CN115950800A - 一种采用图像法检测磁悬液浓度的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用图像对比方法检测磁悬液浓度的方法，该磁悬液浓度检测方法采用图像对比方式，先拍摄不同标准浓度磁悬液在标准测试块上形成的荧光磁粉图像作为标准图像集，再拍摄测试磁悬液在标准测试块上形成的荧光磁粉图像作为对比图像，将对比图像与标准图像集一一进行对比，选取相似度最高的标准图像所对应的磁悬液浓度作为该测试磁悬液的浓度，采用该磁悬液浓度检测方法检测速度快、检测精度高的优点。

Description

一种采用图像法检测磁悬液浓度的方法及系统

技术领域

本发明及磁粉探伤技术领域，特别涉及一种采用图像法对磁悬液浓度进行检测的方法及系统。

背景技术

磁粉探伤是一种通过磁粉在缺陷附近漏磁场中的堆积以检测铁磁性材料表面或近表面处缺陷的无损检测方法。该检测方法的原理是将钢铁等磁性材料制作的工件予以磁化，利用其缺陷部位的漏磁能吸附磁粉的特征，依磁粉分布显示被探测物件表面缺陷和近表面缺陷。该探伤方法具有操作简便、显示直观等优点，因此得到了非常广泛的应用。在进行磁粉探伤时，需要把小颗粒的磁粉混合到载液中，以载液作为载体将磁粉均匀地喷淋布置到工件表面上，被磁化的工件若存在缺陷，则缺陷处就会出现漏磁场，漏磁场就会吸引分布在缺陷处周围载液中的磁粉聚集形成磁痕来发现缺陷。这种把磁粉和载液按一定比例混合而成的磁悬液称为磁悬液，磁粉的量可以用磁悬液体积浓度表示。磁悬液体积浓度对显示缺陷的灵敏度影响很大，浓度不同，磁粉探伤检查灵敏度也不同。浓度太低，缺陷处的漏磁场吸引磁粉量不足，磁痕显示不清晰会使缺陷漏检。浓度太高，会在工件表面滞留很多磁粉，出现过度背景，这样也会影响对缺陷处的观测，由此可见，磁悬液的浓度对磁粉探伤的精确度起着至关重要的作用。

发明专利（公开号：CN114062211A）公开了一种磁悬液体积浓度检测方法具体实现方案为：通过控制装置控制磁悬液装载容器从磁粉探伤机中获取预设体积大小的待检测磁悬液；磁性装置用于在预设时间内将待检测磁悬液中的磁粉吸附到磁悬液装载容器的底部；检测装置用于获取磁悬液装载容器中磁粉体积数据和待检测磁悬液体积数据，并计算得到磁悬液体积浓度。这种磁悬液浓度检测方式存在很大的误差，因为在检测过程中磁悬液是反复使用的，由于检测工件的表面往往会带有铁屑等杂质，这些铁屑会混入到磁粉中，因此吸附在磁悬液装载容器的底部的磁粉中可能会含义铁屑，这样就会影响磁悬液中磁粉的检测精度。发明专利（CN105823822 A）公开了一种用于磁粉探伤无损检测的磁悬液可用性评价方法，其利用浓度检测器磁悬液浓度，利用亮度传感器测量紫外光源激发出的磁悬液荧光，以这两种测量值来综合评价磁悬液的状态，但这种方法也不能对磁悬液的浓度进行精确检测。

发明内容

为克服上述现有技术中的不足，本发明的目的在于开发一种采用图像对比方式能实现磁悬液浓度精确检测的方法。

一种采用图像对比方法检测磁悬液浓度的方法，其包括如下步骤：1）设置一表面磁场恒定的标准测试块，在所述标准测试块上设置用于模仿缺陷的裂纹；2）将表面干净的标准测试块分别放入多个不同标准浓度的磁悬液中，在标准测试块的表面形成荧光磁粉图案；3）使用CCD相机在相同的光线环境下对不同标准浓度的磁悬液形成的荧光磁粉图案进行拍照，并作为对应标准浓度磁悬液的标准图像进行存储，形成标准图像集；4）将表面干净的标准测试块置于测试磁悬液中，在标准测试块的表面形成荧光磁粉图案，并在与步骤3）相同的光线环境下使用CCD相机对测试磁悬液形成的荧光磁粉图案进行拍照，作为对比图像；5）将对比图像与标准图像集中的标准图像一一进行对比，以相似度最高且在一定阈值范围内的标准图像所对应的磁悬液浓度为该测试磁悬液的浓度。

优选的，在进行图像对比时，选取荧光磁粉图案中的荧光纹理特征和荧光亮度特征作为相识度的对比特征。

优选的，在步骤5）中，选用两个相似度最高的标准图像所对应的磁悬液浓度进行加权平均计算作为该测试磁悬液的浓度。

优选的，所述标准测试块表面的裂纹包括应力腐蚀裂纹、磨削裂纹。

本发明还公开了一种用于实现上述检测磁悬液浓度方法的系统，其包括：标准测试块，在所述标准测试块上设置用于模仿缺陷的裂纹，所述标准测试块表面磁场恒定；CCD相机，所述CCD相机用于对标准测试块表面的荧光磁粉图案进行拍照；标准图像存储单元，所述标准图像存储单元内存储有多个不同标准浓度的磁悬液在标准测试块形成的标准图像；图像对比单元，所述图像对比单元用于将CCD相机拍摄的测试磁悬液形成的荧光磁粉图像与标准图像存储单元中存储的标准图像进行对比，并以相似度最高的标准图像所对应的磁悬液浓度为该测试磁悬液的浓度。

优选的，还包括一浓度计算单元，所述浓度计算单元用于将两个相似度最高的标准图像所对应的磁悬液浓度进行加权平均计算作为该测试磁悬液的浓度。

优选的，所述标准测试块为磁铁。

上述技术方案具有如下有益效果：该磁悬液浓度检测方法采用图像对比方式，先拍摄不同标准浓度磁悬液在标准测试块上形成的荧光磁粉图像作为标准图像集，再拍摄测试磁悬液在标准测试块上形成的荧光磁粉图像作为对比图像，将对比图像与标准图像集一一进行对比，选取相似度最高的标准图像所对应的磁悬液浓度作为该测试磁悬液的浓度，采用该磁悬液浓度检测方法检测速度快、检测精度高的优点。

附图说明

图1为本实施例的系统流程图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本发明的各方面变得模糊。

如图1所示，本专利公开了一种采用图像对比方法检测磁悬液浓度的方法，其具体包括如下步骤：

首先，设置一表面磁场恒定的标准测试块，标准测试块可选用磁铁，在标准测试块上设置用于模仿缺陷的裂纹，标准测试块表面的裂纹包括应力腐蚀裂纹、磨削裂纹以及其他形式的裂纹；将标准测试块分别放入多个不同标准浓度的磁悬液中，在标准测试块的表面形成荧光磁粉图案，标准测试块放入到磁悬液中时，应保证标准测试块表面干净，避免有标准测试块表面粘附有其他浓度的磁悬液，因此每次更换不同浓度的磁悬液时应对标准测试块表面进行清洗；使用CCD相机在相同的光线环境下对不同标准浓度的磁悬液形成的荧光磁粉图案进行拍照，并作为对应标准浓度磁悬液的标准图像进行存储，形成标准图像集。

不同标准浓度的磁悬液的数量可根据需要检测的精度进行确定，如果检测精度要求较低，则可选用数量较少的标准浓度的磁悬液，且每个磁悬液液浓度跨度可以设置的比较大，如检测浓度范围为10%-30%的磁悬液，如按间隔5%依次设置则只需要设置标准浓度为10%、15%、25%、30%四组标准浓度磁悬液即可；但对于检测精度要求较高，则需选用数量较多的标准浓度的磁悬液，且每个磁悬液液浓度跨度可以设置较，如按间隔1%，则需要依次设置标准浓度为10%、11%、12%......20组标准浓度磁悬液。

形成标准图像集后，当需要对测试磁悬液的浓度进行检测时，只需将表面干净的标准测试块置于测试磁悬液中，在标准测试块的表面形成荧光磁粉图案，并采用与在与标准图像拍照相同的光线环境下使用CCD相机对测试磁悬液形成的荧光磁粉图案进行拍照，作为对比图像；最好将排好的对比图像与标准图像集中的标准图像一一进行对比，以其中相似度最高且在一定阈值范围内的标准图像所对应的磁悬液浓度为该测试磁悬液的浓度。相似度的阈值范围也与可根据需要检测的精度进行确定，如果检测精度要求较低，则可设置较大的阈值范围；检测精度要求较高，则可设置较小的阈值范围。

在进行图像对比的过程中，可主要选用荧光磁粉图案中的荧光纹理特征和荧光亮度特征作为相识度的对比特征。图像的相似度对比技术为现有技术，再此不再详细描述。

作为一种优选实施方式，为了能够更加精确的检测出磁悬液的浓度，可选用两个相似度最高的标准图像所对应的磁悬液浓度进行加权平均计算作为该测试磁悬液的浓度。如经检测测试磁悬液的荧光磁粉图像与浓度为10%的磁悬液对应的标准图像相似度为98%，与浓度为15%的磁悬液对应的标准图像相似度为96%，则以相识度为加权系数，该测试磁悬液的实际浓度为12.47%，这样能进一步提高检测的精度。

本发明还公开了一种用于实现上述检测磁悬液浓度方法的系统，其包括：标准测试块，在标准测试块上设置用于模仿缺陷的裂纹，所述标准测试块表面磁场恒定；CCD相机，CCD相机用于对标准测试块表面的荧光磁粉图案进行拍照；标准图像存储单元，所述标准图像存储单元内存储有多个不同标准浓度的磁悬液在标准测试块形成的标准图像；图像对比单元，所述图像对比单元用于将CCD相机拍摄的测试磁悬液形成的荧光磁粉图像与标准图像存储单元中存储的标准图像进行对比，并以相似度最高的标准图像所对应的磁悬液浓度为该测试磁悬液的浓度。

该磁悬液浓度检测系统采用图像对比方式，先拍摄不同标准浓度磁悬液在标准测试块上形成的荧光磁粉图像作为标准图像集，再拍摄测试磁悬液在标准测试块上形成的荧光磁粉图像作为对比图像，将对比图像与标准图像集一一进行对比，选取相似度最高的标准图像所对应的磁悬液浓度作为该测试磁悬液的浓度，采用该磁悬液浓度检测方法检测速度快、检测精度高的优点。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种采用图像对比方法检测磁悬液浓度的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

设置一表面磁场恒定的标准测试块，在所述标准测试块上设置用于模仿缺陷的裂纹；

将表面干净的标准测试块分别放入多个不同标准浓度的磁悬液中，在标准测试块的表面形成荧光磁粉图案；

使用CCD相机在相同的光线环境下对不同标准浓度的磁悬液形成的荧光磁粉图案进行拍照，并作为对应标准浓度磁悬液的标准图像进行存储，形成标准图像集；

将表面干净的标准测试块置于测试磁悬液中，在标准测试块的表面形成荧光磁粉图案，并在与步骤3）相同的光线环境下使用CCD相机对测试磁悬液形成的荧光磁粉图案进行拍照，作为对比图像；

将对比图像与标准图像集中的标准图像一一进行对比，以相似度最高且在一定阈值范围内的标准图像所对应的磁悬液浓度为该测试磁悬液的浓度。

2.根据权利要求1所述的采用图像对比方法检测磁悬液浓度的方法，其特征在于：在进行图像对比时，选取荧光磁粉图案中的荧光纹理特征和荧光亮度特征作为相识度的对比特征。

3.根据权利要求1所述的采用图像对比方法检测磁悬液浓度的方法，其特征在于：在步骤5）中，选用两个相似度最高的标准图像所对应的磁悬液浓度进行加权平均计算作为该测试磁悬液的浓度。

4.根据权利要求1所述的采用图像对比方法检测磁悬液浓度的方法，其特征在于：所述标准测试块表面的裂纹包括应力腐蚀裂纹、磨削裂纹。

5.一种采用图像对比方法检测磁悬液浓度的系统，其特征在于，其包括：

标准测试块，在所述标准测试块上设置用于模仿缺陷的裂纹，所述标准测试块表面磁场恒定；

CCD相机，所述CCD相机用于对标准测试块表面的荧光磁粉图案进行拍照；

标准图像存储单元，所述标准图像存储单元内存储有多个不同标准浓度的磁悬液在标准测试块形成的标准图像；

图像对比单元，所述图像对比单元用于将CCD相机拍摄的测试磁悬液形成的荧光磁粉图像与标准图像存储单元中存储的标准图像进行对比，并以相似度最高的标准图像所对应的磁悬液浓度为该测试磁悬液的浓度。

6.根据权利要求5所述的采用图像对比方法检测磁悬液浓度的系统，其特征在于，还包括一浓度计算单元，所述浓度计算单元用于将两个相似度最高的标准图像所对应的磁悬液浓度进行加权平均计算作为该测试磁悬液的浓度。

7.根据权利要求5所述的采用图像对比方法检测磁悬液浓度的系统，其特征在于，所述标准测试块为磁铁。

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