一种圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算装置及方法

摘要

本发明涉及一种圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算装置及方法，其装置包含：圆钢直径传感器，实时测得圆钢直径第一信号；圆钢长度传感器，实时测得圆钢长度第一信号；数据转换传输模块，将圆钢直径第一信号及圆钢长度第一信号分别变换为长距离工业传输形式的圆钢直径第二信号及圆钢长度第二信号进行输出并传送；数据处理模块，将圆钢直径第二信号及圆钢长度第二信号分别转换成进行数据计算的圆钢直径及圆钢长度，再根据当前圆钢消耗的磁悬液浓度计算得到当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值；显示模块，对当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值进行显示。本发明能够对圆钢磁粉探伤中的磁悬液浓度进行实时计算，及将计算结果实时显示，有利于后序操作。

权利要求

1.一种圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算装置，其特征在于包含：圆钢直径传感器，是实时检测圆钢直径的传感器，测得圆钢直径第一信号；

圆钢长度传感器，是实时检测圆钢长度的传感器，测得圆钢长度第一信号；

数据转换传输模块，其分别与所述圆钢直径传感器及所述圆钢长度传感器连接，将所述圆钢直径第一信号及圆钢长度第一信号分别变换为长距离工业传输形式的圆钢直径第二信号及圆钢长度第二信号进行输出并传送；

数据处理模块，其与所述数据转换传输模块连接，将所述圆钢直径第二信号及圆钢长度第二信号分别转换成进行数据计算的圆钢直径计算信号及圆钢长度计算信号，并将该圆钢直径计算信号及圆钢长度计算信号分别定义为圆钢直径及圆钢长度，利用该圆钢直径与圆钢长度计算圆钢表面积，再根据当前圆钢消耗的磁悬液浓度计算得到当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值；

显示模块，其与所述数据处理模块连接，将所述数据处理模块传送来的当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值进行显示，其中，所述数据处理模块确定磁悬浮液的初始浓度，再根据初始浓度和当前圆钢消耗的磁悬液浓度计算得到当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值。

2.如权利要求1所述的圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算装置，其特征在于：上述圆钢直径传感器或采用激光测距仪，或采用光栅仪，或采用工业相机。

3.如权利要求1所述的圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算装置，其特征在于：所述圆钢长度传感器或采用激光测距仪，或采用光栅仪，或采用工业相机。

4.如权利要求1或2所述的圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算装置，其特征在于：所述工业相机置于保护罩内，保护罩选用气冷防护套筒，保护罩置于云台上。

5.如权利要求1所述的圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算装置，其特征在于：所述数据处理单元选用DSP，或ARM，或PLC。

6.如权利要求1所述的圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算装置，其特征在于：所述显示单元采用是数码管，或采用高一级控制系统的数据接口。

7.一种圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算方法，其特征在于包含以下步骤：所述圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算方法包含如下步骤：S1，检测圆钢直径步骤，实时得到圆钢直径第一信号；

S2，检测圆钢长度步骤，实时得到圆钢长度第一信号；

S3，数据转换传输步骤，将测得的圆钢直径第一信号及圆钢长度第一信号分别变换为适合长距离工业传输形式的圆钢直径第二信号及圆钢长度第二信号进行输出并传送；

S4，数据处理步骤，将所述圆钢直径第二信号及圆钢长度第二信号分别转换成可以进行数据计算的圆钢直径计算信号及圆钢长度计算信号，并将该圆钢直径计算信号及圆钢长度计算信号分别定义为圆钢直径D及圆钢长度L；根据圆钢直径及圆钢长度计算圆钢表面积，再根据当前圆钢消耗的磁悬液浓度计算得到当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值；

S5，显示步骤，将得到的当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值进行显示，其中，步骤S4包括：确定磁悬浮液的初始浓度，再根据初始浓度和当前圆钢消耗的磁悬液浓度计算得到当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值。

8.如权利要求7所述的圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算方法，其特征在于：所述步骤S4中，当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值计算包含如下步骤：S41，根据圆钢直径D和圆钢长度L计算当前圆钢表面积SS＝πDL；

S42，计算当前圆钢消耗的磁悬液浓度ρs

ρs＝αS；

其中系数α表示一定表面积的圆钢探伤检测需要消耗的对应磁悬液浓度，通过两次以上离线梨形沉淀管法进行标定，α的值小于0.01g/lm2；

当前圆钢消耗的磁悬液浓度ρs是指当前圆钢在探伤中因带走了磁粉所消耗的磁悬液浓度；

S43，计算当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值ρ1ρ1＝ρ0-ρs；

其中ρ0为原来磁悬液的浓度，是指圆钢进入探伤前的磁悬液浓度，也是磁悬液的初始浓度，其由梨形沉淀管法离线测定得到；当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值ρ1则是指当前圆钢磁粉探伤磁悬液箱中去掉消耗之后的磁悬液浓度。

说明书

一种圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种圆钢磁粉探伤技术，尤其是指一种可以实时计算圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度的计算装置及方法。

背景技术

[0002] 在圆钢磁粉探伤中，要求使用一定亮度的紫外灯照射磁悬液涂敷的工件，然后人工或者设备检测荧光图像来识别圆钢缺陷。在圆钢缺陷识别过程中，需要确保荧光图像具备一定的亮度。在实际探伤中，随着磁悬液中磁粉的不断消耗，荧光图像亮度会受到影响，从而影响对圆钢缺陷的测量效果。所以磁悬液浓度是磁粉探伤工艺中的重要参数。

[0003] 传统的磁悬液浓度测量方法是采用测量磁粉容积的梨形沉淀管法。该方法存在测量时间长、不能及时将测量结果显示给操作人员等缺点。

[0004] 现在也出现了一些新的磁悬液浓度检测方法与装置。如CN 103063554“一种基于透光度的磁悬液浓度快速定性测定方法”，利用磁悬液随浓度改变，透光度发生变化的规律来检测磁悬液浓度。但是该方法不能准确测定浓度值，只能给出定性结论。

[0005] 又如CN 1712949A“磁悬液磁粉浓度传感器”，利用电磁感应引起的电流变化来测量磁悬液浓度。但是在实际现场应用中存在由于电流信号变化小、干扰信号大等问题，难以准确测量。

发明内容

[0006] 本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，提供一种可以利用被探伤圆钢的面积数据，计算被测工件消耗的磁粉，实时计算磁悬液浓度的圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算装置。

[0007] 本发明的另一目的是提供一种实时计算磁悬液浓度的圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算方法。

[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

[0009] 一种圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算装置，其包含：

[0010] 圆钢直径传感器，是实时检测圆钢直径的传感器，测得圆钢直径第一信号；

[0011] 圆钢长度传感器，是实时检测圆钢长度的传感器，测得圆钢长度第一信号；

[0012] 数据转换传输模块，其分别与所述圆钢直径传感器及所述圆钢长度传感器连接，将所述圆钢直径第一信号及圆钢长度第一信号分别变换为长距离工业传输形式的圆钢直径第二信号及圆钢长度第二信号进行输出并传送；

[0013] 数据处理模块，其与所述数据转换传输模块连接，将所述圆钢直径第二信号及圆钢长度第二信号分别转换成进行数据计算的圆钢直径计算信号及圆钢长度计算信号，并将该圆钢直径计算信号及圆钢长度计算信号分别定义为圆钢直径及圆钢长度，利用该圆钢直径与圆钢长度计算圆钢表面积，再根据当前圆钢消耗的磁悬液浓度计算得到当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值；

[0014] 显示模块，其与所述数据处理模块连接，将所述数据处理模块传送来的当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值进行显示。

[0015] 上述圆钢直径传感器或采用激光测距仪，或采用光栅仪，或采用工业相机。

[0016] 所述圆钢长度传感器或采用激光测距仪，或采用光栅仪，或采用工业相机。

[0017] 所述工业相机置于保护罩内，保护罩选用气冷防护套筒，保护罩置于云台上。

[0018] 所述数据处理单元或选用单片机，或选用DSP，或选用ARM，或选用PLC，或选用工控机。

[0019] 所述显示单元或采用显示器，或采用是数码管，或采用高一级控制系统的数据接口。

[0020] 本发明的另一目的是通过以下技术方案实现的：

[0021] 一种圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算方法，其包含以下步骤：

[0022] 本发明圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算方法包含如下步骤：

[0023] S1，检测圆钢直径步骤，实时得到圆钢直径第一信号；

[0024] S2，检测圆钢长度步骤，实时得到圆钢长度第一信号；

[0025] S3，数据转换传输步骤，将测得的圆钢直径第一信号及圆钢长度第一信号分别变换为适合长距离工业传输形式的圆钢直径第二信号及圆钢长度第二信号进行输出并传送；

[0026] S4，数据处理步骤，将所述圆钢直径第二信号及圆钢长度第二信号分别转换成可以进行数据计算的圆钢直径计算信号及圆钢长度计算信号，并将该圆钢直径计算信号及圆钢长度计算信号分别定义为圆钢直径D及圆钢长度L；根据圆钢直径及圆钢长度计算圆钢表面积，再根据当前圆钢消耗的磁悬液浓度计算得到当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值；

[0027] S5，显示步骤，将得到的当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值进行显示。

[0028] 所述步骤S4中，当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值计算包含如下步骤：

[0029] S41，根据圆钢直径D和圆钢长度L计算当前圆钢表面积S

[0030] S＝πDL；

[0031] S42，计算当前圆钢消耗的磁悬液浓度ρs

[0032] ρs＝αS；

[0033] 其中系数α表示一定表面积的圆钢探伤检测需要消耗的对应磁悬液浓度，通过两次或者多次离线梨形沉淀管法进行标定，α的值小于0.01/lm2；

[0034] 当前圆钢消耗的磁悬液浓度ρs是指当前圆钢在探伤中因带走了磁粉所消耗的磁悬液浓度；

[0035] S43，计算当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值ρ1

[0036] ρ1＝ρ0-ρs；

[0037] 其中ρ0为原来磁悬液的浓度，是指圆钢进入探伤前的磁悬液浓度，也是磁悬液的初始浓度，其由梨形沉淀管法离线测定得到；当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值ρ1则是指当前圆钢磁粉探伤磁悬液箱中去掉消耗之后的磁悬液浓度。

[0038] 本发明的有益效果：

[0039] 本发明的圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算装置及方法能够对圆钢磁粉探伤中的磁悬液浓度进行实时计算，计算结果不易受到现场环境的影响。此外，本发明的计算结果能够实时显示，使操作人员能够实时了解磁悬液浓度，有利于后序操作。

[0040] 本装置装置的维护量小，在连续生产中具有较高的磁悬液浓度计算精度。为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

[0041] 图1为本发明圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算装置的结构示意图；

[0042] 图2为图1装置的实施例之一的结构示意图；

[0043] 图3为图1装置的实施例之二的结构示意图；

[0044] 图4为本发明圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算方法的流程示意图。

具体实施方式

[0045] 下面结合实施例的附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

[0046] 参见图1，本发明圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算装置包含：

[0047] 圆钢直径传感器2，是实时检测圆钢1直径的传感器，测得圆钢直径第一信号，圆钢直径传感器2或采用激光测距仪或采用光栅仪或采用工业相机；

[0048] 圆钢长度传感器3，是实时检测圆钢1长度的传感器，测得圆钢长度第一信号，圆钢长度传感器3或采用激光测距仪或采用光栅仪或采用工业相机；

[0049] 数据转换传输模块4，其分别与所述圆钢直径传感器2及所述圆钢长度传感器3连接，将所述圆钢直径第一信号及圆钢长度第一信号分别变换为适合长距离工业传输形式的圆钢直径第二信号及圆钢长度第二信号进行输出并传送；

[0050] 数据处理模块5，其与所述数据转换传输模块4连接，将所述圆钢直径第二信号及圆钢长度第二信号分别转换成可以进行数据计算的圆钢直径计算信号及圆钢长度计算信号，并将该圆钢直径计算信号及圆钢长度计算信号分别定义为圆钢直径及圆钢长度，利用该圆钢直径与圆钢长度计算圆钢表面积，再根据当前圆钢消耗的磁悬液浓度计算得到当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值；数据处理单元5按照数据量和处理速度的要求可以选用单片机、DSP、ARM、PLC或工控机等；

[0051] 显示模块6，其与所述数据处理模块5连接，将所述数据处理模块5传送来的当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值进行显示；显示单元6依据用户要求可以是显示器或是数码管或是更高一级控制系统的数据接口。

[0052] 本发明圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度计算方法包含如下步骤：

[0053] S1，检测圆钢直径步骤，实时得到圆钢直径第一信号；

[0054] S2，检测圆钢长度步骤，实时得到圆钢长度第一信号；

[0055] S3，数据转换传输步骤，将测得的圆钢直径第一信号及圆钢长度第一信号分别变换为适合长距离工业传输形式的圆钢直径第二信号及圆钢长度第二信号进行输出并传送；

[0056] S4，数据处理步骤，将所述圆钢直径第二信号及圆钢长度第二信号分别转换成可以进行数据计算的圆钢直径计算信号及圆钢长度计算信号，并将该圆钢直径计算信号及圆钢长度计算信号分别定义为圆钢直径D及圆钢长度L；根据圆钢直径及圆钢长度计算圆钢表面积，再根据当前圆钢消耗的磁悬液浓度计算得到当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值；

[0057] S5，显示步骤，将得到的当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值进行显示。

[0058] 所述步骤S4中，当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值计算包含如下步骤：

[0059] S41，根据圆钢直径D和圆钢长度L计算当前圆钢表面积S

[0060] S＝πDL；

[0061] S42，计算当前圆钢消耗的磁悬液浓度ρs

[0062] ρs＝αS；

[0063] 其中系数α表示一定表面积的圆钢探伤检测需要消耗的对应磁悬液浓度，通过两次或者多次离线梨形沉淀管法进行标定，α的值小于0.01/lm2；

[0064] 当前圆钢消耗的磁悬液浓度ρs是指当前圆钢在探伤中因带走了磁粉所消耗的磁悬液浓度；

[0065] S43，计算当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值ρ1

[0066] ρ1＝ρ0-ρs；

[0067] 其中ρ0为原来磁悬液的浓度，是指圆钢进入探伤前的磁悬液浓度，也是磁悬液的初始浓度，其由梨形沉淀管法离线测定得到；当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值ρ1则是指当前圆钢磁粉探伤磁悬液箱中去掉消耗之后的磁悬液浓度。

[0068] 下面举几个实施例。

[0069] 实施例1：

[0070] 参见图2，因生产现场条件所限，需要采用非接触式方法测量圆钢的长度与直径，所以，本实施例中的圆钢长度传感器31和圆钢直径传感器21均选择一个稳定可靠的1/1.8″CCD、25帧/秒的单色工业CCD相机。工业相机采集圆钢长度和直径的图像(视频)信号(圆钢直径第一信号及圆钢长度第一信号)，需传送到本实施例中数据转换传输模块41进行信号转换及传输后端设备处理。

[0071] 现场环境较为恶劣，工业相机需要防尘和降温，将工业相机置于保护罩内，保护罩选用气冷防护套筒，保护罩选择合适的视角位置牢固固定，如需调整视角则需要附加云台。

[0072] 生产现场的干扰因素多，工业相机采集到的视频信号需带保护套的视频电缆传送到数据转换传输模块41，另外，数据转换传输模块41将视频信号转换成光信号(圆钢直径第二信号及圆钢长度第二信号)传到后端处理，因此数据转换传输模块41需用光纤将数据传送到处理单元51，光纤传输带宽高、抗干扰能力强，是比较理想的传输方式，考虑到减少干扰，提高信噪比，因此数据转换传输模块41采用近工业相机设置的前置控制柜及视频发射光端机组成，视频发射光端机把视频信号转换成光信号(圆钢直径第二信号及圆钢长度第二信号)并通过光纤传到后端。工业相机送出的视频信号通过带保护的视频线，进入前置控制柜，并在柜中被视频发射光端机转化为就有较强抗干扰能力和较长传输距离的光信号。

[0073] 数据处理单元51由视频接收光端机及工控机组成，数据处理单元51位于后端系统控制柜中，系统控制柜是整个装置的主体，通常可以放置在工厂统一的电气室中，以便集中维护保障。系统控制柜中的视频接收光端机把光信号还原为视频信号(可以进行数据计算的圆钢直径计算信号及圆钢长度计算信号，即，圆钢直径及圆钢长度)送入工控机中。由于前端采用了工业CCD相机作为传感器，后端数据处理单元采用计算能力较强的工控机进行直径、长度计算以及磁悬液浓度计算，处理后得到的磁悬液浓度值送至控制室中的显示器61上供操作人员使用。

[0074] 当前被测圆钢直径D＝0.1m，圆钢长度L＝5m，原来磁悬液的浓度ρ0为0.7g/l，系数α为0.00625g/lm2，则当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值ρ1计算如下：

[0075] (1)计算当前圆钢表面积S

[0076] S＝πDL＝1.57m2；

[0077] (2)计算当前圆钢消耗的磁悬液浓度ρs

[0078] ρs＝αS＝0.009813g/l；

[0079] (3)计算当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值ρ1

[0080] ρ1＝ρ0-ρs＝0.690187g/l。

[0081] 实施例2：

[0082] 参见图3，在生产现场干扰较小的情况下，本实施例中的圆钢长度传感器32和圆钢直径传感器22均选择2激光测距仪，测量圆钢直径第一信号及圆钢长度第一信号，其测量值送入现场前端的数据转换传输模块42，进行中继、放大，转换成工业以太网信号(圆钢直径第二信号及圆钢长度第二信号)并送入数据处理模块52(采用工控机)处理，处理后得到的磁悬液浓度值送至控制室中的显示器62上供操作人员使用。

[0083] 当前被测圆钢直径D＝0.2m和长度L＝6m，原来磁悬液的浓度ρ0为0.5g/l，系数α为0.0061g/lm2，则当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值ρ1计算如下：

[0084] (1)计算当前圆钢表面积S

[0085] S＝πDL＝3.768m2；

[0086] (2)计算当前圆钢消耗的磁悬液浓度ρs

[0087] ρs＝αS＝0.022985g/l；

[0088] (3)计算当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值ρ1

[0089] ρ1＝ρ0-ρs＝0.477015g/l。

[0090] 实施例3：

[0091] 其测量值由人工输入现场前端的输入终端，转换成工业以太网信号送入工控机处理，处理后得到的磁悬液浓度值送至控制室中的显示器上供操作人员使用。

[0092] 当前被测圆钢为直径直径D＝0.15m和长度L＝10m，原来磁悬液的浓度ρ0为0.9g/l，系数α为0.00655g/lm2。则当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值ρ1计算如下：

[0093] (1)计算当前圆钢表面积S

[0094] S＝πDL＝4.71m2；

[0095] (2)计算当前圆钢消耗的磁悬液浓度ρs

[0096] ρs＝αS＝0.030851g/l；

[0097] (3)计算当前圆钢磁粉探伤中磁悬液浓度值ρ1

[0098] ρ1＝ρ0-ρs＝0.869149g/l。

[0099] 本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。