專利名稱：智能磁粉探傷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在無損檢測中的磁粉探傷裝置，其用來檢測工件表面和近表面在加工或使用中產(chǎn)生的裂紋，對鐵路裝備，壓力容器，橋梁，汽車，飛機等機械設(shè)備的安全運行提供了一種檢測手段。
背景技術(shù)：
磁粉探傷就是通過缺陷處的漏磁場與磁粉的磁相互作用來發(fā)現(xiàn)缺陷的，鐵磁材料或工件磁化后，在表面和近表面的缺陷處磁力線發(fā)生變形，逸出工件表面形成磁極并形成可檢測的漏磁場。此時，在工件表面灑上磁粉或澆上磁懸液，磁粉粒子便會移動并吸附在缺陷區(qū)域，顯示出缺陷的位置，形狀和大小，這就是磁粉探傷的基本原理。
現(xiàn)在相當(dāng)多的磁粉探傷方法，對磁粉顯示的缺陷檢測都是用人的肉眼。除磁粉探傷外的各種無損檢測探傷幾乎都能夠采用智能探傷方法，而唯有磁粉探傷未全部智能化，主要原因是現(xiàn)在各種傳感器幾乎都是采用物理信號轉(zhuǎn)換為電信號，但磁粉探傷中的工件周圍磁場相當(dāng)強大，對傳感器的電信號起強烈干擾作用，甚至破壞傳感器。
現(xiàn)在有的半自動磁粉探傷裝置，通過采用遠離工件磁場的照相機或攝像機來獲得磁粉顯示的缺陷，將電信號輸入計算機處理。這種方法的不利因素一是離工件表面距離太遠，圖像效果不好，易出現(xiàn)漏檢或錯判二是工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境對照相機或攝像機這類器材的使用安全不利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種對于磁粉探傷的工件表面和近表面在加工或使用中產(chǎn)生的裂紋，采用光導(dǎo)纖維檢測，并測定其缺欠程度的裝置。
上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)
智能磁粉探傷裝置，其組成包括固定被檢驗物的夾持裝置，與所述的夾持裝置相連的磁化裝置，在被測物檢測面相適應(yīng)的位置裝有磁懸液噴灑裝置，在與磁懸液噴灑裝置的對應(yīng)位置上裝有掃描裝置及其支架，該掃描裝置的輸出電路與帶有光電信號轉(zhuǎn)換器的計算機相連。
上述的智能磁粉探傷裝置，所述的磁化裝置為磁化直流電源，或者采用組裝式即包括變壓器，與該變壓器相連的整流器，被測物作為該整流器輸出的電流電路的一部分，在電流通過時使之磁化。
上述的智能磁粉探傷裝置，所述的磁懸液噴灑裝置為帶噴頭的磁懸液容器或者所述的磁懸液噴灑器包括帶噴頭的磁懸液容器，與該容器相連的帶有電泵的輸送管路、磁粉回收裝置。
上述的智能磁粉探傷裝置，所述的掃描裝置的支架可以包括線性移動的絲杠或者在所述的絲杠上轉(zhuǎn)動角度并附加與其垂直運動的小車及其溜板。
上述的智能磁粉探傷裝置，所述的掃描裝置包括點式光導(dǎo)纖維構(gòu)成的點式掃描頭或者環(huán)形光導(dǎo)纖維構(gòu)成的環(huán)形掃描頭或者線性光導(dǎo)纖維構(gòu)成的矩形掃描頭，所述的光導(dǎo)纖維的由照明光導(dǎo)纖維和受光光導(dǎo)纖維交錯組成外面包有保護層，所述的光電轉(zhuǎn)換裝置采用的是CCD集成電路。
上述的智能磁粉探傷裝置，所述的掃描裝置的支架還可以包括線性移動的主絲杠，安裝在該絲杠上的滑板，所述的滑板上裝有副絲杠及與其垂直運動的溜板，所述的磁懸液噴灑裝置和所述的掃描裝置也裝在該小車上。
這個技術(shù)方案有以下有益效果1.首先對工件8要探傷的表面用磁化裝置1進行磁化，在磁化過程中，由磁懸液噴灑裝置2噴灑磁懸液，磁粉將在工件的探傷表面形成一種分布形狀，或者說是原始磁粉圖像，磁粉粒子必然會更多的吸附在缺陷區(qū)域，在由光源6產(chǎn)生的光經(jīng)輸入裝置10進入掃描裝置3而投射到被測工件表面，光線經(jīng)表面的反射而進入掃描裝置3進而進入輸出裝置4，由于掃描裝置3的移動，會將原始磁粉圖像按一定預(yù)定順序掃描進輸出裝置4中。由于傳輸?shù)墓庹丈湓诠怆娹D(zhuǎn)換裝置5的主要集成電路CCD的采光面上，由光電轉(zhuǎn)換裝置5產(chǎn)生的電信號傳送到計算機系統(tǒng)7進行處理，進而識別出工件表面是否有缺陷，并具有存儲傳輸?shù)裙δ?。從而利用本產(chǎn)品完成了對磁粉探傷的智能檢測。
2.由于溜板鉸接在絲杠上，可以繞其轉(zhuǎn)動，因此，除了通過其自身的高度方向的移動可以兩維檢測之外，溜板沿絲杠的移動補充了第3維的自由度，因此可以在使得本產(chǎn)品可以進行三維的掃描。如果將絲杠裝在滑板上或者設(shè)置雙重絲杠則更為靈活。
3.掃描頭可制成條型、環(huán)形，也可以制成與被檢測表面相應(yīng)的其他形狀，以適應(yīng)大規(guī)模檢測的要求，采用光導(dǎo)纖維的掃描器構(gòu)件，可以提高其檢測質(zhì)量。輸入裝置10和輸出裝置4是導(dǎo)光纜。它由成千上萬根纖維組合在一起成一束，外邊用保護套材料防護，可彎曲。利用光學(xué)纖維的這一特點，可以將光傳遞到遠距離，尤其在磁粉探傷中工件表面存在很強磁場的情況下，光導(dǎo)纖維具有抗電磁干擾的性能，而且由于纖維束的分辨率極高，遠遠超過人眼的分辯能力，因此具有難以替代的優(yōu)點。
附

圖1是本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖，采用絲杠帶動掃描裝置。被試工件為等直徑的軸。附圖2是附圖1的A-A視圖。
在這兩個圖中工件8為光軸，等直徑，采用的磁化方法為通電法，用來探測軸表面縱向裂紋，因而軸的表面沒有任何阻擋掃描裝置3的物體。工件8與夾持裝置9共同旋轉(zhuǎn)，掃描裝置3靠移動機構(gòu)沿工件8的軸向運動，從而實現(xiàn)軸表面的完全掃描。
附圖3是本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖，采用絲杠上的溜板帶動掃描裝置。被試工件為直徑不全相等即具有階梯的軸。附圖4是附圖3的A-A視圖。
在這兩個圖中工件8為階梯軸既直徑不相等，采用的磁化方法仍為通電法，用來檢測軸表面的縱向裂紋，因而軸的表面也沒有任何阻擋掃描裝置3的物體，工件8與夾持裝置9共同旋轉(zhuǎn)，掃描裝置3靠移動機構(gòu)沿工件8的軸向運動，除縱向運動外，具有橫向移動機構(gòu)，從而實現(xiàn)軸表面的完全掃描。
附圖5是本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖，掃描頭帶有環(huán)形磁化線圈引，被試工件等直徑的軸。附圖6是附圖5的A-A視圖。
工件8為直徑處處相等，采用的磁化方法仍為通電法，用來檢測軸表面縱向裂紋，因而軸的表面沒有任何阻擋掃描裝置3的物體，工件8與夾緊裝置9不動，掃描裝置采用環(huán)形線圈，靠縱向移動機構(gòu)沿工件8的軸向運動，從而實現(xiàn)軸圓柱表面的全部掃描，掃描線圈有整體式和分開式，分開式采用開合機構(gòu)控制以便于工件的裝卸。
附圖7是本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖，掃描頭帶有多組環(huán)形磁化線圈，被試工件為直徑不全相等即階梯狀的軸。附圖8是附圖7的A-A視圖。
工件8為階梯軸，既直經(jīng)不相等，采用的磁化方法仍為通電法，用來探測軸表面各方向裂紋，掃描裝置3為幾組，分別對應(yīng)工件不同直徑的圓柱面，工件8與夾持裝置9固定不動，每個掃描裝置3靠移動機構(gòu)沿工件8的軸向運動，從而使軸不同直徑圓柱表面實現(xiàn)全部掃描，雖圖中只畫出一個移動機構(gòu)，但實際上每個掃描裝置可根據(jù)與移動機構(gòu)的離合控制單獨移動。掃描線圈和磁化線圈采用開合機構(gòu)以便于工件的裝卸。掃描線圈和磁化線圈可交替沿軸向排列。
附圖9是本裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(附圖10的B-B向視圖)，被檢測物是平面焊縫。附圖10是附圖9的俯視圖。附圖11是附圖10的A-A視圖。
該圖為平面焊縫的結(jié)構(gòu)簡圖，磁化方法為磁扼法，磁力線最后通過小車車輪并作用于工件焊縫，磁懸液噴灑裝置2通過小車的縱向兩個小孔來落入焊縫周圍，在小車的中央部位安裝有掃描裝置3，實際上計算機7和光電傳感器5以及光源6可集裝在一起使之微型化。
附圖12是本裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，被檢測物是環(huán)焊縫。
附圖13是附圖12的A-A視圖。
這兩個圖是進行圓鋼管焊縫檢測的結(jié)構(gòu)簡圖，磁化方法為磁軛法，磁力線最后通過小車車輪作用于工件，磁懸液噴灑裝置2通過小車中心小孔來落入焊縫，掃描裝置3通過縱向和橫向移動機構(gòu)實現(xiàn)兩維方向運動，實際工作時小車需要一套支撐和外接的移動機構(gòu)。
附圖14是本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖，被檢測物是三維表面。
附圖15是附圖14的A-A視圖。
附圖16是本產(chǎn)品使用點式光導(dǎo)纖維工作狀態(tài)的示意圖。
附圖17是本產(chǎn)品使用環(huán)形光導(dǎo)纖維工作狀態(tài)的示意圖。
附圖18是附圖17的A向視圖。
附圖19是本產(chǎn)品使用線型光導(dǎo)纖維工作狀態(tài)的示意圖。
附圖20是附圖19的B向視圖.其中，20-1為發(fā)光的光導(dǎo)纖維，20-2為粘接劑，20-3為外層20-4為受光的光導(dǎo)纖維。
在圖中，標號1表示磁化裝置，標號2表示磁懸液噴灑裝置，標號3表示掃描裝置，標號4表示輸出裝置，標號5表示光電轉(zhuǎn)換裝置，標號6表示光源，標號7表示計算機系統(tǒng)，標號8表示工件。標號9表示工件夾持裝置，標號10表示輸入裝置。
下面結(jié)合附圖進一步說明實施例1智能磁粉探傷裝置，其組成包括固定被檢驗物的夾持裝置9，與所述的夾持裝置相連的磁化裝置1，在被測物檢測面相適應(yīng)的位置裝有磁懸液噴灑裝置2，在與磁懸液噴灑裝置的對應(yīng)位置上裝有掃描裝置3及其支架11，該掃描裝置3的輸出電路與帶有光電信號轉(zhuǎn)換器5的計算機7相連。
計算機系統(tǒng)7用于將光電轉(zhuǎn)換裝置傳輸來的電信號進行加轉(zhuǎn)換以及進行圖像處理、分析、判別、存儲或傳遞到相關(guān)設(shè)備的構(gòu)件，對傳來的圖像進行處理和識別判斷，還可以開發(fā)軟件根據(jù)結(jié)果進行工作的控制等等。
工件8是被探傷的對象，應(yīng)是鐵磁性物質(zhì)，應(yīng)保證表面滿足探傷的要求。
工件夾持裝置9用來支承、夾緊和轉(zhuǎn)動工件，對不同的工件及不同的探傷要求有不同的組成形式。對平板或大件等也可沒有這一部分。
輸入裝置10和輸出裝置4用于將采集到的工件表面磁粉分布光圖案傳遞到光電轉(zhuǎn)換裝置，實際上就是導(dǎo)光的光導(dǎo)纖維電纜。
實施例2上述的智能磁粉探傷裝置，所述的磁化裝置1為磁化直流電源，或者采用組裝式即包括變壓器，與該變壓器相連的整流器，被測物作為該整流器輸出的電流電路的一部分，在電流通過時使之磁化。
本發(fā)明的磁化裝置1用于產(chǎn)生磁粉探傷所需的電流并通過一定的磁化方法由該電流通過的磁化線圈在工件表面產(chǎn)生所需的磁場，其中可以包括磁化電源，磁化線圈和指示儀表，退磁裝置幾個部分。磁化電源的主要結(jié)構(gòu)是通過調(diào)解器將不同的電流輸送給主變壓器，主變壓器乃是一個能提供低電壓，大電流輸出的降壓變壓器，輸出交流電，然后將交流電整流得到各種直流電，磁化電流可直接通過工件，或者通過線圈，對工件進行磁化。通常通過調(diào)整流量，可以使得磁力線的方向盡量與缺陷方向垂直并且盡可能使被測表面的磁場強度最大化。指示儀表即為指示磁化電流值的儀表。退磁裝置的是在工件探傷后加磁方向不斷改變，強度逐漸減弱至零的磁場，使工件退磁。
實施例3上述的實施例所述的智能磁粉探傷裝置，所述的磁懸液噴灑裝置2為帶噴頭的磁懸液容器或者所述的磁懸液噴灑器包括帶噴頭2-1的磁懸液容器，與該容器相連的帶有電泵的輸送管路、磁粉回收裝置。
本發(fā)明的磁懸液噴灑裝置2用于將磁粉及磁懸液容器內(nèi)磁粉及磁懸液輸送及有效噴灑到被測物品的表面上。
實施例4上述的智能磁粉探傷裝置，所述的掃描裝置3的支架11包括線性移動的絲杠12或者在所述的絲杠12上轉(zhuǎn)動角度并附加與其垂直運動的小車13及其溜板14。
所述的掃描裝置3包括點式光導(dǎo)纖維構(gòu)成的點式掃描頭15、或者環(huán)形光導(dǎo)纖維構(gòu)成的環(huán)形掃描頭16、或者線性光導(dǎo)纖維構(gòu)成的矩形掃描頭17，所述的光導(dǎo)纖維的由照明光導(dǎo)纖維20-1和受光光導(dǎo)纖維20-4交錯通過粘接劑20-3成型，外面包有保護層20-3。
光源6提供磁粉探傷所需的光，可由自然光源或人工光源，當(dāng)然也包括激光光源。人眼對磁粉反射的自然光敏感性較差，但利用光纖技術(shù)，采用自然光也是一種選擇，這要根據(jù)所要檢測的工件的要求而定。而人工光源產(chǎn)生的光效果會更好。但由于人工光源一般要用電來產(chǎn)生，因而也要考慮磁場的問題，盡量遠離磁場或有效屏蔽。
掃描裝置3用于采集工件的磁粉分布圖案，根據(jù)工件的不同特點和不同的磁化方法采用不同的掃描頭和不同的支架組成形式。對一根采用直接通電法進行磁粉探傷的光軸，掃描頭就可采用絲杠等形式進行與軸中心線平行的方向往復(fù)移動，稱這種一個坐標方向移動的為一維運動機構(gòu)，同樣，在絲杠等一維運動機構(gòu)附加垂直運動的稱具有二個方向移動的為二維運動機構(gòu)，參見實施例。同理，我們也可以制作三個方向移動的為三維運動機構(gòu)，甚至可能多個方向移動和轉(zhuǎn)動的稱為多維運動機構(gòu)。掃描頭也可能是兩個或多個·如階梯軸的磁粉探傷。為了提高效率或效果就可能有同一方向的多個掃描頭，或一個掃描頭具有二維移動機構(gòu)，而對于工件具有三維空間曲面探傷來說，就可能采用三維移動機構(gòu)或多維移動機構(gòu)。掃描頭是含有光纖維束的結(jié)構(gòu)，掃描頭有點式掃描頭，線形掃描頭和環(huán)形掃描頭，也可以制成與被檢測表面相應(yīng)的其他形狀，以適應(yīng)大規(guī)模檢測的要求。線形掃描頭當(dāng)然也包括直線和非直線的形式，環(huán)形掃描頭由可以由整個環(huán)或兩個半環(huán)組成，如是兩個半環(huán)將由開閉機構(gòu)來控制兩個半環(huán)的開合，以便于工件的裝卸。掃描機構(gòu)可以取得放大顯示工件缺陷的形狀，位置，大小和嚴重程度。
實施例5上述的智能磁粉探傷裝置，所述的光電轉(zhuǎn)換裝置采用的是CCD集成電路。
光電轉(zhuǎn)換裝置5用于將采集到的工件磁粉分布光圖案的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，便于計算機處理。因現(xiàn)在計算機都是處理電子信號的，需要進行光電轉(zhuǎn)換才能處理。其主要由振蕩電路、定時器、CCD傳感器、放大器等組成。這里關(guān)鍵是CCD傳感器，起核心作用。其放置的位置要遠離磁場或進行較好的屏蔽。采用光導(dǎo)纖維使其滿足了這種要求。
實施例6上述的智能磁粉探傷裝置，所述的掃描裝置的支架也可以不采用實施例4的方式，這里給出另外的可以三維測量的方式，其組成包括包括線性移動的主絲杠15，安裝在該絲杠15上的滑板16，所述的滑板16上裝有副絲杠17及其與之垂直運動的溜板18，所述的磁懸液噴灑裝置2和所述的掃描裝置3也裝在該小車上。
工件的被測表面為三維曲面，磁化方法為穿棒法，磁化導(dǎo)體直接安裝在掃描頭上，磁懸液噴灑裝置的噴頭也放在掃描頭上，這樣，磁化、噴磁和掃描三位一體，隨掃描裝置的運動而同時運動，移動由縱向移動機構(gòu)、橫向移動機構(gòu)和垂向移動機構(gòu)組成。通過這種裝置，可以將三維曲面的任何位置全部掃描到。當(dāng)然，根據(jù)不同的工件檢測要求，磁化方法也可采用支桿法和磁扼法等其它方法。
上面雖對本發(fā)明裝置進行了詳細說明，并且例舉了一些實例，但本發(fā)明的技術(shù)方案和保護范圍僅由權(quán)力要求書來限定。
權(quán)利要求
1.一種智能磁粉探傷裝置，其組成包括固定被檢驗物的夾持裝置，與所述的夾持裝置相連的磁化裝置，其特征是在被測物檢測面相適應(yīng)的位置裝有磁懸液噴灑裝置，在與磁懸液噴灑裝置的對應(yīng)位置上裝有掃描裝置及其支架，該掃描裝置的輸出電路與帶有光電信號轉(zhuǎn)換器的計算機相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能磁粉探傷裝置，其特征是所述的磁化裝置為磁化直流電源，或者采用組裝式即包括變壓器，與該變壓器相連的整流器，被測物作為該整流器輸出的電流電路的一部分，在電流通過時使之磁化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能磁粉探傷裝置，其特征是所述的磁懸液噴灑裝置為帶噴頭的磁懸液容器或者所述的磁懸液噴灑器包括帶噴頭的磁懸液容器，與該容器相連的帶有電泵的輸送管路、磁粉回收裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能磁粉探傷裝置，其特征是所述的掃描裝置的支架包括線性移動的絲杠或者在所述的絲杠上轉(zhuǎn)動角度并附加與其垂直運動的小車及其溜板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能磁粉探傷裝置，其特征是所述的掃描裝置的支架包括線性移動的絲杠或者在所述的絲杠上轉(zhuǎn)動角度并附加與其垂直運動的小車及其溜板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的智能磁粉探傷裝置，其特征是所述的掃描裝置包括點式光導(dǎo)纖維構(gòu)成的點式掃描頭或者環(huán)形光導(dǎo)纖維構(gòu)成的環(huán)形掃描頭或者線性光導(dǎo)纖維構(gòu)成的矩形掃描頭，所述的光導(dǎo)纖維的由照明光導(dǎo)纖維和受光光導(dǎo)纖維交錯組成外面包有保護層，所述的光電轉(zhuǎn)換裝置采用的是CCD集成電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能磁粉探傷裝置，其特征是所述的掃描裝置包括點式光導(dǎo)纖維構(gòu)成的點式掃描頭或者環(huán)形光導(dǎo)纖維構(gòu)成的環(huán)形掃描頭或者線性光導(dǎo)纖維構(gòu)成的矩形掃描頭，所述的光導(dǎo)纖維的由照明光導(dǎo)纖維和受光光導(dǎo)纖維交錯組成外面包有保護層，所述的光電轉(zhuǎn)換裝置采用的是CCD集成電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能磁粉探傷裝置，其特征是所述的掃描裝置包括點式光導(dǎo)纖維構(gòu)成的點式掃描頭或者環(huán)形光導(dǎo)纖維構(gòu)成的環(huán)形掃描頭或者線性光導(dǎo)纖維構(gòu)成的矩形掃描頭，所述的光導(dǎo)纖維的由照明光導(dǎo)纖維和受光光導(dǎo)纖維交錯組成外面包有保護層，所述的光電轉(zhuǎn)換裝置采用的是CCD集成電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或7所述的智能磁粉探傷裝置，其特征是所述的掃描裝置的支架包括線性移動的主絲杠，安裝在該絲杠上的滑板，所述的滑板上裝有副絲杠及與其垂直運動的溜板，所述的磁懸液噴灑裝置和所述的掃描裝置也裝在該小車上。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能磁粉探傷裝置，其特征是所述的掃描裝置的支架包括線性移動的主絲杠，安裝在該絲杠上的滑板，所述的滑板上裝有副絲杠及與其垂直運動的溜板，所述的磁懸液噴灑裝置和所述的掃描裝置也裝在該小車上。
全文摘要
智能磁粉探傷裝置，一種在無損檢測中使用的智能化磁粉探傷裝置。現(xiàn)在磁粉探傷方法，是由人的肉眼來進行觀察，因為各種傳感器幾乎都是采用物理信號轉(zhuǎn)換為電信號，但磁粉探傷中的工件周圍磁場相當(dāng)強大，對傳感器強烈干擾，甚至破壞傳感器。本產(chǎn)品的組成包括固定被檢驗物的夾持裝置9，與所述的夾持裝置相連的磁化裝置1，在被測物檢測面相適應(yīng)的位置裝有磁懸液噴灑裝置2，在與磁懸液噴灑裝置的對應(yīng)位置上裝有掃描裝置3及其支架11，該掃描裝置3的輸出電路與帶有光電信號轉(zhuǎn)換器5的計算機7相連。本產(chǎn)品其用來檢測鐵路裝備，壓力容器，橋梁，汽車，飛機等機械設(shè)備零件的表面和近表面在加工或使用中的裂紋，為安全提供保證。
文檔編號G01N27/82GK1508539SQ0215690
公開日2004年6月30日 申請日期2002年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者楊景全 申請人:楊景全