CN205426851U - 一种金属线材表面缺陷在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种金属线材表面缺陷在线检测装置，金属线材冷拉拔加工过程中，表面缺陷是质量好坏的关键要素，该检测方法能够在生产加工过程中，对线材表面缺陷进行实时检测。本实用新型基于涡流检测技术，利用激励线圈使导电体内产生涡流电的电磁感应原理，借助探测线圈测定涡流电的变化量，从而获得金属表面缺陷的有关信息，实现表面缺陷监测方法。检测过程中无需接触被测体，也不需要耦合介质，检测速度快，精度高，可以满足在线检测工作要求。

Description

一种金属线材表面缺陷在线检测装置

技术领域

本实用新型涉及金属线材表面缺陷检测装置，具体说就是发明一种基于涡流技术的金属线材在线检测装置。

背景技术

涡流检测就是建立在电磁感应的理论基础上，具体是将交变的电流激励线圈靠近导体，由于交变电流线圈的激励作用，在导体表面产生感应电流即涡流，同时还会产生另一个磁场，该磁场的方向是与原来磁场方向相反的。

金属线材表面缺陷检测方法就是利用这个反方向的磁场作用到原磁场，使检测线圈的电阻和电感即阻抗发生变化，也是电流的大小及相位发生变化。这些变化映射导体本身的物理性质，用激励线圈去作用于金属，只要它的物理性质没有发生变化，反过来电阻和电感的变化也是不变的。

如果金属线材的表面发生裂痕，褶皱、划痕等缺陷时检测线圈的阻抗就会发生不一样的变化。例如涡流检测中如果遇到微裂纹、划痕就会增加涡流检测的路径，这时二次线圈的阻抗就会增加，初级线圈的输出电压就会增加，这样通过输出电压的改变就能检测分析出金属表面以及近表面的缺陷。

基于以上原理，本实用新型提供了一种金属线材表面缺陷在线检测装置，其能够实现金属线材加工过程中表面质量在线检测，是该领域内首创。本实用新型的方法可以有效避免上述检测方法的各种弊端，大幅提高金属线材检测的效率和准确性。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构和使用简单、合理，精度高，性能稳定的一种金属线材表面缺陷在线检测装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种金属线材表面缺陷在线检测装置，其特征在于，其包括支架、夹紧机构、涡流探头、激光探头、打标机构、升降组件、升降手轮、导向件和工控计算机，其中，所述夹紧机构、涡流探头、激光探头、打标机构依次按照顺序呈一条直线的设置在一支撑板上，所述支撑板采用所述升降组件支撑设置在所述支架上，所述升降组件上连接有升降手轮，所述支撑板与所述支架之间还对称设置有四个导向件，所述涡流探头和打标机构均与所述工控计算机连接，靠近涡流探头的进线端还设置有测速传感器，所述测速传感器与所述工控计算机连接。

进一步，作为优选，所述涡流探头采用穿过式线圈用来检测金属线材，且线圈的内径略大于被检物件；所述夹紧机构采用辊轮式夹紧机构，所述工控计算机上还连接有自动化扩展模块。

进一步，作为优选，所述涡流探头与所述工控计算机之间依次连接设置有前置放大相敏检波器、平衡滤波器、数字式相位旋转器和可调增益放大器，所述工控计算机上设置有键盘、显示器、喇叭、报警输出器和延时打标器。

使用该检测装置进行检测时，该检测方法无需接触被测体，也不需要耦合介质，检测速度快，可实现生产设备不停机的在线检测。该检测装置是应用反方向的磁场作用到原磁场，使检测线圈的电阻和电感即阻抗发生变化，也是电流的大小及相位发生变化，从而实现在线检测的。通过输出电压的改变来检测分析出金属线材表面以及近表面的缺陷。

使用本实用新型的检测装置进行检测时，其包括以下步骤：

(1)、放线机在1-6m/s的范围内以一定的恒定速度进行放线；

(2)、金属线材进入水箱模具，水箱模具将金属线材进行拉拔变形，拉拔后的金属线材直径范围φ1.0-φ4.0mm之间；

(3)超声波清洗线：拉拔后的线材进入超声波清洗装置去除表面油污，超声波震板3kw，水温控制在55-60℃之间，清水每天更换一次，清洗线总长8米；

(4)气吹风干系统：清洗后的线材进入气吹风干系统去除水分，风压保持在30-35Kpa，风枪内温度在70-75℃之间；

(5)涡流探头表面探伤：洁净干燥的金属线材进入涡流探头，涡流探头以30-35Khz的频率对线材进行探测；

(6)激光系统测线径尺寸：探伤后的金属线材再进入激光系统测量线材直径，线径尺寸在仪表实时显示，激光扫描频率为1-2Khz；

(7)、缺陷打标机构对检测到的金属线材的缺陷部位进行打标记；

(8)、收线机收线：最后收线机收线完成全部在线监测的过程。

金属线材由进线端行进过程中，通过夹紧减震机构对金属线材进行夹紧减震，保证线材抖动在测试要求范围内，水平通过涡流探头。涡流探头表面探伤中，采用穿过式线圈来检测金属线材，且线圈的内径略大于被检物件，使用时使被检物体以一定的速度在线圈内通过。应用极限思想，对同一缺陷信号进行N次的数据测量并采集，对N次的数据累加后平均，其中，算法的表达式为：上述表达式中N为单个探测点采集点数，m为每个点总共采集的次数，累计相加后滤波后计算出的值就是多次扫描数据对应点的均值。在步骤(5)中，涡流探头将表面探测出的涡流状态转化为电信号送至信号处理模块，信号处理模块将信号滤波、放大、检波、增益调整后将信号送入计算机数字处理。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供的一种金属线材表面缺陷在线检测装置，其能够实现金属线材加工过程中表面质量在线检测，是该领域内首创。传统的金属线材加工过程中，质量控制及判断主要是关键工序后抽样检测，人工测量或成品做焊接性能评定，这种方式检验效率低，可靠性差，受环境及人为主观影响大，难以直观评定。其次，检验结果滞后，难以及时反馈生产过程，发现质量问题时已成批产出，造成批量浪费。而本实用新型的方法可以有效避免上述检测方法的各种弊端，大幅提高金属线材检测的效率和准确性。

附图说明

图1是本实用新型的一种金属线材表面缺陷在线检测装置进行检测的流程示意图；

图2是本实用新型的一种金属线材表面缺陷在线检测装置的立体结构示意图；

图3是本实用新型的一种金属线材表面缺陷在线检测装置的组成结构示意图；

图4是本实用新型的一种金属线材表面缺陷在线检测装置的金属线材表面第一处缺陷打标后的结构示意图；

图5是本实用新型的一种金属线材表面缺陷在线检测装置的金属线材表面第二处缺陷打标后的结构示意图；

其中，1、支架，2、夹紧机构，3、涡流探头，4、激光探头，5、打标机构，6、升降组件，7、升降手轮，8、导向件，9、金属线材，10、测速传感器，11、工控计算机，12、自动化扩展模块。

具体实施方式

以下结合附图来对本实用新型进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本实用新型，它们不应该理解成对本实用新型的限制。

如图1-4所示，本实用新型提供一种金属线材表面缺陷在线检测装置，其包括支架1、夹紧机构2、涡流探头3、激光探头4、打标机构5、升降组件6、升降手轮7、导向件8和工控计算机11，其中，所述夹紧机构2、涡流探头3、激光探头4、打标机构5依次按照顺序呈一条直线的设置在一支撑板上，所述支撑板采用所述升降组件6支撑设置在所述支架1上，所述升降组件6上连接有升降手轮7，所述支撑板与所述支架1之间还对称设置有四个导向件8，所述涡流探头3和打标机构5均与所述工控计算机11连接，靠近涡流探头的进线端还设置有测速传感器10，所述测速传感器10与所述工控计算机11连接。

涡流探头3采用穿过式线圈用来检测金属线材，且线圈的内径略大于被检物件；所述夹紧机构采用辊轮式夹紧机构，所述工控计算机11上还连接有自动化扩展模块12。所述涡流探头与所述工控计算机之间依次连接设置有前置放大相敏检波器、平衡滤波器、数字式相位旋转器和可调增益放大器，所述工控计算机上设置有键盘、显示器、喇叭、报警输出器和延时打标器。

使用该检测装置进行检测的方法的流程图如附图1所示。首先，开始运行后，放线机可以在以V＝1-6m/s速度之间任意恒定速度放线；之后进入水箱用拉拔模具将线材进行拉拔变形，线材直径范围φ1.0-φ4.0mm之间；拉拔后的线材进入超声波清洗装置去除表面油污，超声波震板3kw，水温控制在55～60℃之间，清水每天更换一次，清洗线总长8米；清洗后的线材进入气吹风干系统去除水分，风压保持在30-35Kpa，风枪内温度在70～75℃之间；洁净干燥的线材进入涡流探头，涡流探头以30-35Khz的频率对线材进行探测；再进入激光系统测量线材直径，线径尺寸在仪表实时显示，激光扫描频率为1-2Khz，之后进入缺陷标记系统进行标记；最后到收线机收线完成全部在线监测的过程。

实施例

以直径φ2.17的铝合金线材ER5356在线监测过程为例。系统开始运行后，放线机可以在以V＝4m/s速度之间恒定速度放线；之后进入水箱用φ2.028的普通聚晶模拉拔模具将线材进行拉伸变形，从直径φ2.17拉拔到φ2.0；拉拔后的线材进入超声波清洗装置去除表面油污，超声波震板3kw，水温控制在58℃，清水为当天早晨新换；清洗后的线材进入气吹风干系统去除水分，风压保持在32Kpa，风枪内温度在73℃；风干后洁净干燥的线材进入涡流探头，涡流探头以32Khz的频率对线材进行探测；再进入激光系统测量线材直径，线径尺寸在仪表实时显示，激光扫描频率为1.5Khz。检测过程中，该批线材发现两处缺陷，缺陷标记系统进行标记见附图4和附图5；最后到收线机收线完成该批次在线检测。

线材与探头的间隙的变换及线材在拉拔过程中的抖动都会形成干扰信号进入系统。所以在系统减震机构基础上，信号算法上也进行了滤波处理。应用极限思想，对一个客观物体进行测量，当测量次数无数多次时，测量结果的平均值即为真实值。基于该思想，为了对缺陷准确无误的探测，将探测信号不断累加平均。对同一缺陷信号进行N次的数据测量并采集，对N次的数据累加后平均。算法表达式如下：

上述表达式中N为单个探测点采集点数，m为每个点总共采集的次数，累计相加后滤波后计算出的值就是多次扫描数据对应点的均值。

本实用新型能够实现金属线材加工过程中表面质量在线检测，是该领域内首创。传统的金属线材加工过程中，质量控制及判断主要是关键工序后抽样检测，人工测量或成品做焊接性能评定。上述方式检验效率低，可靠性差，受环境及人为主观影响大，难以直观评定。其次，检验结果滞后，难以及时反馈生产过程，发现质量问题时已成批产出，造成批量浪费。该发明方法可以有效避免上述检测方法的各种弊端，能够在生产的同时实时检测金属线材表面缺陷，大幅提高金属线材检测的效率和准确性。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (3)

1.一种金属线材表面缺陷在线检测装置，其特征在于，其包括支架、夹紧机构、涡流探头、激光探头、打标机构、升降组件、升降手轮、导向件和工控计算机，其中，所述夹紧机构、涡流探头、激光探头、打标机构依次按照顺序呈一条直线的设置在一支撑板上，所述支撑板采用所述升降组件支撑设置在所述支架上，所述升降组件上连接有升降手轮，所述支撑板与所述支架之间还对称设置有四个导向件，所述涡流探头和打标机构均与所述工控计算机连接，靠近涡流探头的进线端还设置有测速传感器，所述测速传感器与所述工控计算机连接。

2.根据权利要求1所述的一种金属线材表面缺陷在线检测装置，其特征在于，所述涡流探头采用穿过式线圈用来检测金属线材，且线圈的内径略大于被检物件；所述夹紧机构采用辊轮式夹紧机构，所述工控计算机上还连接有自动化扩展模块。

3.根据权利要求1所述的一种金属线材表面缺陷在线检测装置，其特征在于，所述涡流探头与所述工控计算机之间依次连接设置有前置放大相敏检波器、平衡滤波器、数字式相位旋转器和可调增益放大器，所述工控计算机上设置有键盘、显示器、喇叭、报警输出器和延时打标器。