CN1508539A - 智能磁粉探伤装置 - Google Patents

Abstract

智能磁粉探伤装置，一种在无损检测中使用的智能化磁粉探伤装置。现在磁粉探伤方法，是由人的肉眼来进行观察，因为各种传感器几乎都是采用物理信号转换为电信号，但磁粉探伤中的工件周围磁场相当强大，对传感器强烈干扰，甚至破坏传感器。本产品的组成包括：固定被检验物的夹持装置9，与所述的夹持装置相连的磁化装置1，在被测物检测面相适应的位置装有磁悬液喷洒装置2，在与磁悬液喷洒装置的对应位置上装有扫描装置3及其支架11，该扫描装置3的输出电路与带有光电信号转换器5的计算机7相连。本产品其用来检测铁路装备，压力容器，桥梁，汽车，飞机等机械设备零件的表面和近表面在加工或使用中的裂纹，为安全提供保证。

Description

智能磁粉探伤装置

技术领域：本发明涉及一种在无损检测中的磁粉探伤装置，其用来检测工件表面和近表面在加工或使用中产生的裂纹，对铁路装备，压力容器，桥梁，汽车，飞机等机械设备的安全运行提供了一种检测手段。

背景技术：磁粉探伤就是通过缺陷处的漏磁场与磁粉的磁相互作用来发现缺陷的，铁磁材料或工件磁化后，在表面和近表面的缺陷处磁力线发生变形，逸出工件表面形成磁极并形成可检测的漏磁场。此时，在工件表面洒上磁粉或浇上磁悬液，磁粉粒子便会移动并吸附在缺陷区域，显示出缺陷的位置，形状和大小，这就是磁粉探伤的基本原理。

现在相当多的磁粉探伤方法，对磁粉显示的缺陷检测都是用人的肉眼。除磁粉探伤外的各种无损检测探伤几乎都能够采用智能探伤方法，而唯有磁粉探伤未全部智能化，主要原因是现在各种传感器几乎都是采用物理信号转换为电信号，但磁粉探伤中的工件周围磁场相当强大，对传感器的电信号起强烈干扰作用，甚至破坏传感器。

现在有的半自动磁粉探伤装置，通过采用远离工件磁场的照相机或摄像机来获得磁粉显示的缺陷，将电信号输入计算机处理。这种方法的不利因素：一是离工件表面距离太远，图像效果不好，易出现漏检或错判：二是工业现场环境对照相机或摄像机这类器材的使用安全不利。

发明内容：本发明的目的是提供一种对于磁粉探伤的工件表面和近表面在加工或使用中产生的裂纹，采用光导纤维检测，并测定其缺欠程度的装置。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

智能磁粉探伤装置，其组成包括：固定被检验物的夹持装置，与所述的夹持装置相连的磁化装置，在被测物检测面相适应的位置装有磁悬液喷洒装置，在与磁悬液喷洒装置的对应位置上装有扫描装置及其支架，该扫描装置的输出电路与带有光电信号转换器的计算机相连。

上述的智能磁粉探伤装置，所述的磁化装置为磁化直流电源，或者采用组装式即包括变压器，与该变压器相连的整流器，被测物作为该整流器输出的电流电路的一部分，在电流通过时使之磁化。

上述的智能磁粉探伤装置，所述的磁悬液喷洒装置为带喷头的磁悬液容器或者所述的磁悬液喷洒器包括带喷头的磁悬液容器，与该容器相连的带有电泵的输送管路、磁粉回收装置。

上述的智能磁粉探伤装置，所述的扫描装置的支架可以包括线性移动的丝杠或者在所述的丝杠上转动角度并附加与其垂直运动的小车及其溜板。

上述的智能磁粉探伤装置，所述的扫描装置包括点式光导纤维构成的点式扫描头或者环形光导纤维构成的环形扫描头或者线性光导纤维构成的矩形扫描头，所述的光导纤维的由照明光导纤维和受光光导纤维交错组成外面包有保护层，所述的光电转换装置采用的是CCD集成电路。

上述的智能磁粉探伤装置，所述的扫描装置的支架还可以包括线性移动的主丝杠，安装在该丝杠上的滑板，所述的滑板上装有副丝杠及与其垂直运动的溜板，所述的磁悬液喷洒装置和所述的扫描装置也装在该小车上。

这个技术方案有以下有益效果：

1.首先对工件8要探伤的表面用磁化装置1进行磁化，在磁化过程中，由磁悬液喷洒装置2喷洒磁悬液，磁粉将在工件的探伤表面形成一种分布形状，或者说是原始磁粉图像，磁粉粒子必然会更多的吸附在缺陷区域，在由光源6产生的光经输入装置10进入扫描装置3而投射到被测工件表面，光线经表面的反射而进入扫描装置3进而进入输出装置4，由于扫描装置3的移动，会将原始磁粉图像按一定预定顺序扫描进输出装置4中。由于传输的光照射在光电转换装置5的主要集成电路CCD的采光面上，由光电转换装置5产生的电信号传送到计算机系统7进行处理，进而识别出工件表面是否有缺陷，并具有存储传输等功能。从而利用本产品完成了对磁粉探伤的智能检测。

2.由于溜板铰接在丝杠上，可以绕其转动，因此，除了通过其自身的高度方向的移动可以两维检测之外，溜板沿丝杠的移动补充了第3维的自由度，因此可以在使得本产品可以进行三维的扫描。如果将丝杠装在滑板上或者设置双重丝杠则更为灵活。

3.扫描头可制成条型、环形，也可以制成与被检测表面相应的其他形状，以适应大规模检测的要求，采用光导纤维的扫描器构件，可以提高其检测质量。输入装置10和输出装置4是导光缆。它由成千上万根纤维组合在一起成一束，外边用保护套材料防护，可弯曲。利用光学纤维的这一特点，可以将光传递到远距离，尤其在磁粉探伤中工件表面存在很强磁场的情况下，光导纤维具有抗电磁干扰的性能，而且由于纤维束的分辨率极高，远远超过人眼的分辩能力，因此具有难以替代的优点。

附图1是本产品的结构示意图，采用丝杠带动扫描装置。被试工件为等直径的轴。附图2是附图1的A-A视图。

在这两个图中工件8为光轴，等直径，采用的磁化方法为通电法，用来探测轴表面纵向裂纹，因而轴的表面没有任何阻挡扫描装置3的物体。工件8与夹持装置9共同旋转，扫描装置3靠移动机构沿工件8的轴向运动，从而实现轴表面的完全扫描。

附图3是本产品的结构示意图，采用丝杠上的溜板带动扫描装置。被试工件为直径不全相等即具有阶梯的轴。附图4是附图3的A-A视图。

在这两个图中工件8为阶梯轴既直径不相等，采用的磁化方法仍为通电法，用来检测轴表面的纵向裂纹，因而轴的表面也没有任何阻挡扫描装置3的物体，工件8与夹持装置9共同旋转，扫描装置3靠移动机构沿工件8的轴向运动，除纵向运动外，具有横向移动机构，从而实现轴表面的完全扫描。

附图5是本产品的结构示意图，扫描头带有环形磁化线圈引，被试工件等直径的轴。附图6是附图5的A-A视图。

工件8为直径处处相等，采用的磁化方法仍为通电法，用来检测轴表面纵向裂纹，因而轴的表面没有任何阻挡扫描装置3的物体，工件8与夹紧装置9不动，扫描装置采用环形线圈，靠纵向移动机构沿工件8的轴向运动，从而实现轴圆柱表面的全部扫描，扫描线圈有整体式和分开式，分开式采用开合机构控制以便于工件的装卸。

附图7是本产品的结构示意图，扫描头带有多组环形磁化线圈，被试工件为直径不全相等即阶梯状的轴。附图8是附图7的A-A视图。

工件8为阶梯轴，既直经不相等，采用的磁化方法仍为通电法，用来探测轴表面各方向裂纹，扫描装置3为几组，分别对应工件不同直径的圆柱面，工件8与夹持装置9固定不动，每个扫描装置3靠移动机构沿工件8的轴向运动，从而使轴不同直径圆柱表面实现全部扫描，虽图中只画出一个移动机构，但实际上每个扫描装置可根据与移动机构的离合控制单独移动。扫描线圈和磁化线圈采用开合机构以便于工件的装卸。扫描线圈和磁化线圈可交替沿轴向排列。

附图9是本装置的结构示意图(附图10的B-B向视图)，被检测物是平面焊缝。附图10是附图9的俯视图。附图11是附图10的A-A视图。

该图为平面焊缝的结构简图，磁化方法为磁扼法，磁力线最后通过小车车轮并作用于工件焊缝，磁悬液喷洒装置2通过小车的纵向两个小孔来落入焊缝周围，在小车的中央部位安装有扫描装置3，实际上计算机7和光电传感器5以及光源6可集装在一起使之微型化。

附图12是本装置的结构示意图，被检测物是环焊缝。

附图13是附图12的A-A视图。

这两个图是进行圆钢管焊缝检测的结构简图，磁化方法为磁轭法，磁力线最后通过小车车轮作用于工件，磁悬液喷洒装置2通过小车中心小孔来落入焊缝，扫描装置3通过纵向和横向移动机构实现两维方向运动，实际工作时小车需要一套支撑和外接的移动机构。

附图14是本产品结构示意图，被检测物是三维表面。

附图15是附图14的A-A视图。

附图16是本产品使用点式光导纤维工作状态的示意图。

附图17是本产品使用环形光导纤维工作状态的示意图。

附图18是附图17的A向视图。

附图19是本产品使用线型光导纤维工作状态的示意图。

附图20是附图19的B向视图.其中，20-1为发光的光导纤维，20-2为粘接剂，20-3为外层20-4为受光的光导纤维。

在图中，标号1表示磁化装置，标号2表示磁悬液喷洒装置，标号3表示扫描装置，标号4表示输出装置，标号5表示光电转换装置，标号6表示光源，标号7表示计算机系统，标号8表示工件。标号9表示工件夹持装置，标号10表示输入装置。

下面结合附图进一步说明：

实施例1：

智能磁粉探伤装置，其组成包括：固定被检验物的夹持装置9，与所述的夹持装置相连的磁化装置1，在被测物检测面相适应的位置装有磁悬液喷洒装置2，在与磁悬液喷洒装置的对应位置上装有扫描装置3及其支架11，该扫描装置3的输出电路与带有光电信号转换器5的计算机7相连。

计算机系统7用于将光电转换装置传输来的电信号进行加转换以及进行图像处理、分析、判别、存储或传递到相关设备的构件，对传来的图像进行处理和识别判断，还可以开发软件根据结果进行工作的控制等等。

工件8是被探伤的对象，应是铁磁性物质，应保证表面满足探伤的要求。

工件夹持装置9用来支承、夹紧和转动工件，对不同的工件及不同的探伤要求有不同的组成形式。对平板或大件等也可没有这一部分。

输入装置10和输出装置4用于将采集到的工件表面磁粉分布光图案传递到光电转换装置，实际上就是导光的光导纤维电缆。

实施例2：

上述的智能磁粉探伤装置，所述的磁化装置1为磁化直流电源，或者采用组装式即包括变压器，与该变压器相连的整流器，被测物作为该整流器输出的电流电路的一部分，在电流通过时使之磁化。

本发明的磁化装置1用于产生磁粉探伤所需的电流并通过一定的磁化方法由该电流通过的磁化线圈在工件表面产生所需的磁场，其中可以包括磁化电源，磁化线圈和指示仪表，退磁装置几个部分。磁化电源的主要结构是通过调解器将不同的电流输送给主变压器，主变压器乃是一个能提供低电压，大电流输出的降压变压器，输出交流电，然后将交流电整流得到各种直流电，磁化电流可直接通过工件，或者通过线圈，对工件进行磁化。通常通过调整流量，可以使得磁力线的方向尽量与缺陷方向垂直并且尽可能使被测表面的磁场强度最大化。指示仪表即为指示磁化电流值的仪表。退磁装置的是在工件探伤后加磁方向不断改变，强度逐渐减弱至零的磁场，使工件退磁。

实施例3：

上述的实施例所述的智能磁粉探伤装置，所述的磁悬液喷洒装置2为带喷头的磁悬液容器或者所述的磁悬液喷洒器包括带喷头2-1的磁悬液容器，与该容器相连的带有电泵的输送管路、磁粉回收装置。

本发明的磁悬液喷洒装置2用于将磁粉及磁悬液容器内磁粉及磁悬液输送及有效喷洒到被测物品的表面上。

实施例4：

上述的智能磁粉探伤装置，所述的扫描装置3的支架11包括线性移动的丝杠12或者在所述的丝杠12上转动角度并附加与其垂直运动的小车13及其溜板14。

所述的扫描装置3包括点式光导纤维构成的点式扫描头15、或者环形光导纤维构成的环形扫描头16、或者线性光导纤维构成的矩形扫描头17，所述的光导纤维的由照明光导纤维20-1和受光光导纤维20-4交错通过粘接剂20-3成型，外面包有保护层20-3。

光源6提供磁粉探伤所需的光，可由自然光源或人工光源，当然也包括激光光源。人眼对磁粉反射的自然光敏感性较差，但利用光纤技术，采用自然光也是一种选择，这要根据所要检测的工件的要求而定。而人工光源产生的光效果会更好。但由于人工光源一般要用电来产生，因而也要考虑磁场的问题，尽量远离磁场或有效屏蔽。

扫描装置3用于采集工件的磁粉分布图案，根据工件的不同特点和不同的磁化方法采用不同的扫描头和不同的支架组成形式。对一根采用直接通电法进行磁粉探伤的光轴，扫描头就可采用丝杠等形式进行与轴中心线平行的方向往复移动，称这种一个坐标方向移动的为一维运动机构，同样，在丝杠等一维运动机构附加垂直运动的称具有二个方向移动的为二维运动机构，参见实施例。同理，我们也可以制作三个方向移动的为三维运动机构，甚至可能多个方向移动和转动的称为多维运动机构。扫描头也可能是两个或多个·如阶梯轴的磁粉探伤。为了提高效率或效果就可能有同一方向的多个扫描头，或一个扫描头具有二维移动机构，而对于工件具有三维空间曲面探伤来说，就可能采用三维移动机构或多维移动机构。扫描头是含有光纤维束的结构，扫描头有点式扫描头，线形扫描头和环形扫描头，也可以制成与被检测表面相应的其他形状，以适应大规模检测的要求。线形扫描头当然也包括直线和非直线的形式，环形扫描头由可以由整个环或两个半环组成，如是两个半环将由开闭机构来控制两个半环的开合，以便于工件的装卸。扫描机构可以取得放大显示工件缺陷的形状，位置，大小和严重程度。

实施例5：

上述的智能磁粉探伤装置，所述的光电转换装置采用的是CCD集成电路。

光电转换装置5用于将采集到的工件磁粉分布光图案的光信号转换为电信号，便于计算机处理。因现在计算机都是处理电子信号的，需要进行光电转换才能处理。其主要由振荡电路、定时器、CCD传感器、放大器等组成。这里关键是CCD传感器，起核心作用。其放置的位置要远离磁场或进行较好的屏蔽。采用光导纤维使其满足了这种要求。

实施例6：

上述的智能磁粉探伤装置，所述的扫描装置的支架也可以不采用实施例4的方式，这里给出另外的可以三维测量的方式，其组成包括：包括线性移动的主丝杠15，安装在该丝杠15上的滑板16，所述的滑板16上装有副丝杠17及其与之垂直运动的溜板18，所述的磁悬液喷洒装置2和所述的扫描装置3也装在该小车上。

工件的被测表面为三维曲面，磁化方法为穿棒法，磁化导体直接安装在扫描头上，磁悬液喷洒装置的喷头也放在扫描头上，这样，磁化、喷磁和扫描三位一体，随扫描装置的运动而同时运动，移动由纵向移动机构、横向移动机构和垂向移动机构组成。通过这种装置，可以将三维曲面的任何位置全部扫描到。当然，根据不同的工件检测要求，磁化方法也可采用支杆法和磁扼法等其它方法。

上面虽对本发明装置进行了详细说明，并且例举了一些实例，但本发明的技术方案和保护范围仅由权力要求书来限定。

Claims (10)

1.一种智能磁粉探伤装置，其组成包括：固定被检验物的夹持装置，与所述的夹持装置相连的磁化装置，其特征是：在被测物检测面相适应的位置装有磁悬液喷洒装置，在与磁悬液喷洒装置的对应位置上装有扫描装置及其支架，该扫描装置的输出电路与带有光电信号转换器的计算机相连。

2.根据权利要求1所述的智能磁粉探伤装置，其特征是：所述的磁化装置为磁化直流电源，或者采用组装式即包括变压器，与该变压器相连的整流器，被测物作为该整流器输出的电流电路的一部分，在电流通过时使之磁化。

3.根据权利要求1或2所述的智能磁粉探伤装置，其特征是：所述的磁悬液喷洒装置为带喷头的磁悬液容器或者所述的磁悬液喷洒器包括带喷头的磁悬液容器，与该容器相连的带有电泵的输送管路、磁粉回收装置。

4.根据权利要求3所述的智能磁粉探伤装置，其特征是：所述的扫描装置的支架包括线性移动的丝杠或者在所述的丝杠上转动角度并附加与其垂直运动的小车及其溜板。

5.根据权利要求1或2所述的智能磁粉探伤装置，其特征是：所述的扫描装置的支架包括线性移动的丝杠或者在所述的丝杠上转动角度并附加与其垂直运动的小车及其溜板。

6.根据权利要求1或2或4所述的智能磁粉探伤装置，其特征是：所述的扫描装置包括点式光导纤维构成的点式扫描头或者环形光导纤维构成的环形扫描头或者线性光导纤维构成的矩形扫描头，所述的光导纤维的由照明光导纤维和受光光导纤维交错组成外面包有保护层，所述的光电转换装置采用的是CCD集成电路。

7.根据权利要求5所述的智能磁粉探伤装置，其特征是：所述的扫描装置包括点式光导纤维构成的点式扫描头或者环形光导纤维构成的环形扫描头或者线性光导纤维构成的矩形扫描头，所述的光导纤维的由照明光导纤维和受光光导纤维交错组成外面包有保护层，所述的光电转换装置采用的是CCD集成电路。

8.根据权利要求3所述的智能磁粉探伤装置，其特征是：所述的扫描装置包括点式光导纤维构成的点式扫描头或者环形光导纤维构成的环形扫描头或者线性光导纤维构成的矩形扫描头，所述的光导纤维的由照明光导纤维和受光光导纤维交错组成外面包有保护层，所述的光电转换装置采用的是CCD集成电路。

9.根据权利要求1或2或7所述的智能磁粉探伤装置，其特征是：所述的扫描装置的支架包括线性移动的主丝杠，安装在该丝杠上的滑板，所述的滑板上装有副丝杠及与其垂直运动的溜板，所述的磁悬液喷洒装置和所述的扫描装置也装在该小车上。

10.根据权利要求5所述的智能磁粉探伤装置，其特征是：所述的扫描装置的支架包括线性移动的主丝杠，安装在该丝杠上的滑板，所述的滑板上装有副丝杠及与其垂直运动的溜板，所述的磁悬液喷洒装置和所述的扫描装置也装在该小车上。

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