CN107219298A - 荧光磁粉缺陷成像检测中的工件对中装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种荧光磁粉缺陷成像检测中的工件对中装置及方法，对中装置包括第一平面电极、第二平面电极、第一磁性底座、第二磁性底座、第一升降平台、第二升降平台、旋转运动机构、第一延长垫块、第二延长垫块、垂直激光投线仪和水平激光投线仪；激光投线仪用于生成水平和垂直方向的投影线；磁性底座用于辅助放置待检工件；升降平台用于调整工件垂直高度；专用延长垫块用于固定待检工件两端，并提供能与激光线对应的实体刻度线。本发明可应用于荧光磁粉缺陷成像检测***中，解决传统荧光磁粉检测设备因无法对工件对中夹持造成图像偏移、降低测量精度的问题；本发明适用于不同类型的工件，具有简明直观、实用快速、操作方便的特点。
Description
技术领域
本发明涉及磁粉无损检测技术，具体涉及一种荧光磁粉缺陷成像检测中的工件对中装置及方法。
背景技术
在荧光磁粉缺陷成像检测***中，工业相机对夹持在平面电极上的待检工件进行图像采集，以便实现工件表面缺陷的识别和测量。
荧光磁粉缺陷成像检测***对工件缺陷的判别是以图像为基础的，工件对中夹持情况与所采集的图像失真与否有直接关系，即：如果工件不能夹持的对中，一方面会由于其不居中造成工件两边的光照强度不一致，影响图像亮度均匀性；另一方面，由于透视原理，工件倾斜造成图像的倾斜失真，影响测量精度。当工件对中情况很差时，甚至有可能使工件超出相机视场范围，无法采集完整图像。
由于传统荧光磁粉探伤通过肉眼观察检测、无需工件完全夹持对中。而荧光磁粉缺陷成像检测***尚未普及，目前没有适用于该***工件对中的相关装置及方法。
根据GBT15822-1995磁粉探伤方法9.2.1.5所述，试件必须与电极接触良好，否则可能烧损试件，必要时放上导电衬垫。现有的对中方法，如发明专利CN103454341A，利用机械摆臂、滑轮导杆及传动结构对被检工件自动找中，其缺点是只适用于圆形回转工件，无法对截面为长方形的工件对中，并且装置的硬件成本较高，安装繁琐。又如发明专利CN103439403A，利用带弹性卡爪的环形夹头夹持异形工件，其缺点是没有空间安装导电衬垫，并且环形夹头只能与长方形零件多点接触，磁化通电时会产生电弧，损害工件表面。
发明内容
本发明的目的在于提供一种荧光磁粉缺陷成像检测中的工件对中装置及方法，以解决该***中，因无法对中夹持工件造成图像偏移、降低测量精度的问题。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种荧光磁粉缺陷成像检测中的工件对中装置，其特征在于，包括第一平面电极、第二平面电极、第一磁性底座、第二磁性底座、第一升降平台、第二升降平台、旋转运动机构、第一延长垫块、第二延长垫块、垂直激光投线仪和水平激光投线仪；
第一平面电极和第二平面电极分别设置在待检工件两侧，并且能够同步旋转；旋转运动机构用于带动第二平面电极旋转以及沿待检工件轴向移动，以便夹持待检工件；第一磁性底座和第二磁性底座分别水平设置于第一升降平台和第二升降平台上，随着升降平台同步升降垂直高度；第一专用延长垫块和第二专用延长垫块分别设置在待检工件的左右两侧，并且分别设置在第一磁性底座和第二磁性底座上；水平激光投线仪与第一平面电极旋转轴在同一水平面上，用于生成水平方向投影线，垂直激光投线仪位于第一平面电极旋转轴的垂直正上方，用于生成垂直方向的投影线。
一种荧光磁粉缺陷成像检测中的工件对中方法，包括以下步骤：
步骤1，垂直激光投线仪安装于磁粉探伤机旋转轴的正上方，激光线垂直向下投射，且投影线经过第一平面电极的旋转轴；调节垂直激光投线仪的投射角度，使其投影范围包含探伤机的工作范围；水平激光投线仪安装于磁粉探伤机旋转轴的正前方，激光线水平向后投影，且投影线经过第一平面电极的旋转轴；调节水平激光投线仪的投射角度，使其投影范围包含探伤机的工作范围；
步骤2，第一升降平台水平放置在第一平面电极旋转轴下方，将磁性底座吸附在第一升降平台上，且磁性底座的V型槽线与旋转轴线平行；第二升降平台水平放置在第二平面电极旋转轴下方，将磁性底座吸附在第二升降平台上，且磁性底座的V型槽线与旋转轴线平行；
步骤3，将待检工件左右两端装配上第一延长垫块和第二延长垫块；
步骤4，将第一延长垫块架设在第一磁性底座的V型槽上，第二延长垫块架设在第二磁性底座的V型槽上，通过分别调节第一升降平台、第二升降平台的高度，旋转待检工件角度，使两个延长垫块上的一条刻线和水平激光投线重合；前后移动水平升降台，使专用延长垫块上的另一条相邻刻线与垂直激光投线重合；此时第一专用延长垫块的中心轴、第二专用延长垫块的中心轴与第一平面电极的旋转轴、第二平面电极的旋转轴共线，即待检工件的中心轴与第一平面电极、第二平面电极的旋转轴共线，对中操作完成；
步骤5，移动旋转运动机构，直至将待检工件夹紧；
步骤6，将第一磁性底座、第二磁性底座、第一升降平台和第二升降平台撤出工作区域。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明解决了在荧光磁粉缺陷成像检测***中，因无法对中夹持工件造成图像偏移、降低测量精度的问题；与传统的机械结构对中夹持相比，本发明不改变工件与平面电极的接触面积，在通电磁化的流程中不影响工件的磁化效果，不会因为局部电流大、接触面小导致打火花，保证了操作人员的安全；(2)本发明采用水平激光投线仪和垂直激光投线仪产生的投线，为对中提供了水平基准和垂直基准，增强了***的准确性；(3)本发明采用第一专用延长垫块和第二专用延长垫块为没有参考线的待检工件提供了参考刻度线，使之于激光的投线对应，并且可适用于不同类型的工件，增强了***的通用性；(4)发明采用第一升降平台和第二升降平台、第一磁性底座和第二磁性底座的协调配合，为调整待检工件的位置提供了便利，增强了***的快捷性。
附图说明
图1是本发明荧光磁粉缺陷成像检测中的工件对中装置结构图。
图2是激光投线仪照射侧视图。
图3是长方体工件专用延长垫块结构图。
图4是长方体工件与专用延长垫块组装示意图。
图5是塔形件工件与专用延长垫块组装示意图。
图6是圆形工件与专用延长垫块组装示意图。
具体实施方式
结合图1、图2，一种荧光磁粉缺陷成像检测中的工件对中装置，包括第一平面电极1、第二平面电极11、第一磁性底座2、第二磁性底座6、第一升降平台3、第二升降平台5、旋转运动机构12、第一延长垫块7、第二延长垫块10、垂直激光投线仪9和水平激光投线仪4；
第一平面电极1和第二平面电极11分别位于待检工件8两侧，并且能够同步旋转；旋转运动机构12用于带动第二平面电极11旋转以及沿待检工件8轴向移动，以便夹持待检工件8；第一磁性底座2和第二磁性底座6分别水平设置于第一升降平台3和第二升降平台5上，并且随着升降平台同步升降垂直高度；第一专用延长垫块7和第二专用延长垫块10分别设置在待检工件8的左右两侧，并且分别设置在第一磁性底座2和第二磁性底座6上；水平激光投线仪4与第一平面电极1旋转轴在同一水平面上，用于生成水平方向投影线，垂直激光投线仪9位于第一平面电极1旋转轴的垂直正上方，用于生成垂直方向的投影线。第一升降平台3和第二升降平台5均设置在基座13上。
进一步的，第一延长垫块7和第二延长垫块10为长方体延长垫块、圆柱延长垫块或塔形件延长垫块。图3是为长方体工件专用延长垫块结构图，图4是长方体工件8与专用延长垫块组装示意图。图5是塔形件工件与专用延长垫块组装示意图，其中14是塔型件第一专用延长垫块，15是塔型工件，16是塔型件第二专用延长垫块；图6是圆形工件与专用延长垫块组装示意图，其中，17是圆形第一专用延长垫块，18是圆形工件，19是圆形第二专用延长垫块。
进一步的，第一延长垫块7和第二延长垫块10的个数均为一个以上。
进一步的，如图3所示，第一延长垫块7和第二延长垫块10设置有与待检工件8截面相同形状的凹槽20，第一延长垫块7和第二延长垫块10侧面设置有呈90°均匀分布的刻度线，分别为第一刻线21、第二刻线22、第三刻线23、第四刻线24。
一种基于荧光磁粉缺陷成像检测中的工件对中装置的对中方法，包括以下步骤：
步骤1，垂直激光投线仪9安装于磁粉探伤机旋转轴的正上方，激光线垂直向下投射，且投影线经过第一平面电极1的旋转轴；调节垂直激光投线仪9的投射角度，使其投影范围包含探伤机的工作范围；水平激光投线仪4安装于磁粉探伤机旋转轴的正前方，激光线水平向后投影，且投影线经过第一平面电极1的旋转轴；调节水平激光投线仪4的投射角度，使其投影范围包含探伤机的工作范围；
步骤2，第一升降平台3水平放置在第一平面电极1旋转轴下方，将磁性底座2吸附在第一升降平台3上，且磁性底座的V型槽线与旋转轴线平行；第二升降平台5水平放置在第二平面电极11旋转轴下方，将磁性底座6吸附在第二升降平台5上，且磁性底座的V型槽线与旋转轴线平行；
步骤3，将待检工件8左右两端装配上第一延长垫块7和第二延长垫块10；
步骤4，将第一延长垫块7架设在第一磁性底座2的V型槽上，第二延长垫块10架设在第二磁性底座6的V型槽上，通过分别调节第一升降平台3、第二升降平台5的高度，旋转待检工件8角度，使两个延长垫块的第一刻线21和水平激光投线重合；前后移动水平升降台，使专用延长垫块上的第二刻线22与垂直激光投线重合；此时第一专用延长垫块7的中心轴、第二专用延长垫块10的中心轴与第一平面电极1的旋转轴、第二平面电极11的旋转轴共线，即待检工件8的中心轴与第一平面电极1、第二平面电极11的旋转轴共线，对中操作完成；
步骤5，操作磁粉探伤设备，将旋转运动机构12左移，直至将待检工件8夹紧；
步骤6，将第一磁性底座2、第二磁性底座6、第一升降平台3和第二升降平台5撤出工作区域。
为了详细说明本发明的技术内容，实现目的及效果，下面结合实施例并配合附图进行详细说明。
实施例
如图1、图2所示，一种荧光磁粉缺陷成像检测中的工件对中装置，包括装置第一平面电极1、第一磁性底座2、第一升降平台3、第二升降平台5、第二磁性底座6、待检工件8、第二平面电极11、旋转运动机构12。其中第一平面电极1和第二平面电极11分别位于待检工件8左右两侧，并且能够同步旋转；旋转运动机构12可带动第二平面电极11旋转和水平左右移动，以便夹持待检工件8；第一磁性底座2和第二磁性底座6分别水平安放于第一升降平台3和第二升降平台5上，并且随着升降平台同步升降垂直高度。
第一专用延长垫块7和第二专用延长垫块10分别安装在待检工件8的左右两侧，并且第一专用延长垫块7安放在第一磁性底座2上、第二专用延长垫块10安放在第二磁性底座6上；水平激光投线仪4安装于第一平面电极1的旋转轴的水平正前方、垂直激光投线仪9安装于第一平面电极1的旋转轴的垂直正上方。专用延长垫块包含但不仅限于长方体专用延长垫块、圆柱专用延长垫块、塔形件专用延长垫块，各专用延长垫块个数包含但不仅限于2个，分别安装与待检工件8的左右两端。专用延长垫块含有与待检工件8截面相同形状的凹槽，个数包含但不仅限于1个；专用延长垫块侧面有呈90°均匀分布的刻度线。
本实施例中，垂直激光投线仪9的型号为KYL650N100-22110，红色激光波长650nm，投射线长可达12米。将其安装于第一平面电极1的旋转轴的垂直正上方。水平激光投线仪4采用相同型号，安装于第一平面电极1的旋转轴的水平正前方。第一升降平台3和第二升降平台5为不锈钢材质，台面尺寸200mm×200mm，升降范围100mm～370mm，安装于第一平面电极1的旋转轴的垂直正下方。第一磁性底座2和第二磁性底座6型号为12KA，磁体材料为稀永磁，外部尺寸124mm×60mm×74mm，槽宽38mm，槽深18mm。长方体第一专用延长垫块7材料为不锈钢，外径55mm，刻度槽宽1.5mm，深度1mm，长度250mm，分别安放在第一升降平台3和第二升降平台5上；长方体第二专用延长垫块150材料为不锈钢，外径55mm，刻度槽宽1.5mm，深度1mm，长度150mm，装配与待检工件8一端。旋转运动机构12由110BYG350B三相混合式步进电机带动旋转，采用TMX00三相混合式步进电机驱动器同步驱动。
下面结合含有多层台阶结构的塔形类工件的检测流程对本发明的工作过程进行说明，工作环境必须为暗室，检测流程如下：
步骤1：垂直激光投线仪9安装于磁粉探伤机旋转轴的正上方1500mm处，激光线垂直向下投射，且投影线经过第一平面电极1的旋转轴。调节垂直激光投线仪9的投射角度，使其投影范围包含探伤机的工作范围0～2000mm。水平激光投线仪4安装于磁粉探伤机旋转轴的正前方800mm处，激光线水平向后投影，且投影线经过第一平面电极1的旋转轴。调节水平激光投线仪4的投射角度，使其投影范围包含探伤机的工作范围0～2000mm。
步骤2：第一升降平台3水平放置与探伤机旋转轴下方40mm处，靠近第一平面电极1。把磁性底座2吸附在第一升降平台3上，且磁性底座的V型槽线与旋转轴线平行。第二升降平台5水平放置与探伤机旋转轴下方40mm处，靠近第二平面电极11。把磁性底座6吸附在第二升降平台5上，且磁性底座的V型槽线与旋转轴线平行。
步骤3：将长方体工件8两头套上长方体工件第一专用延长垫块7和长方体工件第二专用延长垫块10。每个专用延长垫块由是一个圆柱加工而成，圆柱截面有凹槽20，凹槽形状与工件两头截面形状相同，且加工时保证凹槽截面的几何中心与圆柱截面的圆心重和。圆柱体侧面有四条刻线，分别是第一刻线21、第二刻线22、第三刻线23、第四刻线24，刻线是圆柱体的母线，在圆柱侧面展开图上等间距分布，从圆柱截面来看，这四条刻线呈90度分布。
步骤4：将两个专用延长垫块7和10分别架设在第一磁性底座2和第二磁性底座6的V型槽上，通过分别调节升降台的高度(范围100mm内)、旋转工件角度(范围45°内)，使专用延长垫块的第一刻线21和水平激光投线重合。前后移动水平升降台(范围100mm内)，使专用延长垫块上的第二刻线22与垂直激光投线重合。此时第一专用延长垫块7、第二专用延长垫块10的中心轴与第一平面电极1、第二平面电极11的旋转轴共线，即待检工件8的中心轴与第一平面电极1、第二平面电极11的旋转轴共线。对中操作完成。
步骤5：操作磁粉探伤设备，将旋转运动机构12左移，直至待检工件8夹紧。
步骤6：把磁性底座2、磁性底座6和第一升降平台3、第二升降平台5撤出工作区域。
结果如下：
相机采集一张轴类工件的侧表面缺陷图像，图像像素为1628×1236，以图像左上角点为原点，水平向右为X轴正向，垂直向下为Y轴正向建立坐标系。在相同的X轴坐标下取工件上下边沿的Y坐标，求平均值即可得到工件的中心轴上一点的坐标，该坐标与图像的水平中心轴的偏差即为对中偏差。对中偏差与Y轴所有像素点个数的比为对中偏差率。实验结果如表1所示。
表1
| X坐标(pixl) | 0 | 203 | 406 | 609 | 812 | 1015 | 1218 | 1421 | 1624 |
| 上边沿Y坐标(pixl) | 488 | 487 | 485 | 484 | 482 | 483 | 482 | 484 | 485 |
| 下边沿Y坐标(pixl) | 717 | 717 | 717 | 717 | 716 | 716 | 716 | 716 | 716 |
| 对中偏差(pixl) | 15.5 | 16 | 17 | 17.5 | 19 | 18.5 | 19 | 18 | 17.5 |
| 对中偏差率 | 1.25％ | 1.29％ | 1.37％ | 1.41％ | 1.54％ | 1.49％ | 1.54％ | 1.45％ | 1.41％ |
由表1数据表明，使用该装置及方法对中后的最大对中偏差率为1.54％，可满足***的要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种荧光磁粉缺陷成像检测中的工件对中装置，其特征在于，包括第一平面电极(1)、第二平面电极(11)、第一磁性底座(2)、第二磁性底座(6)、第一升降平台(3)、第二升降平台(5)、旋转运动机构(12)、第一延长垫块(7)、第二延长垫块(10)、垂直激光投线仪(9)和水平激光投线仪(4)；
第一平面电极(1)和第二平面电极(11)分别设置在待检工件(8)两侧，并且能够同步旋转；旋转运动机构(12)用于带动第二平面电极(11)旋转以及沿待检工件(8)轴向移动，以便夹持待检工件(8)；第一磁性底座(2)和第二磁性底座(6)分别水平设置于第一升降平台(3)和第二升降平台(5)上，随着升降平台同步升降垂直高度；第一专用延长垫块(7)和第二专用延长垫块(10)分别设置在待检工件(8)的左右两侧，并且分别设置在第一磁性底座(2)和第二磁性底座(6)上；水平激光投线仪(4)与第一平面电极(1)旋转轴在同一水平面上，用于生成水平方向投影线，垂直激光投线仪(9)位于第一平面电极(1)旋转轴的垂直正上方，用于生成垂直方向的投影线。
2.根据权利要求1所述的荧光磁粉缺陷成像检测中的工件对中装置，其特征在于，第一延长垫块(7)和第二延长垫块(10)为长方体延长垫块、圆柱延长垫块或塔形件延长垫块。
3.根据权利要求2所述的荧光磁粉缺陷成像检测中的工件对中装置，其特征在于，第一延长垫块(7)和第二延长垫块(10)的个数均为一个以上。
4.根据权利要求2所述的荧光磁粉缺陷成像检测中的工件对中装置，其特征在于，第一延长垫块(7)和第二延长垫块(10)设置有与待检工件(8)截面相同形状的凹槽。
5.根据权利要求2、3、或4所述的荧光磁粉缺陷成像检测中的工件对中装置，其特征在于，第一延长垫块(7)和第二延长垫块(10)侧面设置有呈90°均匀分布的刻度线。
6.一种基于权利要求5所述荧光磁粉缺陷成像检测中的工件对中装置的对中方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，垂直激光投线仪(9)安装于磁粉探伤机旋转轴的正上方，激光线垂直向下投射，且投影线经过第一平面电极(1)的旋转轴；调节垂直激光投线仪(9)的投射角度，使其投影范围包含探伤机的工作范围；水平激光投线仪(4)安装于磁粉探伤机旋转轴的正前方，激光线水平向后投影，且投影线经过第一平面电极(1)的旋转轴；调节水平激光投线仪(4)的投射角度，使其投影范围包含探伤机的工作范围；
步骤2，第一升降平台(3)水平放置在第一平面电极(1)旋转轴下方，将磁性底座(2)吸附在第一升降平台(3)上，且磁性底座的V型槽线与旋转轴线平行；第二升降平台(5)水平放置在第二平面电极(11)旋转轴下方，将磁性底座(6)吸附在第二升降平台(5)上，且磁性底座的V型槽线与旋转轴线平行；
步骤3，将待检工件(8)左右两端装配上第一延长垫块(7)和第二延长垫块(10)；
步骤4，将第一延长垫块(7)架设在第一磁性底座(2)的V型槽上，第二延长垫块(10)架设在第二磁性底座(6)的V型槽上，通过分别调节第一升降平台(3)、第二升降平台(5)的高度，旋转待检工件(8)角度，使两个延长垫块上的一条刻线和水平激光投线重合；前后移动水平升降台，使专用延长垫块上的另一条相邻刻线与垂直激光投线重合；此时第一专用延长垫块(7)的中心轴、第二专用延长垫块(10)的中心轴与第一平面电极(1)的旋转轴、第二平面电极(11)的旋转轴共线，即待检工件(8)的中心轴与第一平面电极(1)、第二平面电极(11)的旋转轴共线，对中操作完成；
步骤5，移动旋转运动机构(12)，直至将待检工件(8)夹紧；
步骤6，将第一磁性底座(2)、第二磁性底座(6)、第一升降平台(3)和第二升降平台(5)撤出工作区域。
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