CN219161980U - 一种基于透射式太赫兹光谱的管道缺陷检测*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于透射式太赫兹光谱的管道缺陷检测***;包括固定座和位于固定座上的动环;动环能相对于固定座转动;沿动环的圆周,等距分布有三组太赫兹检测组件;聚乙烯燃气管随着传送带被传送至太赫兹信号辐射区域;该太赫兹信号辐射区域,即动环的环内采样区域;动环周向往复旋转;太赫兹信号穿透聚乙烯燃气管,携带了燃气管壁厚、缺陷的信息被太赫兹探测器收集并成像后,传送至计算机图像数据处理分析,建立聚乙烯燃气管三维模型,对潜在的缺陷进行可视化展示并标记。与现有技术相比,本发明聚乙烯燃气管缺陷在线检测***能够实现全方位尺寸监测与内部缺陷监测,具有检测效率高、速度快、准确率高的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及无损检测设备生产领域,尤其涉及一种基于透射式太赫兹光谱的管道缺陷检测***。
背景技术
聚乙烯材料由于其质量轻、寿命长、耐腐蚀性强、性能稳定等特点是燃气管道领域的首选管道材料,由于燃气管通常埋地铺设,一旦出现管道损伤、失效、泄露就会引起重大安全事故,因此聚乙烯燃气管的产品质量是保证其安全性使用的重要前提,然而目前还缺少对聚乙烯燃气管生产过程中产生的缺陷进行实时、快速、准确的检测装置。
管道在加工过程中会出现多种缺陷,如气孔问题、壁厚不均问题、圆度问题与管壁下垂的问题。
现有工业生产中,企业采用超声波测厚装置进行聚乙烯燃气管进行检测,超声波检测装置虽然可以以一定的精度对壁厚进行测量,但是至少存在以下不足:
一、现有的超声波测量装置,由于分辨率的限制,无法对管道内部的微小缺陷进行检测,管道内无法用超声波检测的空腔可能会对管道质量造成影响;
二、超声测量技术属于接触式测量,可能会对管材外壁造成影响,为了提高测量的精度还需要涂抹耦合剂,而耦合剂的使用会对管道造成污染和增加测量过程中的不确定性。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足,提供一种实时、快速、准确的基于透射式太赫兹光谱的管道缺陷检测***。
本实用新型通过下述技术方案实现:
一种基于透射式太赫兹光谱的管道缺陷检测***,包括固定座2和位于固定座2上的动环1;动环1能相对于固定座2转动;
沿动环1的圆周,等距分布有三组太赫兹检测组件;
每一组太赫兹检测组件,均包括太赫兹源3和太赫兹探测器4;
每一组中的太赫兹源3与太赫兹探测器4,分别设置在圆周的对应侧,并且在同一条直径线上;
每一组中的太赫兹源3发出的太赫兹信号,经过动环1的环内采样区域,到达与之对应侧的太赫兹探测器4。
动环1能相对于固定座2以0-180°的角度转动。
每组太赫兹检测组件的太赫兹探测器4分别与计算机5信号连接。
一种管道缺陷检测方法,其包括如下步骤:
聚乙烯燃气管随着传送带被传送至太赫兹信号辐射区域;该太赫兹信号辐射区域,即动环1的环内采样区域;动环1周向往复旋转;
太赫兹信号穿透聚乙烯燃气管,携带了燃气管壁厚、缺陷等信息的太赫兹信号被太赫兹探测器4收集并成像后,传送至计算机5图像数据处理分析,建立聚乙烯燃气管三维模型,对潜在的缺陷进行可视化展示并标记。
所述图像数据处理分析流程为:
①计算机5获取聚乙烯燃气管输送速度与动环1周向旋转速度;
②三组太赫兹检测组件,构成通道一、通道二、通道三;计算机5同时计算出当前时刻通道一扫描区域的空间方位、通道二扫描区域的空间方位和通道三扫描区域的空间方位,并且同时获取当前时刻通道一扫描区域的光谱数据、通道二扫描区域的光谱数据和通道三扫描区域的光谱数据;
③计算各通道每一个离散光谱数据点的空间坐标关系,构成各通道光谱-坐标数据点集;
④整合各通道光谱-坐标数据点集,构建总体管道光谱-坐标数据点集;
⑤利用潜在缺陷区域判别算法,对总体光谱-坐标数据点集中每一个坐标进行潜在缺陷判别,构建缺陷-坐标数据点集;
⑥利用聚乙烯燃气管道质量云图绘制算法绘制聚乙烯管道质量云图;
所述潜在缺陷区域判别算法流程为:
①读取各通道的太赫兹探测器4信号,并输入程序中记为管道光谱-坐标数据点集;
②分析各通道的管道光谱数据,利用时域信号判断管道内部有无缺陷;
③对时域光谱数据进行时频转换,并将每个频域谱图输入到缺陷分类模型进行判断,若判断为真,则认为该离散数据点所在区域含有缺陷,利用缺陷深度回归模型进行缺陷深度计算,若判断为假,则认为该离散数据点所在区域没有缺陷;
④综合时频域的判别结果,构建缺陷-坐标数据点集。
所述时频转换为快速傅里叶变换算法。
所述聚乙烯燃气管道质量云图绘制算法为:
①输入当前时刻聚乙烯管道缺陷-坐标数据点集;
②绘制聚乙烯管道整体区域当前时刻缺陷散点图;
③利用双三次插值算法绘制当前时刻聚乙烯管道质量云图;
④结合历史云图数据绘制整体聚乙烯管道质量云图。
检测过程中,需要对聚乙烯管道的输送速度与作为检测的动环1旋转速度进行匹配,速度关系如下:
其中:聚乙烯管道输送速度为Vtube,动环1旋转角速度为ωloop,太赫兹探测器4接收范围长度为L,太赫兹探测器4与太赫兹源3所在圆周的直径为D,聚乙烯管道直径为d。
本实用新型相对于现有技术,具有如下的优点及效果:
本实用新型沿动环1的圆周,等距分布有三组太赫兹检测组件;每一组太赫兹检测组件,均包括太赫兹源3和太赫兹探测器4;作业时聚乙烯燃气管随着传送带被传送至太赫兹信号辐射区域;该太赫兹信号辐射区域,即动环1的环内采样区域;动环1周向往复旋转;太赫兹信号穿透聚乙烯燃气管,携带了燃气管壁厚、缺陷的信息被太赫兹探测器4收集并成像后,传送至计算机5图像数据处理分析,建立聚乙烯燃气管三维模型,对潜在的缺陷进行可视化展示并标记。本实用新型采用上述方案,能够检测聚乙烯燃气管内部的缺陷,检测效率高,还可以实现管道的在线环形扫描以及缺陷云图绘制建模;本实用新型可以对聚乙烯燃气管的所有区域进行全检,不存在遗漏检测的区域,保证检测结果的准确性。
附图说明
图1是本实用新型基于透射式太赫兹光谱的聚乙烯燃气管缺陷在线检测***检测模块结构示意图;
图2是本实用新型基于透射式太赫兹光谱的聚乙烯燃气管缺陷在线检测***配套使用的图像数据处理分析的数据处理流程框图;
图3是本实用新型基于透射式太赫兹光谱的聚乙烯燃气管缺陷在线检测***配套使用的潜在缺陷区域判别算法流程图;
图4是本实用新型基于透射式太赫兹光谱的聚乙烯燃气管缺陷在线检测***配套使用的管道质量云图绘制算法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。
如图1-4所示。本实用新型公开了一种基于透射式太赫兹光谱的管道缺陷检测***,其特征在于,包括固定座2和位于固定座2上的动环1;动环1能相对于固定座2转动;
沿动环1的圆周,等距分布有三组太赫兹检测组件;实际应用中可以采用两组,或者三组以上,具体由实际应用为准。
每一组太赫兹检测组件,均包括太赫兹源3和太赫兹探测器4;
每一组中的太赫兹源3与太赫兹探测器4,分别设置在圆周的对应侧,并且在同一条直径线上;
每一组中的太赫兹源3发出的太赫兹信号,经过动环1的环内采样区域,到达与之对应侧的太赫兹探测器4。
每组太赫兹检测组件的太赫兹探测器4分别与计算机5信号连接。
太赫兹源3优选为600GHz太赫兹源。
太赫兹探测器4优选为高速太赫兹线性探测器。
动环1能相对于固定座2以0-180°的角度转动。动环1的旋转动作,可采用现有常规驱动方式,如伺服电机驱动,也可以采用人工手动驱动方式。
一种管道缺陷检测方法,可通过如下步骤:
聚乙烯燃气管随着传送带被传送至太赫兹信号辐射区域;该太赫兹信号辐射区域,即动环1的环内采样区域;动环1周向往复旋转;
太赫兹信号穿透聚乙烯燃气管,携带了燃气管壁厚、缺陷的信息被太赫兹探测器4收集并成像后,传送至计算机5图像数据处理分析,建立聚乙烯燃气管三维模型,对潜在的缺陷进行可视化展示并标记。
所述图像数据处理分析流程为:
①计算机5获取聚乙烯燃气管输送速度与动环1周向旋转速度;
②三组太赫兹检测组件,构成通道一、通道二、通道三;计算机5同时计算出当前时刻通道一扫描区域的空间方位、通道二扫描区域的空间方位和通道三扫描区域的空间方位,并且同时获取当前时刻通道一扫描区域的光谱数据、通道二扫描区域的光谱数据和通道三扫描区域的光谱数据;
③计算各通道每一个离散光谱数据点的空间坐标关系,构成各通道光谱-坐标数据点集;
④整合各通道光谱-坐标数据点集,构建总体管道光谱-坐标数据点集;
⑤利用潜在缺陷区域判别算法,对总体光谱-坐标数据点集中每一个坐标进行潜在缺陷判别,构建缺陷-坐标数据点集;
⑥利用聚乙烯燃气管道质量云图绘制算法绘制聚乙烯管道质量云图;
所述潜在缺陷区域判别算法流程为:
①读取各通道的太赫兹探测器4信号,并输入程序中记为管道光谱-坐标数据点集;
②分析各通道的管道光谱数据,利用时域信号判断管道内部有无缺陷;
③对时域光谱数据进行时频转换,并将每个频域谱图输入到缺陷分类模型进行判断,若判断为真,则认为该离散数据点所在区域含有缺陷,利用缺陷深度回归模型进行缺陷深度计算,若判断为假,则认为该离散数据点所在区域没有缺陷;
④综合时频域的判别结果,构建缺陷-坐标数据点集。
所述时频转换为快速傅里叶变换算法。
所述聚乙烯燃气管道质量云图绘制算法为:
①输入当前时刻聚乙烯管道缺陷-坐标数据点集;
②绘制聚乙烯管道整体区域当前时刻缺陷散点图;
③利用双三次插值算法绘制当前时刻聚乙烯管道质量云图;
④结合历史云图数据绘制整体聚乙烯管道质量云图。
检测过程中,需要对聚乙烯管道的输送速度与作为检测的动环1旋转速度进行匹配,速度关系如下:
其中:聚乙烯管道输送速度为Vtube,动环1旋转角速度为ωloop,太赫兹探测器4接收范围长度为L,太赫兹探测器4与太赫兹源3所在圆周的直径为D,聚乙烯管道直径为d。
如上所述,便可较好地实现本实用新型。
本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制,其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于透射式太赫兹光谱的管道缺陷检测***,其特征在于,包括固定座(2)和位于固定座(2)上的动环(1);动环(1)能相对于固定座(2)转动;
沿动环(1)的圆周,等距分布有三组太赫兹检测组件;
每一组太赫兹检测组件,均包括太赫兹源(3)和太赫兹探测器(4);
每一组中的太赫兹源(3)与太赫兹探测器(4),分别设置在圆周的对应侧,并且在同一条直径线上;
每一组中的太赫兹源(3)发出的太赫兹信号,经过动环(1)的环内采样区域,到达与之对应侧的太赫兹探测器(4)。
2.根据权利要求1所述基于透射式太赫兹光谱的管道缺陷检测***,其特征在于,动环(1)能相对于固定座(2)以0-180°的角度转动。
3.根据权利要求2所述基于透射式太赫兹光谱的管道缺陷检测***,其特征在于,每组太赫兹检测组件的太赫兹探测器(4)分别与计算机(5)信号连接。
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CN202222560532.3U CN219161980U (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种基于透射式太赫兹光谱的管道缺陷检测*** |
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CN116794742A (zh) * | 2023-06-29 | 2023-09-22 | 赛那德科技有限公司 | 一种基于太赫兹技术的快递包裹危险品检测*** |
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- 2022-09-27 CN CN202222560532.3U patent/CN219161980U/zh active Active
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