CN205374371U - 一种磁光成像无损检测平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交变磁场激励下的焊接缺陷磁光成像无损检测平台，包括三维工作台和夹具，装置还包括焊接缺陷检测装置，三维工作台为龙门架结构，平台底座连接十字滑台与龙门架，十字滑台上固定放置焊件的工作台面，龙门架上的Z轴手动工作台通过夹具连接焊接缺陷检测装置，焊接缺陷检测装置是将交变磁场激励装置与磁光成像传感器封装在一起的结构；本实用新型采用交变磁场励磁及磁光成像技术，在检测过程中，被测焊缝由交变磁场激励装置产生交变磁场，并由磁光传感器生成焊缝图像，计算机控制器实现焊缝质量检测和焊缝位置坐标计算，根据焊缝位置坐标和相应算法，控制步进电机驱动十字滑台运动，从而使磁光探头完成对整条焊缝的检测；该平台跟踪精度高、能自动化跟踪和检测焊缝，还采用交变磁场对焊件励磁，更好地突出焊缝位置的磁场分布，进而提高了焊缝检测精度。

Description

一种磁光成像无损检测平台

技术领域

本实用新型涉及磁光成像无损检测平台，尤其涉及能在交变磁场对焊接试件激励下，对焊缝表面及亚表面的磁场分布情况直接成像，进而快速判别焊接质量的磁光成像无损检测平台。

背景技术

焊接是制造业领域重要的加工技术，具有工作条件恶劣、工作量大及质量要求高等特点。由于在焊接过程中存在各种随机干扰因素的影响，焊件有时不可避免地会产生裂纹、未焊透、未熔合、气孔、夹渣等焊接焊缝表面及亚表面的微小缺陷。为了保证焊件产品的质量，必须准确、及时地检测出焊接缺陷。在实际生产过程中，除了目测焊缝表面缺陷与成型缺陷外，通常还需要采用无损检测技术来检测焊接缺陷，因此该装置具有重要的现实意义。

目前国内外对于焊接缺陷的无损检测主要集中在以下几种方法：（1）磁粉检测方法，即在被检测焊件上均匀布满磁粉，磁化后被测焊件焊接缺陷会产生不规则的磁力线，这些缺陷将会通过磁粉的分布展现出来。磁粉检测一般用于铁磁性焊件的表面及近表面缺陷的检测，其成本较低，灵敏度较高并且对被测焊件无形状要求。但是被测焊件要求必须是顺磁性材料，在检测前，必须先对焊件表面进行处理，以确保焊件表面光滑，确保不会因为表面不平或者伤痕而影响磁力线的分布，影响检测结果。（2）渗透检测方法，其原理是基于液体的毛细管作用，是检测焊件表面开口缺陷的无损检测方法，具体包括荧光和着色两种方法。荧光检测的原理是将被测焊件浸入荧光液中，因毛细管现象，在缺陷内部吸满了荧光液。除去表面液体，由于光电效应荧光液在紫外线的照射下，发出可见光而显现缺陷。着色检测的原理和荧光检测相似，它不需要专门设备，只是用显像粉将吸附在缺陷内的着色液吸出焊件表面而显现缺陷。该方法在检测焊件表面开口裂纹时灵敏度极高，对表面潮湿或者存在涂层的试样，会极大影响检测效果，而且该方法的判定很大程度上取决于检测员的经验。（3）射线检测方法，是利用射线穿过被测物体过程中具有一定的衰减规律，根据通过焊件各部位衰减后的射线强度来检测焊件内部缺陷的一种方法。不同物体其衰减程度不同，衰减的程度由物体的厚度、物体的材料种类以及射线的种类而决定。射线检测主要用于检测焊件工件内部体积型缺陷，且工件的厚度不易超过80mm，可根据材料的衰减系数做相应的加厚或者减薄。该方法检测成本高，检测设备较大，产生的射线辐射对人体伤害极大，对微裂纹缺陷的检测灵敏度较低。（4）超声波检测方法，其原理是利用超声波在被测工件内传播时，会受到被测工件材料声学特性和其内部组织变化的影响，通过超声波的影响程度以及状况分析，来探测材料性能以及结构的变化。该检测方法的检测效率较高，并且成本较低，但相对其它检测方法，对操作人员的要求较高。该方法对于区别不同种类的缺陷有一定的难度，其最大的缺点就是检测时需要耦合剂。（5）涡流检测方法，其检测原理是基于电磁感应现象，变化的磁场在导体工件中产生涡流，如果在工件中存在缺陷、夹杂、电导率变化或结构变化时，会影响涡流的流动，使得叠加磁场发生变化，根据磁场的变化可以判断焊接的缺陷。该方法具有检测效率高、适用于在线检测、无需耦合剂和非接触检测等优点，并且对近表面或者表面缺陷的灵敏度较高。但是只适合导电材料表面和近表面的检测，难以判断缺陷的种类、形状和大小。（6）其它检测方法。如激光全息无损检测，是将物体表面和内部的缺陷，通过外界加载的方法，使其在相应的物体表面造成局部的变形，用全息照相来观察和比较这种变形，并记录下不同外界载荷作用下的物体表面的变形情况，进行观察和分析，而后判断物体内部是否存在缺陷。声发射检测技术，是物体在外界条件作用下，缺陷或物体异常部位因应力集中而产生变形或断裂，并以弹性波形式释放出应变能，用仪器检测和分析声发射信号并确定声发射源的技术。红外线检测技术，在检测时可以将一恒定的热流注入工件，如果工件内存在缺陷，由于缺陷区与无缺陷区的热扩散系数不同，那么在工件表面的温度分布就会有差异，内部有缺陷与无缺陷区所对应的表面温度就不同，由此所发出的红外光波（热辐射）也就不同，利用红外探测器可以响应红外光波并转换成相应大小电信号的功能，逐点扫描工件表面就可以获得工件表面温度的分布状况，从而发现工件表面温度异常区域，确定工件内部缺陷的部位。

综上分析可知，以上使用的无损检测方法都有其不足。磁粉检测限于铁磁性材料，且对工件表面有严格要求；渗透检测限于表面开口缺陷；射线检测检测成本高，检测设备较大，产生的射线辐射对人体伤害极大；超声波检测对操作人员的要求较高，区别不同种类的焊接缺陷有一定的难度且需要耦合剂；涡流检测只适合导电材料表面和近表面的检测，且难以判断焊接缺陷的种类、形状和大小；激光全息无损检测取决于物体内部的缺陷在外力作用下能否造成物体表面的相应变形；声发射检测技术由于声发射信号的强度一般很弱，需要借助灵敏的电子仪器才能检测；红外检测技术主要测量焊件表面热状态，不能确定焊件内部的热状态，与其它检测仪器或常规监测设备相比价格昂贵。

发明内容

本实用新型的主要目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基于交变磁场对焊接工件激励，用磁光成像的方法判别焊接缺陷的一套平台。该平台自动化程度高、使用简单且无污染，能在工业上实现焊缝质量自动检测。

为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：一种磁光成像无损检测平台，包括三维运动工作台和焊接缺陷检测装置，所述三维运动工作台包括底座、电动十字滑台、台面、龙门架及Z轴手动工作台，所述电动十字滑台固定在底座中部，台面安装在电动十字滑台上，龙门架安装在底座的一端，Z轴手动工作台安装在龙门架的横梁上，所述Z轴手动工作台上固定安装有夹具，焊接缺陷检测装置安装在所述夹具的下端。

在上述方案中，焊接试件放置在电动十字滑台的台面上，电动十字滑台用于驱动焊接试件在两轴（X,Y）上的运动，龙门架固定Z轴手动工作台，工作台上固定夹具，夹具用于装夹焊接缺陷检测装置，通过调整Z轴手动工作台控制焊接缺陷检测装置与焊接试件的相对位置。

优选的，所述焊接缺陷检测装置包括上端盖、交变磁场发生器、磁光成像传感器和下端盖，所述磁光成像传感器安装在交变磁场发生器下方，上端盖和下端盖将交变磁场发生器和磁光成像传感器封装成盒状体，磁光探头位于交变磁场发生器两磁极的正中间，所述上端盖通过夹具与Z轴手动工作台连接。

优选的，所述电动十字滑台包括第一单轴电动滑台和第二单轴电动滑台，所述第二单轴电动滑台固定在第一单轴电动滑台上方，所述第一单轴电动滑台包括第一丝杆滑台，所述第一丝杆滑台通过第一联轴器连接第一步进电机，所述第一步进电机固定在第一电机座上；所述第二单轴电动滑台包括第二丝杆滑台，所述第二丝杆滑台通过第二联轴器连接第二步进电机，所述第二步进电机固定在第二电机座上，滑块活动安装在第二丝杆滑台上，台面固定在滑块上。

优选的，所述第一单轴电动滑台和第二单轴电动滑台通过螺钉呈“十”字状连接，第一单轴电动滑台和第二单轴电动滑台呈“十”字状连接可以方便台面在两轴（X,Y）上的运动。

优选的，所述龙门架包括第一支架、横梁和第二支架，所述横梁通过螺栓固定在第一支架和第二支架之间。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是：1）本实用新型采用磁光成像技术，在焊接缺陷检测过程中，被测试件焊缝由交变磁场发生器产生交变磁场，用交变磁场两磁极激励焊缝两侧，可以更好地体现出焊缝表面及亚表面的磁场分布情况；2）本实用新型由磁光成像传感器生成焊缝磁光图像，可以实现焊缝质量图像识别和焊缝位置坐标计算；3）该装置可实现对裂纹、未焊透、未熔合、气孔、夹渣等焊缝微小缺陷的非接触自动检测，不仅测量精度高，而且运行可靠，简单易用、无污染；4）由计算机控制器控制电动十字滑台及焊接缺陷检测装置，能够调节磁光成像的效果，并实时获取检测位置的焊接缺陷情况，自动化程度高，检测速度快。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构示意图。

图2是本实用新型的龙门架结构示意图。

图3是本实用新型的十字滑台结构示意图。

图4是本实用新型的焊接缺陷检测装置装配示意图。

图5是本实用新型的工作原理示意图。

图中各编号含义：1、底座；2、电动十字滑台；3、台面；4、龙门架；5、Z轴手动工作台；6、夹具；7、焊接缺陷检测装置；20、第一单轴电动滑台；21、第二单轴电动滑台；201、第一步进电机；202、第一电机座；203、第一联轴器；204、第一丝杆滑台；211、第二步进电机；212、第二电机座；213、第二联轴器；214、第二丝杆滑台；215、滑块；41、第一支架；42、横梁；43、第二支架；71、上端盖；72、交变磁场发生器；73、磁光成像传感器；74、下端盖。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通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，均属于本实用新型的保护范围。

实施例：一种磁光成像无损检测平台。

参照图1至图2所示，一种磁光成像无损检测平台，包括三维运动工作台和焊接缺陷检测装置7，所述三维运动工作台包括底座1、电动十字滑台2、台面3、龙门架4及Z轴手动工作台5，所述电动十字滑台2固定在底座1中部，台面3安装在电动十字滑台2上，龙门架4安装在底座1的一端，Z轴手动工作台5安装在龙门架4的横梁42上，所述Z轴手动工作台5上固定安装有夹具6，焊接缺陷检测装置7安装在所述夹具6的下端。

在上述方案中，焊接试件放置在电动十字滑台2的台面3上，电动十字滑台2用于驱动焊接试件在两轴（X,Y）上的运动，龙门架4固定Z轴手动工作台5，Z轴手动工作台5上固定夹具6，夹具6用于装夹焊接缺陷检测装置7，通过调整Z轴手动工作台5控制焊接缺陷检测装置7与焊接试件的相对位置。

参照图4所示，所述焊接缺陷检测装置7包括上端盖71、交变磁场发生器72、磁光成像传感器73和下端盖74，所述磁光成像传感器73安装在交变磁场发生器72下方，上端盖71和下端盖74将交变磁场发生器72和磁光成像传感器73封装成盒状体，所述上端盖71通过夹具6与Z轴手动工作台5连接，焊接缺陷检测装置7上的磁光探头及交变磁场发生器72位于工作台面3正上方，可通过调节夹具6和Z轴手动工作台5调整焊接缺陷检测装置7与工作台面3的距离，以检测不同厚度的焊接试件。

参照图3所示，所述电动十字滑台2包括第一单轴电动滑台20和第二单轴电动滑台21，所述第二单轴电动滑台21固定在第一单轴电动滑台20上方，所述第一单轴电动滑台20包括第一丝杆滑台204，所述第一丝杆滑台204通过第一联轴器203连接第一步进电机201，所述第一步进电机201固定在第一电机座202上；所述第二单轴电动滑台21包括第二丝杆滑台214，所述第二丝杆滑台214通过第二联轴器213连接第二步进电机211，所述第二步进电机211固定在第二电机座212上，滑块215活动安装在第二丝杆滑台214上，台面3固定在滑块215上；第一步进电机201和第二步进电机211通过驱动器连接计算机控制器，根据磁光成像传感器73采集的磁光图片和相应算法，控制台面3上的焊接试件焊缝同磁光成像传感器73的相对位置，并配合计算机对磁光图像的处理，从而判别整条焊缝质量。

参照图3所示，所述第一单轴电动滑台20和第二单轴电动滑台21通过螺钉呈“十”字状连接，第一单轴电动滑台20和第二单轴电动滑台21呈“十”字状连接可以方便台面3在两轴（X,Y）上的运动。

参照图2所示，所述龙门架4包括第一支架41、横梁42和第二支架43，所述横梁42通过螺栓固定在第一支架41和第二支架43之间。

本实施例中，焊接缺陷检测装置7的工作和电动十字滑台2的运动均由计算机控制器系统进行控制，图5是本实用新型在交变磁场激励下的焊接缺陷磁光成像无损检测平台的工作示意图。首先用Z轴手动工作台5调整焊接缺陷检测装置7与焊件表面的相对位置，然后由计算机控制交变磁场发生器72产生交变磁场，同时发出指令启动磁光成像传感器73工作，同步协调磁光成像传感器73连续采集焊缝磁光图像，从而得出该处的焊缝质量及焊缝位置。随后由相应的控制算法计算出焊缝纠偏量，通过驱动器驱动第一步进电机201或者第二步进电机211运动从而控制焊件的移动，实现焊缝位置的跟踪并判别相应位置的焊缝质量。

为了更加清晰的解释本实用新型，特将本实用新型的工作原理解释如下：交变磁场发生器72、磁光成像传感器73和驱动器分别与计算机控制器连接。使用本装置检测焊缝质量，可分为以下几个步骤：首先将焊件放置在工作台面3上，调整Z轴手动工作台5控制焊接缺陷检测装置7上的磁光探头和焊件表面的相对位置，使得磁光探头位于焊缝起始位置正上方；然后开始检测，由计算机控制器控制交变磁场发生器72产生交变磁场，同时协调磁光成像传感器73连续采集磁光图像，将磁光图像传递到计算机控制器；第三步，由计算机控制器实现焊缝的图像处理，磁光图像经由设定算法处理，可以判别该处的焊缝质量，并计算出该处的焊缝位置；第四步，计算机控制器经过图像处理和分析计算出焊缝的实时位置后便由计算机控制器计算出运动机构的焊缝纠偏量，通过驱动器对第一步进电机201或者第二步进电机211进行驱动，便可以控制电动十字滑台2运动，调整台面3（X，Y）轴的移动使焊缝位置始终位于磁光探头正下方，从而实现对整条焊缝的质量检测。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种磁光成像无损检测平台，其特征在于：包括三维运动工作台和焊接缺陷检测装置（7），所述三维运动工作台包括底座（1）、电动十字滑台（2）、台面（3）、龙门架（4）及Z轴手动工作台（5），所述电动十字滑台（2）固定在底座（1）中部，台面（3）安装在电动十字滑台（2）上，龙门架（4）安装在底座（1）的一端，Z轴手动工作台（5）安装在龙门架（4）的横梁（42）上，所述Z轴手动工作台（5）上固定安装有夹具（6），焊接缺陷检测装置（7）安装在所述夹具（6）的下端，所述焊接缺陷检测装置（7）包括上端盖（71）、交变磁场发生器（72）、磁光成像传感器（73）和下端盖（74），所述磁光成像传感器（73）安装在交变磁场发生器（72）下方，上端盖（71）和下端盖（74）将交变磁场发生器（72）和磁光成像传感器（73）封装成盒状体，所述上端盖（71）通过夹具（6）与Z轴手动工作台（5）连接。

2.根据权利要求1所述的磁光成像无损检测平台，其特征在于：所述电动十字滑台（2）包括第一单轴电动滑台（20）和第二单轴电动滑台（21），所述第二单轴电动滑台（21）固定在第一单轴电动滑台（20）上方，所述第一单轴电动滑台（20）包括第一丝杆滑台（204），所述第一丝杆滑台（204）通过第一联轴器（203）连接第一步进电机（201），所述第一步进电机（201）固定在第一电机座（202）上；所述第二单轴电动滑台（21）包括第二丝杆滑台（214），所述第二丝杆滑台（214）通过第二联轴器（213）连接第二步进电机（211），所述第二步进电机（211）固定在第二电机座（212）上，滑块（215）活动安装在第二丝杆滑台（214）上，台面（3）固定在滑块（215）上。

3.根据权利要求2所述的磁光成像无损检测平台，其特征在于：所述第一单轴电动滑台（20）和第二单轴电动滑台（21）通过螺钉呈“十”字状连接。

4.根据权利要求2所述的磁光成像无损检测平台，其特征在于：所述龙门架（4）包括第一支架（41）、横梁（42）和第二支架（43），所述横梁（42）通过螺栓固定在第一支架（41）和第二支架（43）之间。