一種金屬線材表面缺陷在線檢測(cè)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種金屬線材表面缺陷在線檢測(cè)裝置，金屬線材冷拉拔加工過(guò)程中，表面缺陷是質(zhì)量好壞的關(guān)鍵要素，該檢測(cè)方法能夠在生產(chǎn)加工過(guò)程中，對(duì)線材表面缺陷進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。本實(shí)用新型基于渦流檢測(cè)技術(shù)，利用激勵(lì)線圈使導(dǎo)電體內(nèi)產(chǎn)生渦流電的電磁感應(yīng)原理，借助探測(cè)線圈測(cè)定渦流電的變化量，從而獲得金屬表面缺陷的有關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)表面缺陷監(jiān)測(cè)方法。檢測(cè)過(guò)程中無(wú)需接觸被測(cè)體，也不需要耦合介質(zhì)，檢測(cè)速度快，精度高，可以滿足在線檢測(cè)工作要求。
【專利說(shuō)明】
一種金屬線材表面缺陷在線檢測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及金屬線材表面缺陷檢測(cè)裝置，具體說(shuō)就是發(fā)明一種基于渦流技術(shù) 的金屬線材在線檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 渦流檢測(cè)就是建立在電磁感應(yīng)的理論基礎(chǔ)上，具體是將交變的電流激勵(lì)線圈靠近 導(dǎo)體，由于交變電流線圈的激勵(lì)作用，在導(dǎo)體表面產(chǎn)生感應(yīng)電流即渦流，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生另一 個(gè)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)的方向是與原來(lái)磁場(chǎng)方向相反的。
[0003] 金屬線材表面缺陷檢測(cè)方法就是利用這個(gè)反方向的磁場(chǎng)作用到原磁場(chǎng)，使檢測(cè)線 圈的電阻和電感即阻抗發(fā)生變化，也是電流的大小及相位發(fā)生變化。這些變化映射導(dǎo)體本 身的物理性質(zhì)，用激勵(lì)線圈去作用于金屬，只要它的物理性質(zhì)沒(méi)有發(fā)生變化，反過(guò)來(lái)電阻和 電感的變化也是不變的。
[0004] 如果金屬線材的表面發(fā)生裂痕，褶皺、劃痕等缺陷時(shí)檢測(cè)線圈的阻抗就會(huì)發(fā)生不 一樣的變化。例如渦流檢測(cè)中如果遇到微裂紋、劃痕就會(huì)增加渦流檢測(cè)的路徑，這時(shí)二次線 圈的阻抗就會(huì)增加，初級(jí)線圈的輸出電壓就會(huì)增加，這樣通過(guò)輸出電壓的改變就能檢測(cè)分 析出金屬表面以及近表面的缺陷。
[0005] 基于以上原理，本實(shí)用新型提供了一種金屬線材表面缺陷在線檢測(cè)裝置，其能夠 實(shí)現(xiàn)金屬線材加工過(guò)程中表面質(zhì)量在線檢測(cè)，是該領(lǐng)域內(nèi)首創(chuàng)。本實(shí)用新型的方法可以有 效避免上述檢測(cè)方法的各種弊端，大幅提高金屬線材檢測(cè)的效率和準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)和使用簡(jiǎn)單、合理，精度高，性能穩(wěn)定的一種金 屬線材表面缺陷在線檢測(cè)裝置。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種金屬線材表面缺陷在線檢 測(cè)裝置，其特征在于，其包括支架、夾緊機(jī)構(gòu)、渦流探頭、激光探頭、打標(biāo)機(jī)構(gòu)、升降組件、升 降手輪、導(dǎo)向件和工控計(jì)算機(jī)，其中，所述夾緊機(jī)構(gòu)、渦流探頭、激光探頭、打標(biāo)機(jī)構(gòu)依次按 照順序呈一條直線的設(shè)置在一支撐板上，所述支撐板采用所述升降組件支撐設(shè)置在所述支 架上，所述升降組件上連接有升降手輪，所述支撐板與所述支架之間還對(duì)稱設(shè)置有四個(gè)導(dǎo) 向件，所述渦流探頭和打標(biāo)機(jī)構(gòu)均與所述工控計(jì)算機(jī)連接，靠近渦流探頭的進(jìn)線端還設(shè)置 有測(cè)速傳感器，所述測(cè)速傳感器與所述工控計(jì)算機(jī)連接。
[0008] 進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述渦流探頭采用穿過(guò)式線圈用來(lái)檢測(cè)金屬線材，且線圈的內(nèi) 徑略大于被檢物件;所述夾緊機(jī)構(gòu)采用輥輪式夾緊機(jī)構(gòu)，所述工控計(jì)算機(jī)上還連接有自動(dòng) 化擴(kuò)展模塊。
[0009] 進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述渦流探頭與所述工控計(jì)算機(jī)之間依次連接設(shè)置有前置放 大相敏檢波器、平衡濾波器、數(shù)字式相位旋轉(zhuǎn)器和可調(diào)增益放大器，所述工控計(jì)算機(jī)上設(shè)置 有鍵盤、顯示器、喇叭、報(bào)警輸出器和延時(shí)打標(biāo)器。
[0010] 使用該檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，該檢測(cè)方法無(wú)需接觸被測(cè)體，也不需要耦合介質(zhì)，檢 測(cè)速度快，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備不停機(jī)的在線檢測(cè)。該檢測(cè)裝置是應(yīng)用反方向的磁場(chǎng)作用到原 磁場(chǎng)，使檢測(cè)線圈的電阻和電感即阻抗發(fā)生變化，也是電流的大小及相位發(fā)生變化，從而實(shí) 現(xiàn)在線檢測(cè)的。通過(guò)輸出電壓的改變來(lái)檢測(cè)分析出金屬線材表面以及近表面的缺陷。
[0011] 使用本實(shí)用新型的檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，其包括以下步驟：
[0012] (1)、放線機(jī)在l_6m/s的范圍內(nèi)以一定的恒定速度進(jìn)行放線；
[0013] (2)、金屬線材進(jìn)入水箱模具，水箱模具將金屬線材進(jìn)行拉拔變形，拉拔后的金屬 線材直徑范圍Φ 1.0-Φ 4.0mm之間；
[0014] (3)超聲波清洗線:拉拔后的線材進(jìn)入超聲波清洗裝置去除表面油污，超聲波震板 3kw，水溫控制在55-60°C之間，清水每天更換一次，清洗線總長(zhǎng)8米；
[0015] (4)氣吹風(fēng)干系統(tǒng)：清洗后的線材進(jìn)入氣吹風(fēng)干系統(tǒng)去除水分，風(fēng)壓保持在30-35Kpa，風(fēng)槍內(nèi)溫度在70-75 °C之間；
[0016] (5)渦流探頭表面探傷:潔凈干燥的金屬線材進(jìn)入渦流探頭，渦流探頭以30-35Khz 的頻率對(duì)線材進(jìn)行探測(cè)；
[0017] (6)激光系統(tǒng)測(cè)線徑尺寸:探傷后的金屬線材再進(jìn)入激光系統(tǒng)測(cè)量線材直徑，線徑 尺寸在儀表實(shí)時(shí)顯示，激光掃描頻率為l-2Khz;
[0018] (7)、缺陷打標(biāo)機(jī)構(gòu)對(duì)檢測(cè)到的金屬線材的缺陷部位進(jìn)行打標(biāo)記；
[0019] (8)、收線機(jī)收線:最后收線機(jī)收線完成全部在線監(jiān)測(cè)的過(guò)程。
[0020] 金屬線材由進(jìn)線端行進(jìn)過(guò)程中，通過(guò)夾緊減震機(jī)構(gòu)對(duì)金屬線材進(jìn)行夾緊減震，保 證線材抖動(dòng)在測(cè)試要求范圍內(nèi)，水平通過(guò)渦流探頭。渦流探頭表面探傷中，采用穿過(guò)式線 圈來(lái)檢測(cè)金屬線材，且線圈的內(nèi)徑略大于被檢物件，使用時(shí)使被檢物體以一定的速度在線 圈內(nèi)通過(guò)。應(yīng)用極限思想，對(duì)同一缺陷信號(hào)進(jìn)行N次的數(shù)據(jù)測(cè)量并采集，對(duì)N次的數(shù)據(jù)累加后 平均，其中，算法的表達(dá)式為： 述表達(dá)式中N為單個(gè)探測(cè)點(diǎn)采集點(diǎn)數(shù)， m為每個(gè)點(diǎn)總共采集的次數(shù)，系ITTO訓(xùn)；5'聰Y及;5IT昇出的值就是多次掃描數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的均 值。在步驟(5)中，渦流探頭將表面探測(cè)出的渦流狀態(tài)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)送至信號(hào)處理模塊，信 號(hào)處理模塊將信號(hào)濾波、放大、檢波、增益調(diào)整后將信號(hào)送入計(jì)算機(jī)數(shù)字處理。
[0021 ]本實(shí)用新型的有益效果在于：
[0022] 本實(shí)用新型提供的一種金屬線材表面缺陷在線檢測(cè)裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)金屬線材加 工過(guò)程中表面質(zhì)量在線檢測(cè)，是該領(lǐng)域內(nèi)首創(chuàng)。傳統(tǒng)的金屬線材加工過(guò)程中，質(zhì)量控制及判 斷主要是關(guān)鍵工序后抽樣檢測(cè)，人工測(cè)量或成品做焊接性能評(píng)定，這種方式檢驗(yàn)效率低，可 靠性差，受環(huán)境及人為主觀影響大，難以直觀評(píng)定。其次，檢驗(yàn)結(jié)果滯后，難以及時(shí)反饋生產(chǎn) 過(guò)程，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題時(shí)已成批產(chǎn)出，造成批量浪費(fèi)。而本實(shí)用新型的方法可以有效避免上述 檢測(cè)方法的各種弊端，大幅提高金屬線材檢測(cè)的效率和準(zhǔn)確性。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是本實(shí)用新型的一種金屬線材表面缺陷在線檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè)的流程示意 圖；
[0024] 圖2是本實(shí)用新型的一種金屬線材表面缺陷在線檢測(cè)裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖3是本實(shí)用新型的一種金屬線材表面缺陷在線檢測(cè)裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖4是本實(shí)用新型的一種金屬線材表面缺陷在線檢測(cè)裝置的金屬線材表面第一處 缺陷打標(biāo)后的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0027] 圖5是本實(shí)用新型的一種金屬線材表面缺陷在線檢測(cè)裝置的金屬線材表面第二處 缺陷打標(biāo)后的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0028]其中，1、支架，2、夾緊機(jī)構(gòu)，3、渦流探頭，4、激光探頭，5、打標(biāo)機(jī)構(gòu)，6、升降組件，7、 升降手輪，8、導(dǎo)向件，9、金屬線材，10、測(cè)速傳感器，11、工控計(jì)算機(jī)，12、自動(dòng)化擴(kuò)展模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 以下結(jié)合附圖來(lái)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描繪。然而應(yīng)當(dāng)理解，附圖的提供僅為 了更好地理解本實(shí)用新型，它們不應(yīng)該理解成對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0030] 如圖1-4所示，本實(shí)用新型提供一種金屬線材表面缺陷在線檢測(cè)裝置，其包括支架 1、夾緊機(jī)構(gòu)2、渦流探頭3、激光探頭4、打標(biāo)機(jī)構(gòu)5、升降組件6、升降手輪7、導(dǎo)向件8和工控計(jì) 算機(jī)11，其中，所述夾緊機(jī)構(gòu)2、渦流探頭3、激光探頭4、打標(biāo)機(jī)構(gòu)5依次按照順序呈一條直線 的設(shè)置在一支撐板上，所述支撐板采用所述升降組件6支撐設(shè)置在所述支架1上，所述升降 組件6上連接有升降手輪7,所述支撐板與所述支架1之間還對(duì)稱設(shè)置有四個(gè)導(dǎo)向件8,所述 渦流探頭3和打標(biāo)機(jī)構(gòu)5均與所述工控計(jì)算機(jī)11連接，靠近渦流探頭的進(jìn)線端還設(shè)置有測(cè)速 傳感器10,所述測(cè)速傳感器10與所述工控計(jì)算機(jī)11連接。
[0031] 渦流探頭3采用穿過(guò)式線圈用來(lái)檢測(cè)金屬線材，且線圈的內(nèi)徑略大于被檢物件;所 述夾緊機(jī)構(gòu)采用輥輪式夾緊機(jī)構(gòu)，所述工控計(jì)算機(jī)11上還連接有自動(dòng)化擴(kuò)展模塊12。所述 渦流探頭與所述工控計(jì)算機(jī)之間依次連接設(shè)置有前置放大相敏檢波器、平衡濾波器、數(shù)字 式相位旋轉(zhuǎn)器和可調(diào)增益放大器，所述工控計(jì)算機(jī)上設(shè)置有鍵盤、顯示器、喇叭、報(bào)警輸出 器和延時(shí)打標(biāo)器。
[0032] 使用該檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè)的方法的流程圖如附圖1所示。首先，開(kāi)始運(yùn)行后，放線 機(jī)可以在以V=l-6m/s速度之間任意恒定速度放線;之后進(jìn)入水箱用拉拔模具將線材進(jìn)行 拉拔變形，線材直徑范圍Φ I. 〇- Φ 4. Omm之間;拉拔后的線材進(jìn)入超聲波清洗裝置去除表面 油污，超聲波震板3kw，水溫控制在55~60°C之間，清水每天更換一次，清洗線總長(zhǎng)8米;清洗 后的線材進(jìn)入氣吹風(fēng)干系統(tǒng)去除水分，風(fēng)壓保持在30-35Kpa，風(fēng)槍內(nèi)溫度在70~75°C之間； 潔凈干燥的線材進(jìn)入渦流探頭，渦流探頭以30_35Khz的頻率對(duì)線材進(jìn)行探測(cè)；再進(jìn)入激光 系統(tǒng)測(cè)量線材直徑，線徑尺寸在儀表實(shí)時(shí)顯示，激光掃描頻率為l_2Khz，之后進(jìn)入缺陷標(biāo)記 系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)記;最后到收線機(jī)收線完成全部在線監(jiān)測(cè)的過(guò)程。
[0033] 實(shí)施例
[0034]以直徑Φ 2.17的鋁合金線材ER5356在線監(jiān)測(cè)過(guò)程為例。系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行后，放線機(jī) 可以在以V = 4m/s速度之間恒定速度放線；之后進(jìn)入水箱用Φ 2.028的普通聚晶模拉拔模 具將線材進(jìn)行拉伸變形，從直徑Φ 2.17拉拔到Φ 2.0;拉拔后的線材進(jìn)入超聲波清洗裝置去 除表面油污，超聲波震板3kw，水溫控制在58°C，清水為當(dāng)天早晨新?lián)Q;清洗后的線材進(jìn)入氣 吹風(fēng)干系統(tǒng)去除水分，風(fēng)壓保持在32Kpa，風(fēng)槍內(nèi)溫度在73°C ;風(fēng)干后潔凈干燥的線材進(jìn)入 渦流探頭，渦流探頭以32Khz的頻率對(duì)線材進(jìn)行探測(cè);再進(jìn)入激光系統(tǒng)測(cè)量線材直徑，線徑 尺寸在儀表實(shí)時(shí)顯示，激光掃描頻率為1.5Khz。檢測(cè)過(guò)程中，該批線材發(fā)現(xiàn)兩處缺陷，缺陷 標(biāo)記系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)記見(jiàn)附圖4和附圖5;最后到收線機(jī)收線完成該批次在線檢測(cè)。
[0035] 線材與探頭的間隙的變換及線材在拉拔過(guò)程中的抖動(dòng)都會(huì)形成干擾信號(hào)進(jìn)入系 統(tǒng)。所以在系統(tǒng)減震機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上，信號(hào)算法上也進(jìn)行了濾波處理。應(yīng)用極限思想，對(duì)一個(gè)客 觀物體進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)測(cè)量次數(shù)無(wú)數(shù)多次時(shí)，測(cè)量結(jié)果的平均值即為真實(shí)值?；谠撍枷?，為 了對(duì)缺陷準(zhǔn)確無(wú)誤的探測(cè)，將探測(cè)信號(hào)不斷累加平均。對(duì)同一缺陷信號(hào)進(jìn)行N次的數(shù)據(jù)測(cè)量 并采集，對(duì)N次的數(shù)據(jù)累加后平均。算法表達(dá)式如下
（式M)
[0036] 上述表達(dá)式中N為單個(gè)探測(cè)點(diǎn)采集點(diǎn)數(shù)，m為每個(gè)點(diǎn)總共采集的次數(shù)，累計(jì)相加后 濾波后計(jì)算出的值就是多次掃描數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的均值。
[0037] 本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)金屬線材加工過(guò)程中表面質(zhì)量在線檢測(cè)，是該領(lǐng)域內(nèi)首創(chuàng)。 傳統(tǒng)的金屬線材加工過(guò)程中，質(zhì)量控制及判斷主要是關(guān)鍵工序后抽樣檢測(cè)，人工測(cè)量或成 品做焊接性能評(píng)定。上述方式檢驗(yàn)效率低，可靠性差，受環(huán)境及人為主觀影響大，難以直觀 評(píng)定。其次，檢驗(yàn)結(jié)果滯后，難以及時(shí)反饋生產(chǎn)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題時(shí)已成批產(chǎn)出，造成批量 浪費(fèi)。該發(fā)明方法可以有效避免上述檢測(cè)方法的各種弊端，能夠在生產(chǎn)的同時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)金 屬線材表面缺陷，大幅提尚金屬線材檢測(cè)的效率和準(zhǔn)確性。
[0038] 以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型，而并非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和 變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實(shí)用新型的范疇，本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng) 由權(quán)利要求限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種金屬線材表面缺陷在線檢測(cè)裝置，其特征在于，其包括支架、夾緊機(jī)構(gòu)、渦流探 頭、激光探頭、打標(biāo)機(jī)構(gòu)、升降組件、升降手輪、導(dǎo)向件和工控計(jì)算機(jī)，其中，所述夾緊機(jī)構(gòu)、 渦流探頭、激光探頭、打標(biāo)機(jī)構(gòu)依次按照順序呈一條直線的設(shè)置在一支撐板上，所述支撐板 采用所述升降組件支撐設(shè)置在所述支架上，所述升降組件上連接有升降手輪，所述支撐板 與所述支架之間還對(duì)稱設(shè)置有四個(gè)導(dǎo)向件，所述渦流探頭和打標(biāo)機(jī)構(gòu)均與所述工控計(jì)算機(jī) 連接，靠近渦流探頭的進(jìn)線端還設(shè)置有測(cè)速傳感器，所述測(cè)速傳感器與所述工控計(jì)算機(jī)連 接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬線材表面缺陷在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述渦流 探頭采用穿過(guò)式線圈用來(lái)檢測(cè)金屬線材，且線圈的內(nèi)徑略大于被檢物件;所述夾緊機(jī)構(gòu)采 用輥輪式夾緊機(jī)構(gòu)，所述工控計(jì)算機(jī)上還連接有自動(dòng)化擴(kuò)展模塊。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬線材表面缺陷在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述渦流 探頭與所述工控計(jì)算機(jī)之間依次連接設(shè)置有前置放大相敏檢波器、平衡濾波器、數(shù)字式相 位旋轉(zhuǎn)器和可調(diào)增益放大器，所述工控計(jì)算機(jī)上設(shè)置有鍵盤、顯示器、喇叭、報(bào)警輸出器和 延時(shí)打標(biāo)器。
【文檔編號(hào)】G01N27/90GK205426851SQ201521075054
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年12月21日
【發(fā)明人】高世鷹, 倪培君, 王東, 張登峰, 喬波, 劉春蘭, 李庭, 薛建芳, 周喜順, 鄭宏偉, 呂文利, 雷燕, 趙春蕾, 鄔福寶, 張文波, 張建林, 王強(qiáng), 崔元元
【申請(qǐng)人】中國(guó)兵器工業(yè)第五二研究所