CN116642903A - 一种基于激光扫描现场获取连续金相组织的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及金相检测技术领域，具体涉及一种基于激光扫描现场获取连续金相组织的设备、方法及一种异常金相组织巡检方法、系统。基于激光扫描现场获取连续金相组织的设备包括目标获取模块，用于确定目标工件的目标区域；扫描检测组件，用于采集目标区域的金相组织图片；辅助移动工装，用于携带扫描检测组件稳定移动，以使得扫描检测组件的检测区域能够覆盖整个目标区域。本申请提供的基于激光扫描现场获取连续金相组织的设备，可扩大扫描检测组件的单次检测范围；本申请提供的异常金相组织巡检方法，可提高目标工件的巡检效率。

Description

一种基于激光扫描现场获取连续金相组织的设备及方法

技术领域

本申请涉及金相检测技术领域，具体涉及一种基于激光扫描现场获取连续金相组织的设备、一种基于激光扫描现场获取连续金相组织的方法、一种异常金相组织巡检方法及一种异常金相组织巡检系统。

背景技术

金相检验是应用金相学方法检查金属材料的显微组织的方法之一。火力发电机组大部分设备由金属材料构成，各部件在制造、安装过程中主要以焊接方法连接，电厂设备金属材料、焊缝以及运行后的微观形态主要采用金相检验的方法获取。电厂中当前常用的金相检验方式主要有两种，一种采取现场取样后在实验室进行，另一种对于无法现场取样的部件要通过现场金相检验的方法进行。无论采取哪种方式，目前的金相检验只针对检验部位的某一个视场定格后，进行拍照留存。

电厂大件设备如转子、管道、集箱、启动分离器等一般无法采取取样在实验室进行金相检验的方式开展，通常采取在现场设备上制样后、观察组织，然后采取覆膜、拍照等方式进行留存。且一般只能针对某一个或多个视场进行。对于需要在设备某处较长距离，如母材至焊缝观察焊缝组织的变化情况、焊缝中存在异常组织等情况，当前的金相检验无法满足此类要求。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种基于激光扫描现场获取连续金相组织的设备及方法，以扩大连续金相组织的检测范围，以及提供一种异常金相组织巡检方法系统，以提高工件的巡检效率。

为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种基于激光扫描现场获取连续金相组织的设备，所述设备包括：目标获取模块，用于确定目标工件的目标区域；扫描检测组件，用于采集目标区域的金相组织图片；辅助移动工装，用于携带扫描检测组件稳定移动，以使得扫描检测组件的检测区域能够覆盖整个目标区域。

基于第一方面，在本申请一些实施例中，所述扫描检测组件包括：金相显微镜，用于放大目标区域内的金相组织；激光扫描装置，安装于所述金相显微镜的目镜上，用于连续扫描获取经金相显微镜放大后的金相组织图片；所述系统还包括：控制终端，分别与金相显微镜、激光扫描装置及辅助移动工装连接，用于控制金相显微镜实现自动对焦，还用于接收由激光扫描装置获取的金相组织图片，还用于控制辅助移动工装的移动轨迹和移动速度。

基于第一方面，在本申请一些实施例中，所述辅助移动工装包括：固定部；与固定部活动连接的移动部，扫描检测组件固定连接在移动部上，移动部用于携带扫描检测组件移动；移动部与所述控制终端电性连接，并响应于所述控制终端的移动控制指令动作。

第二方面，本申请提供一种基于激光扫描现场获取连续金相组织的方法，所述方法包括：确定目标工件的目标区域；基于所述目标工件的结构及目标区域的形状选择辅助移动工装；利用所述辅助移动工装带动检测组件采集目标区域的金相组织图片；所述检测组件包括金相显微镜以及安装于金相显微镜目镜上的激光扫描装置。

第三方面，本申请提供一种异常金相组织巡检方法，包括：利用上述的设备遍历获取目标区域的金相组织图片；基于所述金相组织图片分析目标区域内是否存在异常金相组织；若存在，则在目标工件上中对异常金相组织所在位置进行标记；基于标记的位置，定期利用所述设备获取目标区域内的异常金相组织图片。

基于第三方面，在本申请一些实施例中，若所述目标区域为狭长的焊缝，所述目标工件呈管状，所述焊缝沿所述目标工件周向分布；所述对异常金相组织所在位置进行标记，包括：确定所述设备扫描焊缝的起始点；记录异常金相组织相对起始点的距离。

基于第三方面，在本申请一些实施例中，若所述目标区域处于平面；所述对异常金相组织所在位置进行标记，包括：在目标区域所在的平面上构建坐标系；记录异常金相组织在所述坐标系中的坐标；所述坐标系为直角坐标系或极坐标系。

基于第三方面，在本申请一些实施例中，若所述异常金相组织存在多个，所述方法还包括：基于多个异常金相组织所在的位置，规划所述设备的巡检路线。

第四方面，一种异常金相组织巡检系统，所述系统包括：上述设备，用于遍历获取目标区域的金相组织图片或定点获取目标区域内的异常金相组织图片；分析模块，用于基于目标区域的金相组织图片分析目标区域内是否存在异常金相组织；标记模块，用于在目标工件上中对异常金相组织所在位置进行标记。

基于第四方面，在本申请一些实施例中，所述系统还包括：路线规划模块，用于当存在多个异常金相组织时，基于多个异常金相组织所在的位置，为所述设备规划巡检路线。

本申请提供一种基于激光扫描现场获取连续金相组织的设备：扫描检测组件可现场连续获取金相组织，利用辅助移动工装携带扫描检测组件稳定移动，可扩大扫描检测组件的单次检测范围，以获取得到如焊缝及其附近区域的连续的金相组织结构。

本申请提供一种异常金相组织巡检方法：首次巡检时，遍历获取目标区域的金相组织图片；然后基于所述金相组织图片分析目标区域内的异常金相组织并针对异常金相组织进行标记；在后续的巡检中，只需针对标记的位置，定期巡检即可，可极大的提高目标工件的巡检效率。

本申请实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请实施例，但并不构成对本申请实施例的限制。在附图中：

图1示意性示出了本申请实施例的基于激光扫描现场获取连续金相组织的设备的结构简图；

图2示意性示出了本申请实施例的辅助移动工装的结构示意图；

图3示意性示出了本申请实施例的计算机设备的内部结构图。

附图标记说明

1-目标工件；2-辅助移动工装；21-纵向固定杆；22-横向轨道；3-金相显微镜；4-激光扫描装置；5-数据线缆；6-控制线缆；7-控制终端；102-终端；104-服务器；A01-处理器；A02-网络接口；A03-内存储器；A04-显示屏；A05-输入装置；A06-非易失性存储介质；B01-操作系统；B02-计算机程序。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请实施例，并不用于限制本申请实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

实施例1

本实施例提供一种基于激光扫描现场获取连续金相组织的设备，所述设备包括：目标获取模块，用于确定目标工件的目标区域；扫描检测组件，用于采集目标区域的金相组织图片；辅助移动工装，用于携带扫描检测组件稳定移动，以使得扫描检测组件的检测区域能够覆盖整个目标区域。

具体的，本实施例中以焊缝作为目标检测区域，目标工件本实施例中则以管状和板状金属工件为例。

扫描检测组件至少包括金相显微镜和激光扫描装置(或其他具有高分辨率的扫描装置)。金相显微镜用于放大目标区域内的金相组织；激光扫描装置安装于所述金相显微镜的目镜上，用于连续扫描获取经金相显微镜放大后的金相组织图片。另外，激光扫描具有点位密集，精度较高；全数字特征，信息传输、加工、表达容易等特征。由于金相组织为材料的微观组织，需要在高倍率(400x左右)下观察，用以判别组织的老化程度，因此需要高精度的扫描装置。为便于现场应用，金相显微镜应尽量小巧、轻便，组成金相显微镜的材质需满足刚度和轻便的要求。扫描装置也应选择体积小、质量轻的。

辅助移动工装可以为机械臂或者机器人，本实施例中则介绍一种更加简单的结构。示例性的，如图2所示，辅助移动工装包括：固定部；移动部，与扫描检测组件固定连接，与固定部活动连接，用于携带扫描检测组件移动；与所述控制终端电性连接，并响应于所述控制终端的控制指令。

示例性的，若目标工件为板材，焊接处为平面，焊缝呈横向的直线。移动部包括滑轮，扫描检测组件与滑轮固定连接；固定部包括两根纵向固定杆，两根纵向固定杆之间连接有横向轨道，滑轮带动扫描检测组件沿横向轨道滑动，其中，金相显微镜的物镜正对焊缝。优选的，纵向固定杆和横向轨道应选用刚度强、质量轻的碳纤维金属制作。

进一步的，如图1所示，所述设备还包括：控制终端，通过数据线缆分别与金相显微镜和激光扫描装置连接，用于控制金相显微镜实现自动对焦，还用于接收由激光扫描装置获取的金相组织图片。另外，为保证辅助移动工装能够带动扫描检测组件按预设速度稳定移动，优选的，移动部还包括滑轮驱动装置和刹车装置，所述滑轮驱动装置用于驱动滑轮转动，刹车装置用于制动滑轮。滑轮驱动装置和刹车装置与控制终端连接，且均响应于控制终端的控制指令。如此便可利用控制终端通过控制线缆向辅助移动工装下发控制指令，控制辅助移动工装的移动轨迹和移动速度。

实施例2

本申请提供一种基于激光扫描现场获取连续金相组织的方法，所述方法包括：

S101、确定目标工件的目标区域；

S102、基于所述目标工件的结构及目标区域的形状选择辅助移动工装；

示例性的，若目标工件为板材，焊接处为平面，焊缝呈横向狭长的直线(不考虑焊缝宽度)。设计的辅助移动工装可参考图2所示的结构。若目标工件为管材，焊缝环绕管材周向分布，则辅助动工装可选用带磁吸功能的装置，或在管状部件上安装相适配的轨道。

S103、利用所述辅助移动工装带动检测组件采集目标区域的金相组织图片；

所述检测组件包括金相显微镜以及安装于金相显微镜目镜上的激光扫描装置。

具体的，金相显微镜用于放大目标区域内的金相组织，激光扫描装置则对经金相显微镜放大后的金相组织图片连续进行扫描。

实施例3

本实施例提供一种异常金相组织巡检方法，包括：S201、利用实施例1中所述的设备遍历获取目标区域的金相组织图片；S202、基于所述金相组织图片分析目标区域内是否存在异常金相组织；S2021、若存在，则在目标工件上中对异常金相组织所在位置进行标记；S2022、基于标记的位置，定期利用所述设备获取目标区域内的异常金相组织图片；S2023、若不存在，则在下次例行巡检时，依次进行步骤S201、S202的操作。

示例性的，若所述目标区域为狭长的焊缝(可不必考虑焊缝的宽度)，所述目标工件呈管状，所述焊缝沿所述目标工件周向分布；所述对异常金相组织所在位置进行标记，包括：A1、确定所述设备扫描焊缝的起始点；A2、记录异常金相组织相对起始点的距离(此处指管侧面(弧面)上的距离，且所有异常金相组织相对起始点的距离均按照同一个方向记录(均按顺时针或均按逆时针)。

通常情况下，焊接的管材，其焊接处的焊缝绕管材的周向分布并连接成封闭的圆形，且焊缝通常并不会很宽，因此本实施例中在不考虑焊缝宽度的情况下，通过上述步骤A1和A2确定管状工件的焊缝处的异常金相组织位置。进一步的，在非首次巡检目标工件的目标区域前，需要对设备扫描焊缝的起始点进行校正，以确保能够准确找到异常金相组织所在的位置，具体的，可通过图像对比的方式(例如，拍下本次起始点的位置图像，将其与上次起始点的位置进行对比，直至相似度达到阈值要求)。

示例性的，若所述目标区域呈非线性，且目标区域处于平面；所述对异常金相组织所在位置进行标记，包括：B1、在目标区域所在的平面上构建坐标系，所述坐标系为直角坐标系或极坐标系；B2、记录异常金相组织在所述坐标系中的坐标。

本实施例中采用建立坐标系的方法，在平面上确定异常金相组织的位置。同时，为保证数据的准确性和精确性，还可利用坐标数据记录异常金相组织的大小。

上述方案中，无论是确定起点位置、建立坐标系或是记录异常金相组织的位置，最为直接有效的方式便是在目标工件上进行标记。具体的，可采用激光或其他型式的标记记录器，对起点、坐标原点、坐标轴的方向、发现异常组织的位置等在被检验的金属部件上进行标记记录。标记记录器可由其他类似功能的装置或人工记录，记录位置的形式可以是激光打标或钢印等永久性标志。如此，例行巡检时便直接在提前记录好的位置处开展检验工作，提高巡检效率。

进一步的，若所述异常金相组织存在多个，所述方法还包括：基于多个异常金相组织所在的位置，规划所述设备的巡检路线。此方法更适应于各异常金相组织未处于同一平面的情况。优选的，以最短巡检路线为目的进行规划。

实施例4

本实施例提供一种异常金相组织巡检系统，所述系统包括：

实施例1中所述的设备，用于遍历获取目标区域的金相组织图片或定点获取目标区域内的异常金相组织图片；

分析模块，用于基于目标区域的金相组织图片分析目标区域内是否存在异常金相组织；

标记模块，用于在目标工件上中对异常金相组织所在位置进行标记。

具体的，分析模块可以为图像分析软件。为提高金相分析软件分析能力，建立异常组织数据库，增加各类异常组织的图片数据进行比对，通过人工智能训练图像分析软件的分析能力，提高软件对异常组织识别的准确度和准确率，进一步实现金相分析工作的智能性。

进一步的，所述系统还包括：路线规划模块，用于当存在多个异常金相组织时，基于多个异常金相组织所在的位置，为所述设备规划巡检路线。

本实施例提供的系统可实现实施例3中所述的方法，具体方法步骤请参考实施例3中所述，在此不作赘述。

本申请实施例提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现上述异常金相组织巡检方法

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图3所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器A01、网络接口A02、显示屏A04、输入装置A05和存储器(图中未示出)。其中，该计算机设备的处理器A01用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括内存储器A03和非易失性存储介质A06。该非易失性存储介质A06存储有操作系统B01和计算机程序B02。该内存储器A03为非易失性存储介质A06中的操作系统B01和计算机程序B02的运行提供环境。该计算机设备的网络接口A02用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器A01执行时以实现一种异常金相组织巡检方法。该计算机设备的显示屏A04可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置A05可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

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。

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)

1.一种基于激光扫描现场获取连续金相组织的设备，其特征在于，所述设备包括：

目标获取模块，用于确定目标工件的目标区域；

扫描检测组件，用于采集目标区域的金相组织图片；

辅助移动工装，用于携带扫描检测组件稳定移动，以使得扫描检测组件的检测区域能够覆盖整个目标区域。

2.根据权利要求1所述的基于激光扫描现场获取连续金相组织的设备，其特征在于，所述扫描检测组件包括：

金相显微镜，用于放大目标区域内的金相组织；

激光扫描装置，安装于所述金相显微镜的目镜上，用于连续扫描获取经金相显微镜放大后的金相组织图片；

所述设备还包括：

控制终端，分别与金相显微镜、激光扫描装置及辅助移动工装连接，用于控制金相显微镜实现自动对焦，还用于接收由激光扫描装置获取的金相组织图片，还用于控制辅助移动工装的移动轨迹和移动速度。

3.根据权利要求2所述的基于激光扫描现场获取连续金相组织的设备，其特征在于，所述辅助移动工装包括：

固定部；

与固定部活动连接的移动部，扫描检测组件固定连接在移动部上，移动部用于携带扫描检测组件移动；移动部与所述控制终端电性连接，并响应于所述控制终端的移动控制指令动作。

4.一种基于激光扫描现场获取连续金相组织的方法，其特征在于，所述方法包括：

确定目标工件的目标区域；

基于所述目标工件的结构及目标区域的形状选择辅助移动工装；

利用所述辅助移动工装带动检测组件采集目标区域的金相组织图片；其中，

所述检测组件包括金相显微镜以及安装于金相显微镜目镜上的激光扫描装置。

5.一种异常金相组织巡检方法，其特征在于，包括：

利用权利要求1-3中任一项所述的设备遍历获取目标区域的金相组织图片；

基于所述金相组织图片分析目标区域内是否存在异常金相组织；

若存在，则在目标工件上中对异常金相组织所在位置进行标记；

基于标记的位置，定期利用所述设备获取目标区域内的异常金相组织图片。

6.根据权利要求5所述异常金相组织巡检方法，其特征在于，若所述目标区域为狭长的焊缝，所述目标工件呈管状，所述焊缝沿所述目标工件周向分布，所述对异常金相组织所在位置进行标记，包括：

确定所述设备扫描焊缝的起始点；

记录异常金相组织相对起始点的距离。

7.根据权利要求5所述异常金相组织巡检方法，其特征在于，若所述目标区域处于平面，所述对异常金相组织所在位置进行标记，包括：

在目标区域所在的平面上构建坐标系；

记录异常金相组织在所述坐标系中的坐标；

所述坐标系为直角坐标系或极坐标系。

8.根据权利要求5所述异常金相组织巡检方法，其特征在于，若所述异常金相组织存在多个，所述方法还包括：

基于多个异常金相组织所在的位置，规划所述设备的巡检路线。

9.一种异常金相组织巡检系统，其特征在于，所述系统包括：

权利要求1-3中任一项所述的设备，用于遍历获取目标区域的金相组织图片或定点获取目标区域内的异常金相组织图片；

分析模块，用于基于目标区域的金相组织图片分析目标区域内是否存在异常金相组织；

标记模块，用于在目标工件上中对异常金相组织所在位置进行标记。

10.根据权利要求9所述的异常金相组织巡检系统，其特征在于，所述系统还包括：

路线规划模块，用于当存在多个异常金相组织时，基于多个异常金相组织所在的位置，为所述设备规划巡检路线。