專利名稱：伸縮式交叉磁軛熒光磁粉探傷機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁粉探傷機，尤其涉及一種交叉磁軛熒光磁粉探傷機。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，磁粉探傷方法在國內(nèi)外工業(yè)的各個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，磁粉
檢測的基本原理是鐵磁性材料在磁場中被磁化時，材料表面和近表面的缺陷 或組織狀態(tài)變化會使局部導(dǎo)磁率發(fā)生變化，即》茲阻增大，從而使磁路中的磁通 相應(yīng)發(fā)生畸變 一部分^f茲通直接穿越缺陷， 一部分》茲通在材料內(nèi)部繞過缺陷， 還有一部分磁通會離開材料表面，通過空氣繞過缺陷再重新進入材料，因此在
材料表面形成了漏磁場。 一般來說，表面裂紋越深，漏磁通越出材料表面的幅 度越高，它們之間基本上呈線性關(guān)系。在漏磁場處，由于磁力線出入材料表面 而在缺陷兩側(cè)形成兩極(S、 N極)，若在此表面上噴灑細小的鐵磁性粉末時，表 面漏磁場處能吸收磁粉形成磁痕，顯示出缺陷形狀，此即磁粉檢測的基本原理。 自上世紀(jì)80年代以來，旋轉(zhuǎn)磁化探傷技術(shù)在我國的應(yīng)用已很廣泛，尤其在 焊接檢測方面用得最多。這種磁化方法之所以受歡迎是因為經(jīng)一次磁化探傷就 能檢測出各方向缺陷。美國專利US3855530公開了一種由一對交叉磁輒組成的 旋轉(zhuǎn)磁場磁粉探傷機，該交叉磁輒形成的旋轉(zhuǎn)磁場即可在一次操作中檢出各方 向的缺陷，減少了操作者的工作強度。但交叉磁軛組成的磁粉探傷機在操作中 具有很高的要求，首先為了保證對工件進行探傷時足夠的磁場強度，磁頭必須 與工件表面盡可能貼近以形成完整的閉合磁通路。其次，必須保證交叉磁軛在 工件表面適當(dāng)?shù)囊苿铀俣纫源_保足夠的磁化時間和檢測效率，并對磁痕實時進 行觀察分析，以獲得高的檢測靈敏度。而美國專利US3855530交叉磁扼的磁極
致，直接影響工件磁化效果，同時采用人工操作、人眼觀察判斷，極易出現(xiàn)漏 檢現(xiàn)象。
中國實用新型專利CN2116214U提供一種適用于曲面表面探傷的便攜式磁粉探傷儀，該探傷儀帶有四個活動磁腳，四個腳上分別安裝一調(diào)整塊，調(diào)整塊與 磁頭本體的配合面為同軸柱面，并與掛膠滾輪依靠支撐架用一軸裝配在磁頭本 體上，能夠根據(jù)工件的曲率調(diào)整活動腳，使磁腳與工件能保持良好的接觸。但 這種活動磁腳只能在磁腳與工件表面很靠近的時候?qū)Υ拍_進行微調(diào)，使其與工 件的曲面保持接觸，無法自動調(diào)整磁腳與工件表面的距離，遇到凹凸不平或弧 面工件時不能自動補償接觸間隙、保證磁場強度、穩(wěn)定磁化效果。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)中交叉磁軛的磁極不能自動補償與工件接觸 間隙以保證磁場強度的缺點，本發(fā)明提供一種磁極伸縮式交叉磁輒磁粉探傷機。
本發(fā)明的伸縮式交叉磁軛熒光磁粉探傷機，包括磁懸液噴灑回收裝置和交 叉磁輒，所述交叉磁輒包括固定磁輒和活動》茲輒，所述交叉磁輒中與待測工件 表面平行部分形成固定磁軛，所述交叉磁扼中與待測工件表面垂直部分形成活 動磁軛，所述固定磁軛的四角各固定連接一滑動套管，活動磁軛穿過滑動套管 并與所述套管滑動連接，所述活動磁軛自上至下分為壓簧、滑動區(qū)、磁化線圈 和磁極，所述壓簧上部設(shè)置與固定磁扼固定連接的壓簧支架，所述》茲極兩側(cè)裝 有相平行的行走滾輪，所述固定磁輒上表面設(shè)有抓柄。
本發(fā)明通過將交叉;茲軛分成固定i茲軛和活動^茲扼兩部分，同時在活動》茲扼 上設(shè)置彈簧結(jié)構(gòu)，成功地實現(xiàn)了磁粉探傷機的每個磁極都具有伸縮功能，當(dāng)工 作中遇到凹面時，磁極通過與工件間的磁力吸引使活動磁極的彈簧拉長補償與 工件間的接觸間隙，當(dāng)工作中遇到凸面時，磁極通過彈簧的壓縮實現(xiàn)與工件的 緊密接觸，保證了探傷過程中的磁場強度，穩(wěn)定了磁化工件的效果。
進一步，所述磁極與所述平行行走滾輪底切面之間間隙為0. l-lmm。
進一步，所述交叉磁軛由兩個n型交流磁輒交叉正交組合，所述交流磁扼
電流相位角為120度，所述交叉i茲扼在幾何中心點形成的橢圓形旋轉(zhuǎn)^茲場的;茲 場強度長軸大于5600A/m(安培/米)(在工件表面形成的磁場強度大于70高斯), 短軸大于3200 A/m(安培/米)(在工件表面形成的磁場強度大于40高斯)。
進一步，所述交叉磁軛行進方向的前端設(shè)置磁懸液噴灑回收裝置，所述交叉磁輒行進方向的后端設(shè)置紫外燈管和圖像采集電荷耦合器件(Charge Couple Device )
通過圖像采集電荷耦合器件(CCD)對上料磁化后待測工件表面攝像，將工 件表面焊縫的各種缺陷特征值編寫成識別軟件，計算機對圖像進行處理，提高 圖像質(zhì)量的同時，可對焊縫缺陷進行分類并聲光報警。另外，計算機可對缺陷 圖像進行實時監(jiān)視。
進一步，所述圖像采集電荷耦合器件與交叉磁扼間的距離為200-300mm。 由于本發(fā)明的交叉磁軛在磁化工件時磁場在磁軛與工件間形成閉合回路， 因此，在對磁場干擾信號釆取屏蔽的條件下，交叉磁軛與圖像采集電荷耦合器 件間的距離在200-300mm范圍內(nèi)，就可防止磁場對圖像采集電荷耦合器件造成 損壞與干擾。
進一步，所述磁粉探傷機還包括與待測工件表面平行且勻速運動的絲杠或 導(dǎo)軌，所述磁懸液噴灑回收裝置、交叉磁軛和圖像采集器件載于所述絲杠或?qū)?軌上。
載于所述絲杠或?qū)к壣系纳鲜鲅b置在與絲杠或?qū)к壨絼蛩龠\動的同時， 交叉磁軛的行走滾輪落于待測工件表面，對待測工件表面噴灑磁懸液、磁化和 CCD攝像。
進一步，所述勻速運動的速度小于2米/分鐘，以保證工件的》茲化時間。 進一步，所述磁粉探傷機還包括控制所述絲杠或?qū)к壎ㄎ?、上料預(yù)噴、線
圈通電磁化、絲杠或?qū)к夀D(zhuǎn)速和所述圖像采集器件采集圖像的可編程邏輯控制
器(Programmable Logic Controller)。
進一步，所述可編程邏輯控制器通過流量計控制^f茲懸液噴灑的流速。 進一步，所述可編程邏輯控制器通過伺服電機控制絲杠或?qū)к壟c待測工件
表面的距離。
這種控制可保證交叉磁軛工作面與工件表面的距離在0. 1-1. Omm的范圍內(nèi)。 進一步，所述可編程邏輯控制器通過伺服電機控制絲杠或?qū)к壟c待測工件 表面焊縫中心線之間的位移，所述位移由設(shè)置在交叉磁軛上的激光監(jiān)視器傳送到可編程邏輯控制器，由可編程邏輯控制器自動控制。
這種控制可保證交叉磁軛與焊縫中心線正負偏離誤差在± lmm范圍內(nèi)。
進一步，所述位移由所述圖像采集器件采集圖像并通過屏幕監(jiān)視，由可編 程邏輯控制器手動控制。
通過對所采集圖像的屏幕監(jiān)視，再由可編程邏輯控制器的"十字手柄"程 控操作，同樣可保證交叉磁扼與焊縫中心線正負偏離誤差在± lmm范圍內(nèi)。
本發(fā)明的有益效果在于
1. 本發(fā)明的伸縮式交叉磁軛熒光磁粉探傷機，每個磁極都具有伸縮功能， 改變了交叉磁軛目前應(yīng)用條件的局限性，在凹凸不平的工件表面也具有穩(wěn)定的 探傷靈敏度，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。
2. 本發(fā)明的伸縮式交叉磁軛熒光磁粉探傷機采用PLC程控操作，實現(xiàn)上料 -磁化-CCD觀察-下料工序的程控化，可保證下述探傷工藝參數(shù)的優(yōu)化和一致性， 克服人工操作中工藝參數(shù)的不穩(wěn)定性
(1) 以流量計定量控制磁懸液的噴灑速度，并與交叉》茲輒的移動速度相協(xié) 調(diào)，保證有效磁化場被全部潤濕的情況下進行磁化，同時防止因過量磁懸液的 流動破壞已經(jīng)形成了的缺陷磁痕。
(2) 控制合理磁化時間交叉磁輒的移動速度決定著磁化時間，移動速度 越快，對某一點來說它的磁化時間越短。通常，某一點的磁化時間至少應(yīng)為1-3 秒鐘，才能保證這一點經(jīng)歷不同大小和不同方向磁場的連續(xù)作用，從而檢測出 任意方向的缺陷。這是人工操作中無法完全保證的。
(3) 觀察分析磁痕的時機采用交叉磁軛探傷時，應(yīng)在施加磁懸液之后立 即進行觀察，本發(fā)明緊挨交叉磁軛設(shè)置有CCD圖像采集裝置，使得實時觀察得 以實現(xiàn)。
(4 )磁痕判斷的準(zhǔn)確性CCD圖像采集可獲得焊縫1:1或2: 1清晰圖像， 通過圖像識別軟件達到很高的置信度，克服人眼觀察的隨機性。
3. 采用伺服控制機構(gòu)，保證交叉磁軛與焊縫中心線接觸間隙位移，對焊縫 實現(xiàn)磁粉探傷自動化提供可靠技術(shù)保障。4. 采用伺服控制機構(gòu)，保證交叉磁軛工作面與工件表面的距離在0. 1-1. Omm 的范圍內(nèi)，從而保證工件焊縫獲得穩(wěn)定磁場強度。
5. 本發(fā)明的伸縮式交叉磁軛熒光磁粉探傷機采用CCD圖像采集和圖像處理 自動識別技術(shù)，實現(xiàn)在線磁粉檢測監(jiān)控和自動化探傷功能，節(jié)省了人力，改善 了半暗室條件下人眼觀察的勞動環(huán)境。


圖1平面交叉式交叉磁軛的一種結(jié)構(gòu)方式 圖2平面交叉式交叉》茲扼的另一種結(jié)構(gòu)方式 圖3交叉磁軛磁場分布圖 圖4本發(fā)明伸縮式交叉》茲軛結(jié)構(gòu)示意左視圖 圖5本發(fā)明伸縮式交叉磁軛結(jié)構(gòu)示意前視圖 圖6本發(fā)明伸縮式交叉磁軛結(jié)構(gòu)示意俯視圖 圖7本發(fā)明活動磁軛結(jié)構(gòu)示意圖
圖8本發(fā)明伸縮式交叉磁軛熒光磁粉探傷機工作狀態(tài)示意圖
其中，l-磁懸液噴灑回收裝置；2-交叉磁輒；3-固定石茲輒；4-活動磁輒； 5-滑動套管；6-壓簧；7-滑動區(qū)；8J茲化線圈；9J茲極；10-壓簧支架；11-行 走滾輪；12-抓柄；13-圖像采集電荷耦合器件；14-待測工件表面；15-絲杠； 16-可編程邏輯控制器;17-伺服電機;18-滾珠絲杠;19-絲母；20-紫外燈;21-壓簧封蓋；A-磁極A; A'-磁極A'; B-磁極B; B'-磁極B' ; 0-交叉磁軛幾何中心點； 下面再以實施例方式對本發(fā)明作進一步說明，給出本發(fā)明的實施細節(jié)，但 是并不是旨在限定本發(fā)明的保護范圍。
具體實施方式
實施例1
一種伸縮式交叉磁扼熒光磁粉探傷機，由磁懸液噴灑回收裝置1和交叉磁 軛2組成，交叉磁輒由固定磁軛3和活動磁軛4組成，交叉磁扼中與待測工件 表面平行部分形成固定磁輒，交叉磁輒中與待測工件表面垂直部分形成活動磁軛，固定磁軛的四角各固定連接一與滑動套管5,滑動套管垂直于固定磁扼組成 的平面，活動磁軛穿過滑動套管并與所述套管滑動連接，活動磁軛自上至下分 為壓簧6、滑動區(qū)7、磁化線圏8和磁極9，活動磁軛的滑動區(qū)可在滑動套管中 上下滑動，壓簧上部設(shè)置與固定磁軛固定連接的壓簧支架10,磁極兩側(cè)裝有相 平行的行走滾輪ll,固定磁軛上表面設(shè)有抓柄12。磁極與所述平行行走滾輪底 切面之間間隙為0. 5mm,平行行走滾輪底切面是指平行滾輪行走時與磨檫面接觸 點的切線組成的面。交叉磁軛由兩個n型交流磁軛交叉正交組合，交流磁軛電 壓為4伏，電流相位角為120度，交叉^茲軛在幾4可中心點形成的橢圓行旋轉(zhuǎn){茲 場的》茲場強度長軸5640A/m,短軸4000A/m。 實施例2
與實施例1基本相同，所不同之處在于，交叉磁輒行進方向的前端設(shè)置磁 懸液噴灑回收裝置1，交叉》茲扼行進方向的后端設(shè)置紫外燈管20和圖像采集電 荷耦合器件13。圖像采集電荷耦合器件與交叉磁軛間的距離為300mm。 實施例3
與實施例2基本相同，所不同之處在于，磁粉探傷機還設(shè)有與待測工件表 面14平行且勻速運動的絲杠，磁懸液噴灑回收裝置l、交叉磁軛2和圖像采集 電荷耦合器件載于絲杠上。勻速運動的速度為l米/分鐘。 實施例4
與實施例2基本相同，所不同之處在于，磁粉探傷機還設(shè)有與待測工件表 面14平行且勻速運動的導(dǎo)軌，磁懸液噴灑回收裝置1、交叉磁軛2和圖像采集 電荷耦合器件載于導(dǎo)軌上。勻速運動的速度為1.5米/分鐘。 實施例5
與實施例3基本相同，所不同之處在于，由可編程邏輯控制器控制絲杠定 位、上料欲噴、線圈通電磁化、絲杠或?qū)к夀D(zhuǎn)速和圖像采集器件采集圖像，并 且可編程邏輯控制器通過流量計控制磁懸液噴灑的流速。其中可編程邏輯控制 器控制絲杠定位是通過伺服電機17控制絲杠與待測工件表面的距離和絲杠與待測工件表面焊縫中心線之間的位移，這種位移由設(shè)置在交叉磁軛上的激光監(jiān)視 器感知后傳送到可編程邏輯控制器，由可編程邏輯控制器自動控制使得交叉石茲 軛的工作面不偏離工件表面焊縫中心線。
實施例6
與實施例5基本相同，所不同之處在于，絲杠與待測工件表面焊縫中心線 之間的位移由圖像采集器件采集圖像屏幕監(jiān)視并通過可編程邏輯控制器上的 "十字手柄"手動控制。
盡管通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實施例，已經(jīng)對本發(fā)明進行了圖示和描述， 但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣 的改變，而不偏離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種伸縮式交叉磁軛熒光磁粉探傷機，其特征在于，包括磁懸液噴灑回收裝置(1)和交叉磁軛(2)，所述交叉磁軛包括固定磁軛(3)和活動磁軛(4)，所述交叉磁軛中與待測工件表面平行部分形成固定磁軛，所述交叉磁軛中與待測工件表面垂直部分形成活動磁軛，所述固定磁軛的四角各固定連接一滑動套管(5)，活動磁軛穿過滑動套管并與所述套管滑動連接，所述活動磁軛自上至下分為壓簧(6)、滑動區(qū)(7)、磁化線圈(8)和磁極(9)，所述壓簧上部設(shè)置與固定磁軛固定連接的壓簧支架(10)，所述磁極兩側(cè)裝有相平行的行走滾輪(11)，所述固定磁軛上表面設(shè)有抓柄(12)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的伸縮式交叉磁軛熒光磁粉探傷機，其特征在于，所述 磁極與所述平行行走滾輪底切面之間間隙為0. 1-1毫米。
3. 按照權(quán)利要求l所述的伸縮式交叉磁軛焚光磁粉探傷機，其特征在于，所述 交叉磁軛由兩個n型交流磁軛交叉正交組合，所述交流磁軛電流相位角為120 度，所述交叉磁輒在幾何中心點形成的橢圓行旋轉(zhuǎn)磁場的磁場強度長軸大于 5600安培/米，短軸大于3200安培/米。
4. 按照權(quán)利要求1所述的伸縮式交叉磁軛熒光磁粉探傷機，其特征在于，所述 交叉磁軛行進方向的前端設(shè)置磁懸液噴灑回收裝置(1),所述交叉磁軛行進方 向的后端設(shè)置紫外燈管和圖像采集電荷耦合器件(13)。
5. 按照權(quán)利要求1所述的伸縮式交叉磁輒熒光磁粉探傷機，其特征在于，所述 圖像采集電荷耦合器件與交叉磁扼間的距離為200-300毫米。
6. 按照權(quán)利要求4所述的伸縮式交叉磁軛熒光磁粉探傷機，其特征在于，所述 -磁粉探傷機還包括與待測工件表面(14)平行且勻速運動的絲杠(15)或?qū)к墸?所述磁懸液噴灑回收裝置(1)、交叉磁輒(2)和圖像采集電荷耦合器件載于所 述絲杠或?qū)к壣稀?br> 7. 按照權(quán)利要求6所述的伸縮式交叉磁扼熒光磁粉探傷機，其特征在于，所述 勻速運動的速度小于2米/分鐘。
8. 按照權(quán)利要求6所述的伸縮式交叉磁軛焚光磁粉探傷機，其特征在于，所述 磁粉探傷機還包括控制所述絲杠或?qū)к壎ㄎ?、上料欲噴、線圏通電磁化、絲杠 或?qū)к夀D(zhuǎn)速和所述圖像采集器件采集圖像的可編程邏輯控制器(16 )。
9. 按照權(quán)利要求8所述的伸縮式交叉磁軛焚光》茲粉探傷機，其特征在于，所述 可編程邏輯控制器通過流量計控制^f茲懸液噴灑的流速。
10. 按照權(quán)利要求8所述的伸縮式交叉磁軛熒光磁粉探傷機，其特征在于，所 述可編程邏輯控制器通過伺服電機(17)控制絲杠或?qū)к壟c待測工件表面的距 離。
11. 按照權(quán)利要求8所述的伸縮式交叉磁軛熒光磁粉^:傷機，其特征在于，所述可編程邏輯控制器通過伺服電機控制絲杠或?qū)к壟c待測工件表面焊縫中心線 之間的位移，所述位移由設(shè)置在交叉磁軛上的激光監(jiān);f見器傳送到可編程邏輯控 制器，由可編程邏輯控制器自動控制。
12. 按照權(quán)利要求ll所述的伸縮式交叉磁軛焚光磁粉探傷機，其特征在于，所 述位移由所述圖像采集器件采集圖像屏幕監(jiān)視并通過可編程邏輯控制器手動控 制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種伸縮式交叉磁軛熒光磁粉探傷機，交叉磁軛包括與待測工件表面平行的固定磁軛和與待測工件表面垂直的活動磁軛，活動磁軛穿過滑動套管與固定磁軛滑動連接，活動磁軛上設(shè)置壓簧。本發(fā)明通過將交叉磁軛分成固定磁軛和活動磁軛兩部分，成功地實現(xiàn)了磁粉探傷機的每個磁極都具有伸縮功能從而能夠與工件緊密接觸，保證了探傷過程中的磁場強度。本發(fā)明的磁粉探傷機同時裝有CCD圖像采集器件，并通過PLC程控操作，實現(xiàn)上料-磁化-CCD觀察-下料工序的程控化，以及在線檢測監(jiān)控和自動化探傷。
文檔編號G01N27/84GK101435797SQ20081018085
公開日2009年5月20日 申請日期2008年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者于成金, 蘭長生, 宋士兵, 理 朱, 胡星波, 陳健生 申請人:捷特(北京)探傷設(shè)備有限公司