CN110095527A - 一种流水线上荧光磁粉探伤自动化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种流水线上荧光磁粉探伤自动化装置及方法，属于自动探伤技术领域。包括表面裂纹检测装置(1)、检测装置支撑座(2)、第一电源电缆(3)、第一通信电缆(4)、激光测距仪(5)、激光测距仪支撑座(6)、第二电源电缆(7)、第二通信电缆(8)、机器人(9)、机器人支撑座(10)、书写笔(11)、第三电源电缆(12)、第三通信电缆(13)、工控机(14)、工控机支撑座(15)、电源电缆(16)。优点在于，解决了只能检测mm量级以上宽度的裂纹，对于亚mm量级宽度的裂纹无能为力的问题。实现了流水线宽度低至亚mm量级裂纹的自动检测和自动标记；并且，使用方便，成本合理。
Description
技术领域
本发明属于自动探伤技术领域，特别提供了一种流水线上荧光磁粉探伤自动化装置及方法。
背景技术
荧光磁粉探伤作为检测铁磁性工件表面裂纹的一种常用方法，在钢铁、化工、航天、汽车、船舶等行业得到了广泛的应用。流水线上工件荧光磁粉探伤的工艺流程是：将工件放置在辊道上使工件不断移动；当工件经过荧光磁粉添加区时，荧光磁粉会添加到工件表面上；当工件移动到磁场施加区，磁场会施加到工件上以使磁粉富集在各个裂纹周围；当工件移动到紫外灯照射区时，如果工件表面存在裂纹，裂纹会从背景中凸显而被检测出来；在裂纹附近添加标记以便后续操作。
现有流水线上的荧光磁粉探伤技术主要有半自动化和全自动法两种。
对于半自动法，工件的运动、磁粉的添加、磁场的施加是靠人工操作机电设备来进行的。但是表面是否存在裂纹的判定、以及裂纹的标记(比如试用粉笔在裂纹周围画圈)还是通过人工进行。这在锻钢磁粉探伤工厂比较常见。
对于全自动法(T Nishimine,O Tsuyama,T Tanaka,H Fujiwara.Automaticmagnetic particle testing system for square billets[C],IEEE IndustryApplications Conference,1995,2:1585-1590.)，整个工艺流程自动运行，特别是表面是否存在裂纹的判定、以及裂纹的标记都使用自动设备自动进行。这里，裂纹的判断和标记方法是：在工件连续运行过程中，使用相机对工件表面拍照获得图像，然后对图像进行分析，并判断其中是否有裂纹，如果有裂纹确定裂纹的位置，然后驱动自动标记装置在工件上标记。
半自动法的优点是在利用机电设备减轻人的劳动的基础上，充分利用人的能动性，不足是：人工操作会因工序繁多而容易疲劳，特别是人眼长时间在暗室微弱光下看微小裂纹容易引起视觉疲劳；另外人体长时间靠近紫外灯，会接受大量紫外线辐射。
现有全自动法的优点是充分利用机电减轻人的劳动，工作效率高，但不足是：工件连续运动造成的图像模糊会使得微小裂纹难以测得，比如文献(T Nishimine,O Tsuyama,TTanaka,H Fujiwara.Automatic magnetic particle testing system for squarebillets[C],IEEE Industry Applications Conference,1995,2:1585-1590.)中工件的运行速度为14m/min，造成的图像模糊宽度为0.23mm的N倍(其中N为相机曝光时间除以1ms的倍数)，考虑在现场荧光比较暗，曝光时间至少为数ms到数百ms，那么这种方式只能检测mm量级以上宽度的裂纹，对于亚mm量级宽度的裂纹无能为力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种荧光磁粉探伤自动化流程装置及方法；解决了只能检测mm量级以上宽度的裂纹，对于亚mm量级宽度的裂纹无能为力的问题。实现了流水线宽度低至亚mm量级裂纹的自动检测和自动标记。
本发明的主要思想是：通过机电装置实现工件在辊道上的间歇连续运行并保证准确定位，即运行一定距离后停下来一定时间，再运行一定距离停下来一定时间，依次类推；这样能保证表面裂纹检测装置在工件停止期内实现对工件表面的清晰拍照，以及照片之间空间位置的准确衔接，同时使自动标记装置能准确定位到裂纹处进行标记。
本发明的装置包括表面裂纹检测装置1、检测装置支撑座2、第一电源电缆3、第一通信电缆4、激光测距仪5、激光测距仪支撑座6、第二电源电缆7、第二通信电缆8、机器人9、机器人支撑座10、书写笔11、第三电源电缆12、第三通信电缆13、工控机14、工控机支撑座15、电源电缆16。
表面裂纹检测装置1和检测装置支撑座2通过螺纹连接，表面裂纹检测装置1通过第三电源电缆12连接到250V10A交流电源上；
激光测距仪5和激光测距仪支撑座6通过螺栓连接，激光测距仪5通过电源电缆7连接到250V10A交流电源上；
机器人9和机器人支撑座10通过螺栓连接；书写笔11和机器人9的手臂末端通过圆孔配合在一起，机器人9通过第三电源电缆12连接到250V10A交流电源上；
工控机14和工控机支撑座15通过螺栓连接；工控机14通过电源电缆16连接到250V10A交流电源上；
表面裂纹检测装置1、激光测距仪5、机器人9分别通过第一通信电缆4、第二通信电缆8、第三通信电缆13和工控机14连接；工控机14上运行有测控软件，以实现工件表面裂纹的自动检测和标记。
和本发明相关，但不属于本发明的部件还有工件17、辊道18，以及工件加磁设备19和工件清洗设备20。在本发明中，工件加磁设备和工件表面清洗设备默认处于自动运行状态。
本发明所述的方法如下：
1、按图连接好本发明装置并将工件17放置在辊道18上，进行如下调整和配置：
(1)使辊道18带动工件17从左向右移动，直到工件17的右端运行到表面裂纹检测装置1的视场范围内为止；调整表面裂纹检测装置1的位置姿态，使其镜头光轴和工件17的表面垂直且相距设定距离(为0.3～0.8m的固定值)，并且所拍工件表面照片的上下沿都落在图像内；调整激光测距仪5的位置姿态，使它所发光点位于工件端部中心且能测量工件17相对于激光测距仪5的距离；调整机器人9的位置姿态，使书写笔11的书写范围能覆盖相机所拍摄工件区域；
(2)使辊道18带动工件17左右移动直到工件右端部的竖边线恰好位于相机视场的右边缘，记录下激光测距仪5的数值，此为工件的第1个测量位。此参数为工控机14的一个运行参数；
(3)在工件上相应于相机左竖直边线的地方做标记，测量出此标记和工件右端部的距离，此位工件等间隔运行距离，此参数为工控机14的另一个运行参数；
(4)将工件17回退到远离此初始位置制定距离的地方；
2、使工控机14驱动各装置按如下方式自动运行：
(1)使辊道18带动工件17运行，直到激光测距仪5检测到工件17运行到工件的第1个测量位；
(2)使表面裂纹检测装置1检测第1个测量位所对应工件表面的裂纹；如果有裂纹，记录裂纹中心的坐标和裂纹的覆盖圆半径；
(3)使辊道18带动工件17运行，直到激光测距仪5检测到工件17运行了一个等间隔运行距离；
(4)如果有某个包含裂纹的工件表面区域进入机器人9的绘图覆盖范围，则按相应裂纹坐标和覆盖圆半径进行标记；
(5)重复步骤(2)和(3)直到工件的所有表面全部测完且做好标记。
本发明的优点在于，使用方便，成本合理。
附图说明
图1为本发明的装置结构图。其中：表面裂纹检测装置1、检测装置支撑座2、第一电源电缆3、第一通信电缆4、激光测距仪5、激光测距仪支撑座6、第二电源电缆7、第二通信电缆8、机器人9、机器人支撑座10、书写笔11、第三电源电缆12、第三通信电缆13、工控机14、工控机支撑座15、电源电缆16；
图2为本发明所述测控软件，其中圆圈是对裂纹所作标记，圈内曲线为所检测裂纹；
具体实施方式
本发明的装置包括表面裂纹检测装置1、检测装置支撑座2、第一电源电缆3、第一通信电缆4、激光测距仪5、激光测距仪支撑座6、第二电源电缆7、第二通信电缆8、机器人9、机器人支撑座10、书写笔11、第三电源电缆12、第三通信电缆13、工控机14、工控机支撑座15、电源电缆16。
表面裂纹检测装置1和检测装置支撑座2通过螺纹连接，表面裂纹检测装置1通过第三电源电缆12连接到250V10A交流电源上；
激光测距仪5和激光测距仪支撑座6通过螺栓连接，激光测距仪5通过电源电缆7连接到250V10A交流电源上；
机器人9和机器人支撑座10通过螺栓连接；书写笔11和机器人9的手臂末端通过圆孔配合在一起，机器人9通过第三电源电缆12连接到250V10A交流电源上；
工控机14和工控机支撑座15通过螺栓连接；工控机14通过电源电缆16连接到250V10A交流电源上；
表面裂纹检测装置1、激光测距仪5、机器人9分别通过第一通信电缆4、第二通信电缆8、第三通信电缆13和工控机14连接；工控机14上运行有测控软件，以实现工件表面裂纹的自动检测和标记。
如图1所示，围绕工件17和辊道18及相关装置，按本发明所述装置准备好各装置及连接。其中工件17为2m长方截面锻钢，截面尺寸140mm*140mm，辊道18、工件加磁设备19、工件清洗设备20按锻钢磁粉探伤检测工厂的现有设备配备；
表面裂纹检测装置1按“一种荧光磁粉探伤在线检测装置,2018.05.09，中国，ZL201820689967.9”选定。
机器人9和书写笔11选择Snake-I型机械臂及所带书写笔；激光测距仪5选DT50激光位移传感装置；工控机选择带2个千兆网网口和4～20mA信号采集单元的Aicter 4U工控机，通信电缆4和通信电缆8选用工业用六类网线，通信电缆13选用3芯、芯径1.8mm的20m带屏蔽电缆，电源电缆3、电源电缆8、电源电缆12选择工业用3m长三芯250V10A交流电源电缆；
按本发明所述方法对装置进行调整和配置。
(1)使辊道18带动工件17从左向右移动，直到工件17的右端运行到表面裂纹检测装置1的视场范围内为止；调整表面裂纹检测装置1的位置姿态，使其镜头光轴和工件17的表面垂直且相距0.5m，并且所拍工件表面照片的上下沿都落在图像内；调整激光测距仪5的位置姿态，使它所发光点位于工件端部中心且能测量工件17相对于激光测距仪5的距离；调整机器人9的位置姿态，使书写笔11的书写范围能覆盖相机所拍摄工件区域；
(3)使辊道18带动工件17左右移动直到工件右端部的竖边线恰好位于相机视场的右边缘，记录下激光测距仪5的数值为13.908m，此为工件的第1个测量位。此参数为工控机14的一个运行参数；
(4)在工件上相应于相机左竖直边线的地方做标记，测量出此标记和工件右端部的距离为0.123m，此位工件等间隔运行距离，此参数为工控机14的另一个运行参数；
(5)将工件17回退到远离此初始位置制定距离的地方；
2、使工控机14驱动各装置按如下方式自动运行：
(1)使辊道18带动工件17运行，直到激光测距仪5检测到工件17运行到工件的第1个测量位；
(2)使表面裂纹检测装置1检测第1个测量位所对应工件表面的裂纹；如果有裂纹，记录裂纹中心的坐标和裂纹的覆盖圆半径；
(3)使辊道18带动工件17运行，直到激光测距仪5检测到工件17运行了一个等间隔运行距离；
(4)如果有某个包含裂纹的工件表面区域进入机器人9的绘图覆盖范围，则按相应裂纹坐标和覆盖圆半径进行标记；标记效果如图2所示。
(5)重复步骤(2)和(3)直到工件的所有表面全部测完且做好标记。
Claims (2)
1.一种流水线上荧光磁粉探伤自动化装置，其特征在于，包括表面裂纹检测装置(1)、检测装置支撑座(2)、第一电源电缆(3)、第一通信电缆(4)、激光测距仪(5)、激光测距仪支撑座(6)、第二电源电缆(7)、第二通信电缆(8)、机器人(9)、机器人支撑座(10)、书写笔(11)、第三电源电缆(12)、第三通信电缆(13)、工控机(14)、工控机支撑座(15)、电源电缆(16)；
表面裂纹检测装置(1)和检测装置支撑座(2)通过螺纹连接，表面裂纹检测装置(1)通过电源电缆2连接到250V10A交流电源上；
激光测距仪(5)和激光测距仪支撑座(6)通过螺栓连接，激光测距仪(5)通过电源电缆(7)连接到250V10A交流电源上；
机器人(9)和机器人支撑座(10)通过螺栓连接；书写笔(11)和机器人(9)的手臂末端通过圆孔配合在一起，机器人(9)通过第三电源电缆(12)连接到250V10A交流电源上；
工控机(14)和工控机支撑座(15)通过螺栓连接；工控机(14)通过电源电缆(16)连接到250V10A交流电源上；
表面裂纹检测装置(1)、激光测距仪(5)、机器人(9)分别通过第一通信电缆(4)、第二通信电缆(8)、第三通信电缆(13)和工控机(14)连接；工控机(14)上运行有测控软件，以实现工件表面裂纹的自动检测和标记。
2.一种权利要求1所述的装置的运行方法，其特征在于，具体步骤及控制的参数如下：
(1)、将工件17放置在辊道18上，进行如下调整和配置：
1)使辊道(18)带动工件(17)从左向右移动，直到工件(17)的右端运行到表面裂纹检测装置(1)的视场范围内为止；调整表面裂纹检测装置(1)的位置姿态，使其镜头光轴和工件(17)的表面垂直且相距0.3～0.8m，并且所拍工件表面照片的上下沿都落在图像内；调整激光测距仪(5)的位置姿态，使它所发光点位于工件端部中心且能测量工件(17)相对于激光测距仪(5)的距离；调整机器人(9)的位置姿态，使书写笔(11)的书写范围能覆盖相机所拍摄工件区域；
2)使辊道(18)带动工件17左右移动直到工件右端部的竖边线恰好位于相机视场的右边缘，记录下激光测距仪(5)的数值，此为工件的第1个测量位；此参数为工控机(14)的一个运行参数；
3)在工件上相应于相机左竖直边线的地方做标记，测量出此标记和工件右端部的距离，此位工件等间隔运行距离，此参数为工控机(14)的另一个运行参数；
4)将工件(17)回退到远离此初始位置制定距离的地方；
(2)、使工控机(14)驱动各装置按如下方式自动运行：
1)使辊道(18)带动工件(17)运行，直到激光测距仪(5)检测到工件(17)运行到工件的第1个测量位；
2)使表面裂纹检测装置(1)检测第1个测量位所对应工件表面的裂纹；当有裂纹，记录裂纹中心的坐标和裂纹的覆盖圆半径；
3)使辊道(18)带动工件(17)运行，直到激光测距仪(5)检测到工件(17)运行了一个等间隔运行距离；
4)当有某个包含裂纹的工件表面区域进入机器人(9)的绘图覆盖范围，则按相应裂纹坐标和覆盖圆半径进行标记；
5)重复步骤2)和3)直到工件的所有表面全部测完且做好标记。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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