金属构件的裂纹特征信号和预设模型，确定待测金属构件的裂纹尺寸参数，其中，预设模型用于表征裂纹特征信号和裂纹尺寸参数之间的关系。
本申请实施例提供的金属构件裂纹的检测装置，通过第一获取单元111，用于获取探头检测待测金属构件时产生的第一磁感应信号，并获取第一磁感应信号的峰值；第二获取单元113，用于获取探头检测样本金属构件时产生的第二磁感应信号，并获取第二磁感应信号的峰值，其中，样本金属构件为不存在裂纹的金属构件；第一确定单元115，用于根据第一磁感应信号的峰值和第二磁感应信号的峰值的差值确定待测金属构件的裂纹特征信号；第二获取单元117，用于根据待测金属构件的裂纹特征信号和预设模型，确定待测金属构件的裂纹尺寸参数，其中，预设模型用于表征裂纹特征信号和裂纹尺寸参数之间的关系，解决了相关技术中金属构件裂纹检测技术的检测场景受限，检测精度不高的问题，进而达到了拓展了检测场景，提高了检测精度的效果。
所述金属构件裂纹的检测装置包括处理器和存储器，上述第一获取单元111、第二获取单元113、第一确定单元115和第二获取单元117等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决相关技术中金属构件裂纹检测技术的检测场景受限，检测精度不高的问题。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本申请实施例还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，其中，程序运行时控制非易失性存储介质所在的设备执行一种金属构件裂纹的检测方法。
本申请实施例还提供了一种电子装置，包含处理器和存储器；存储器中存储有计算机可读指令，处理器用于运行计算机可读指令，其中，计算机可读指令运行时执行一种金属构件裂纹的检测方法。本文中的电子装置可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种金属构件裂纹的检测方法，其特征在于，包括：
获取探头检测待测金属构件时产生的第一磁感应信号，并获取所述第一磁感应信号的峰值；
获取探头检测样本金属构件时产生的第二磁感应信号，并获取所述第二磁感应信号的峰值，其中，所述样本金属构件为不存在裂纹的金属构件；
根据所述第一磁感应信号的峰值和所述第二磁感应信号的峰值的差值确定所述待测金属构件的裂纹特征信号；
根据所述待测金属构件的裂纹特征信号和预设模型，确定所述待测金属构件的裂纹尺寸参数，其中，所述预设模型用于表征裂纹特征信号和裂纹尺寸参数之间的关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述探头包括激励线圈和磁性传感器，
所述获取探头检测待测金属构件时产生的第一磁感应信号包括：通过所述磁性传感器获取交变一次磁场作用在所述待测金属构件时产生的叠加磁场信号，得到所述第一磁感应信号；
所述获取探头检测样本金属构件时产生的第二磁感应信号包括：通过所述磁性传感器获取交变一次磁场作用在所述样本金属构件时产生的叠加磁场信号，得到所述第二磁感应信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一磁感应信号为交变一次磁场作用在所述待测金属构件时产生的叠加磁场的竖直方向的磁感应强度；所述第二磁感应信号为交变一次磁场作用在所述样本金属构件时产生的叠加磁场的竖直方向的磁感应强度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一磁感应信号的峰值和所述第二磁感应信号的峰值的差值确定所述待测金属构件的裂纹特征信号包括：
对所述第一磁感应信号的峰值和所述第二磁感应信号的峰值进行差分处理，得到差分值；
对所述差分值进行积分处理，得到积分值，并将所述积分值确定为所述待测金属构件的裂纹特征信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设模型包括第一拟合公式和第二拟合公式，所述第一拟合公式用于表征裂纹特征信号和裂纹宽度参数之间的关系，所述第二拟合公式用于表征裂纹特征信号和裂纹深度参数之间的关系，所述根据所述待测金属构件的裂纹特征信号和预设模型，确定所述待测金属构件的裂纹尺寸参数包括：
根据所述待测金属构件的裂纹特征信号和所述第一拟合公式确定所述待测金属构件的裂纹宽度值；
根据所述待测金属构件的裂纹特征信号和所述第二拟合公式确定所述待测金属构件的裂纹深度值；
将所述待测金属构件的裂纹宽度值和所述待测金属构件的裂纹深度值确定所述待测金属构件的所述裂纹尺寸参数。
6.一种金属构件裂纹的检测装置，其特征在于，包括：
信号发生器，用于产生脉冲激励信号；
探头，与所述信号发生器连接，用于接收所述脉冲激励信号以对待测金属构件进行检测；
探头夹持机构，用于夹持所述探头；
三轴联动滑台，与所述探头夹持机构连接，用于带动所述探头夹持机构移动，以调整所述探头与所述待测金属构件之间的相对位置；
信号处理装置，与所述探头连接，用于接收所述探头发送的检测信号，并对所述检测信号进行处理。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述信号处理装置包括：
信号调理电路，用于对所述探头接收到的检测信号进行预处理，其中，所述预处理包括：放大处理和滤波处理；
采集卡，与所述信号调理电路连接，用于采集预处理后的所述检测信号；
上位机，与所述采集卡连接，用于接收所述预处理后的所述检测信号，并对所述预处理后的所述检测信号进行分析，以确定所述待测金属构件的裂纹尺寸参数。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述三轴联动滑台包括：
垂直滑动连接机构，通过滑动块连接所述探头夹持机构；
水平滑动连接机构，通过滑动块与中部联动板连接；
左竖直滑动连接机构，通过滑动块与左联动板连接；
右竖直滑动连接机构，通过滑动块与右联动板连接；
所述中部联动板，与所述垂直滑动连接机构的滑台连接；
所述左联动板，与所述水平滑动连接机构的滑台的一端连接；
所述右联动板，与所述水平滑动连接机构的滑台的另一端连接；
电机控制模块，分别与所述垂直滑动连接机构的电机、所述水平滑动连接机构的电机、所述左竖直滑动连接机构的电机以及所述右竖直滑动连接机构的电机连接。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述探头夹持机构包括：
连接板，所述连接板的一侧与所述三轴联动滑台连接；
固定底板，与所述连接板的另一侧连接；
滑杆，套接在所述固定底板内部；
螺母，所述螺母过螺钉设置在所述滑杆的侧部，所述螺母的内部还套接有活动夹板，
左夹持板，与所述活动夹板连接；
右夹持板，与所述固定底板连接；
摇杆，设置在所述滑杆的一端，用于通过滑动所述滑杆移动所述活动夹板，以调整所述左夹持板和所述右夹持板之间的相对距离。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述探头包括：
激励线圈，由线圈骨架和漆包线缠绕而成，其中，所述线圈骨架通过探头夹持机构进行固定，所述线圈骨架底部内设置有凹槽；
磁性传感器，固定在所述线圈骨架底部内的凹槽中。
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