一种全自动磁粉探伤设备

摘要

本发明公开了一种全自动磁粉探伤设备，包括探伤机控制系统，与探伤机控制系统相连的摄像模块以及与探伤机控制系统以网络连接的远程电脑，通过摄像模块采集探伤磁化和喷淋后的图片，并传输到远程电脑端进行图像识别，当识别出工件裂缝等损伤部位，自动发出报警信号给探伤机，并把称重传感器、位移传感器、激光测距传感器的采集数据和自动生成的磁化参数进行汇总，结合探伤部位拍摄的图片，自动生成探伤报告，并自动打印，既减轻了探伤工作人员需要收集各类资料写报告，又方便远程工作人员及时了解工件检测情况，通过探伤系统与远程电脑结合使用，采取探伤工作自动运行，远程电脑干预方式，提高工作效率，保证探伤的效果。

权利要求

1.一种全自动磁粉探伤设备，其特征在于：包括探伤机控制系统，与探伤机控制系统相连的摄像模块以及与探伤机控制系统以网络连接的远程电脑；

探伤机控制系统，用来储存以下指令：

控制可控硅的角度，通过不同时段的电流对比寻找目标电位；

连接摄像模块，接收摄像模块产生的数据，其中，摄像模块用来拍照，并形成图像数据；

以网络模块和MCU进行串口通信，并通过网络模块入网连接远程电脑，进行数据传输；

其中，远程电脑用来作为服务器端，接收探伤机控制系统传输的数据，且向探伤机控制系统发送控制指令；

探伤机控制系统控制或基于远程电脑的指令控制喷淋磁粉混合液的阀门和清洗阀门工作。

2.根据权利要求1所述的一种全自动磁粉探伤设备，其特征在于：探伤机控制系统包括单片机，在探伤机控制系统包初始化后，单片机检测零点并发送脉冲信号，然后单片机进行中断，若收到单片机中断信号则进行中断引脚的初始化，若没有收到单片机中断引脚的初始化，则将重新进行系统的初始化，仅当中断引脚初始化后，进行CS5460A电能信号采集器的初始化，对可控硅进行控制，使其进行磁化电流的转化，且对电流采用PID算法进行追踪，并中断系统再次将磁化电流的信息返还给单片机。

3.根据权利要求2所述的一种全自动磁粉探伤设备，其特征在于：单片机通过PB端口进行接入并控制CS5460A，CS5460A包含两个转换器与微控制器通讯的双向串口，用于计量和监测电流，并及时反馈当前电流数值。

4.根据权利要求2所述的一种全自动磁粉探伤设备，其特征在于：单片机并采用双缓冲模式接收摄像模块数据，具体为：开启缓冲器中断，缓冲器A数据满后中断，缓冲器B开始接收摄像模块的数据，中断程序读取缓冲器A数据，当缓冲器B满中断后开始接收缓冲器B数据，缓冲器A开始接收摄像模块的数据，当一副图片接收完，开始帧中断，并停止缓冲器，读取缓冲器里剩余的数据。

5.根据权利要求1所述的一种全自动磁粉探伤设备，其特征在于：探伤机控制系统还与多个传感器相连，包括称重传感器、位移传感器和激光测距传感器，接收称重传感器、位移传感器和激光测距传感器产生的数据。

6.根据权利要求1所述的一种全自动磁粉探伤设备，其特征在于：网络模块连接路由器接入远程电脑，通讯协议为TCP/IP，且探伤机控制系统和远程电脑的端口保持一致，并定义通信格式，设置控制命令在探伤机控制系统的优先级，远程电脑优先控制探伤机控制系统。

7.根据权利要求1所述的一种全自动磁粉探伤设备，其特征在于：远程电脑还包括专家系统，专家系统用于存储经验数据和相关数据推导公式，并生成探伤过程中的磁化和退磁的设置参数。

8.根据权利要求7所述的一种全自动磁粉探伤设备，其特征在于：远程电脑包括探伤远程监控软件，并连接打印机，接收探伤机控制系统数据，对数据进行识别，根据识别结果数据自动打印探伤报告，并反馈探伤结果给探伤机控制系统。

9.根据权利要求1所述的一种全自动磁粉探伤设备，其特征在于：所述摄像模块包括遮盖，遮盖边部与步进电机输出轴相连，在步进电机转动下，带动遮盖遮挡摄像模块或远离摄像模块。

10.根据权利要求1所述的一种全自动磁粉探伤设备，其特征在于：所述探伤机控制系统还配有触摸屏，触摸屏用于显示探伤机控制系统的数据或控制探伤机控制系统工作。

说明书

一种全自动磁粉探伤设备

技术领域

[0001] 本发明涉及测控检测技术领域，具体为一种全自动磁粉探伤设备。

背景技术

[0002] 目前铁磁性材料表面裂缝的检测方法较多，常见的有涡轮法、超声波、磁粉法等等。对于涡轮法虽然裂纹辨识的速度较快，但它的灵敏度不高；超声波因成本较高不被广泛应用；而磁粉由于具有裂纹辨识灵敏度高、成本低且效果直观等特点，成为最有效的铁磁性零件表面裂缝检测技术手段之一。

[0003] 目前的磁粉探伤依靠工作人员的经验，探伤人员经验越多，探伤的效果越好，需要经验来判断，提高了磁粉探伤的门槛；且现有的探伤设备智能化和自动化程度不高，探伤结束后，工作人员需要整理大量资料进行资料保存和探伤结果备查，增加了探伤工作人员的工作量。

发明内容

[0004] 本发明提供一种全自动磁粉探伤设备，可以有效解决上述背景技术中提出现有的磁粉探伤设备使用时需要依靠使用者的经验，并处理大量数据资料，提高了磁粉探伤的门槛同时增加工作人员的工作量的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种全自动磁粉探伤设备，包括探伤机控制系统，与探伤机控制系统相连的摄像模块以及与探伤机控制系统以网络连接的远程电脑；

[0006] 探伤机控制系统，用来储存以下指令：

[0007] 控制可控硅的角度，通过不同时段的电流对比寻找目标电位；

[0008] 连接摄像模块，接收摄像模块产生的数据，其中，摄像模块用来拍照，并形成图像数据；

[0009] 以网络模块和MCU进行串口通信，并通过网络模块入网连接远程电脑，进行数据传输；

[0010] 远程电脑用来作为服务器端，接收探伤机控制系统传输的数据，且向探伤机控制系统发送控制指令；

[0011] 探伤机控制系统控制或基于远程电脑的指令控制喷淋磁粉混合液的阀门和清洗阀门工作。

[0012] 具体的，探伤机控制系统包括单片机，在探伤机控制系统包初始化后，单片机检测零点并发送脉冲信号，然后单片机进行中断，若收到单片机中断信号则进行中断引脚的初始化，若没有收到单片机中断引脚的初始化，则将重新进行系统的初始化，仅当中断引脚初始化后，进行CS5460A电能信号采集器的初始化，对可控硅进行控制，使其进行磁化电流的转化，且对电流采用PID算法进行追踪，并中断系统再次将磁化电流的信息返还给单片机。

[0013] 进一步的，单片机通过PB端口进行接入并控制CS5460A，CS5460A包含两个转换器与微控制器通讯的双向串口，用于计量和监测电流，并及时反馈当前电流数值。

[0014] 进一步的，单片机并采用双缓冲模式接收摄像模块数据，具体为：开启缓冲器中断，缓冲器A数据满后中断，缓冲器B开始接收摄像模块的数据，中断程序读取缓冲器A数据，当缓冲器B满中断后开始接收缓冲器B数据，缓冲器A开始接收摄像模块的数据，当一副图片接收完，开始帧中断，并停止缓冲器，读取缓冲器里剩余的数据。

[0015] 优选的，探伤机控制系统还与多个传感器相连，包括称重传感器、位移传感器和激光测距传感器，接收称重传感器、位移传感器和激光测距传感器产生的数据。

[0016] 具体的，网络模块连接路由器接入远程电脑，通讯协议为TCP/IP，且探伤机控制系统和远程电脑的端口保持一致，并定义通信格式，设置控制命令在探伤机控制系统的优先级，远程电脑优先控制探伤机控制系统。

[0017] 具体的，远程电脑还包括专家系统，专家系统用于存储经验数据和相关数据推导公式，并生成探伤过程中的磁化和退磁的设置参数。

[0018] 具体的，远程电脑包括探伤远程监控软件，并连接打印机，接收探伤机控制系统数据，对数据进行识别，根据识别结果数据自动打印探伤报告，并反馈探伤结果给探伤机控制系统。

[0019] 优选的，所述摄像模块包括遮盖，遮盖边部与步进电机输出轴相连，在步进电机转动下，带动遮盖遮挡摄像模块或远离摄像模块。

[0020] 优选的，所述探伤机控制系统还配有触摸屏，触摸屏用于显示探伤机控制系统的数据或控制探伤机控制系统工作。

[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果：

[0022] 1、本发明通过摄像模块采集探伤磁化和喷淋后的图片，并传输到远程电脑端进行图像识别，当识别出工件裂缝等损伤部位，自动发出报警信号给探伤机，并把称重传感器、位移传感器、激光测距传感器的采集数据和自动生成的磁化参数进行汇总，结合探伤部位拍摄的图片，自动生成探伤报告，并自动打印，既减轻了探伤工作人员需要收集各类资料写报告，又方便远程工作人员及时了解工件检测情况。

[0023] 2、本发明中，通过探伤系统与远程电脑结合使用，采取探伤工作自动运行，远程电脑干预方式，提高工作效率，当探伤出现误差或其他不可预料的情况，现场或远程客户端拥有最高有限权限，可随时中断自动操作过程，可以切换手动操作喷淋设备和手工操作探伤各个流程，保证探伤的效果。

[0024] 5、本发明中，喷淋磁粉混合液的阀门和清洗阀门受探伤机控制系统控制或基于远程电脑的指令控制，可通过远程电脑控制喷淋磁粉混合液的阀门和清洗阀门自动喷淋或者清洗工作，实现了探伤和磁粉喷淋的全自动，避免工作人员接触磁粉，减少对工作人员的身体伤害。

[0025] 4、本发明中远程电脑包括专家系统，探伤机控制系统通过称重传感器、位移传感器、激光测距传感器对被测工件进行计量，并配合专家系统中储存的经验数据和相关数据推导公式，自动生成探伤过程中的磁化和退磁的设置参数，降低了操作人员的工作难度，使得没有经验的从业人员也能胜任探伤操作。

[0026] 6、本发明中，对不同工件进行探伤需要改变探伤机的量程和规格时，通过专家系统集不同规格的探伤机的经验数据和探伤计算公式，并区分不同被测工件所需电流，当被测工件相差较大时，仅需要更换单个配件，并在第一次启动时效验一次后就能正常使用，节省了多台探伤机的费用，大大降低了成本。

附图说明

[0027] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

[0028] 在附图中：

[0029] 图1是本发明探伤工作流程图；

[0030] 图2是本发明可控硅控制电路图；

[0031] 图3是本发明电流采样流程图；

[0032] 图4是本发明CS5460A的电路原理图；

[0033] 图5是本发明双缓冲结构运行流程图；

[0034] 图6是本发明单片机电路图；

[0035] 图7是本发明网络模块电路图；

[0036] 图8是本发明网络接口电路图；

[0037] 图9是本发明OV2640摄像模块电路图；

[0038] 图10是本发明传感器接口电路图；

[0039] 图11是本发明触摸屏功能框图和系统功能框图。

具体实施方式

[0040] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

[0041] 实施例：一种全自动磁粉探伤设备，包括探伤机控制系统，与探伤机控制系统相连的摄像模块以及与探伤机控制系统以网络连接的远程电脑；

[0042] 探伤机控制系统，用来储存以下指令：

[0043] 探伤：

[0044] 控制可控硅的角度，通过不同时段的电流对比寻找目标电位；

[0045] 如图1所示，探伤工作流程图，探伤机控制系统包括单片机，在探伤机控制系统包初始化后，单片机检测零点并发送脉冲信号，然后单片机进行中断，若收到单片机中断信号则进行中断引脚的初始化，若没有收到单片机中断引脚的初始化，则将重新进行系统的初始化，仅当中断引脚初始化后，进行CS5460A电能信号采集器的初始化，对可控硅进行控制，使其进行磁化电流的转化，且对电流采用PID算法进行追踪，并中断系统再次将磁化电流的信息返还给单片机。

[0046] 如图2所示，为可控硅控制电路图，图中，K1,K2,K3,K4分别控制四个可控硅，通过匝数比为1：1的变压器进行电压控制，电路的A1,A2,A3,A4与单片机的PE2,PE3,PE4,PE5端口相连接，单片机通过PE2和PE3控制周向磁化和退磁，而PE4和PE5则控制着纵向磁化和退磁，其中退磁采用两片可控硅进行直流退磁，交流退磁只需要逐步降低电流大小即可。

[0047] 如图3所示，为电流采样流程图，本实施例中，采用两个CS5460A，单片机通过PB端口进行接入并控制CS5460A，CS5460A包含两个转换器与微控制器通讯的双向串口，用于计量和监测电流，由于磁粉探伤机的充退磁需要低电压高电流，因此，CS5460A起到对电流的监测作用，用以及时反馈当前的电流情况，CS5460A含有CMOS单片功率测量芯片，进行有功功率的计算，该芯片包含两个运放和两个滤波器，运放有增益可编程的特点，滤波器为高通滤波器，该模块具有系统校准的功能，用来计算功率，可以提供瞬时电压、电流、功率数据采样及有功能量的周期计算结果，如图4所示，为CS5460A的电路原理图，R27电阻接近于0Ω，大部分电流从此流过，只有极小的电流通过大小为330Ω的电阻R26，电流通过R26送往CS5460A进行时时测量与监控。

[0048] 摄像：

[0049] 探伤机控制系统连接摄像模块，接收摄像模块产生的数据，其中，摄像模块用来拍照，并形成图像数据，本实施例中，摄像模块采用OV2640摄像模块；

[0050] 如图5所示，为双缓冲结构运行流程图，单片机并采用双缓冲模式接收OV2640摄像模块数据，具体为：开启缓冲器中断，缓冲器A数据满后中断，缓冲器B开始接收OV2640摄像模块的数据，中断程序读取缓冲器A数据，当缓冲器B满中断后开始接收缓冲器B数据，缓冲器A开始接收OV2640摄像模块的数据，当一副图片接收完，开始帧中断，并停止缓冲器，读取缓冲器里剩余的数据，对数据进行处理。

[0051] 其中，探伤机控制系统还与多个传感器相连，包括称重传感器、位移传感器和激光测距传感器，接收称重传感器、位移传感器和激光测距传感器产生的数据。

[0052] 如图6-10所示，为OV2640摄像模块传输图像电路图；其中，图6为单片机电路图，图7为网络模块电路图，图8为网络接口电路图，图9为OV2640摄像模块电路图，图10为传感器接口电路图，其中，图10由左到右依次为称重传感器接口电路图、位移传感器接口电路图和测距传感器接口电路图。

[0053] 传输：

[0054] 以网络模块LAN8720A和MCU进行串口通信，并通过LAN8720A入网连接远程电脑，进行数据传输，其中，远程电脑用来作为服务器端，接收探伤机控制系统传输的数据，且向探伤机控制系统发送控制指令；

[0055] 具体为：

[0056] (1)、探伤机控制系统建立UDP服务器，向局域网255.255.255.255广播数据，其中，255.255.255.255为探伤机控制系统序号+MAC地址，匹配符合房间号的远程电脑收到数据，解析探伤机控制系统的IP，并接收数据保存；

[0057] a、构建探伤机控制系统UDP服务器待发送的数据，包括探伤机控制系统与APP发送的方向、数据作用代号、数据的大小和默认探伤机控制系统MAC地址，其程序如下：

[0058]

[0059]

[0060] b、探伤机控制系统获取动态IP地址，创建一个UDP链接，并将获得的IP地址与端口号绑定；

[0061]

[0062] c、向局域网255.255.255.255广播数据，并与远端主机进行端口绑定；

[0063]

[0064]

[0065] d、向远端主机发送第一步中准备好的数据，并连续发送两次；

[0066]

[0067] (2)、探伤机控制系统建立TCP服务器，具体如下：

[0068] a、创建一个TCP链接，并将探伤机控制系统获取到的IP地址(上面用于UDP连接时获取的动态地址)与端口号4800绑定，若绑定成功，显示bind OK；再进入监听模式，若监听成功，显示listen OK；进入等待连接状态。

[0069]

[0070] b、等待连接，若连接成功，显示ACCEPTOK；接收到远端主机发送的数据，获取远端IP地址和端口号，并打印显示，然后对摄像头初始化；

[0071]

[0072]

[0073] (3)、远程电脑根据收到的IP地址，绑定TCP服务器，开始互相通信，具体如下：

[0074] a、建立TCP服务连接后，发送数据程序：

[0075]

[0076] 开始互相通信

[0077] b、建立TCP服务连接后，接收数据程序：

[0078]

[0079]

[0080] 具体的，LAN8720A连接路由器接入远程电脑，通讯协议为TCP/IP，且探伤机控制系统和远程电脑的端口保持一致，并定义通信格式，设置控制命令在探伤机控制系统的优先级，远程电脑优先控制探伤机控制系统；

[0081] 通讯协议程序如下：

[0082]

[0083]

[0084]

[0085] 其中，探伤机控制系统发送数据以0xf10xf2开始，0xf30f4结束，数据的第三个数据是表示谁发向谁，0代表探伤机控制系统发向远程电脑，1代表远程电脑发向探伤机控制系统，第四个数据是数据类型，包括语音、指令、图像，第五和第六个数据是数据长度，但不包括0xf1,0xf2,0xf3,0xf4。

[0086] 远程电脑还包括专家系统，专家系统用于存储经验数据和相关数据推导公式，自动生成探伤过程中的磁化和退磁的设置参数，降低了操作人员的工作难度，其中，当探伤机对被测工件没有数据时，需要根据经验手工输入参数，并进入专家系统库。

[0087] 当被测工件处于检测状态，称重传感器、位移传感器和激光测距传感器对外形进行测量，OV2640摄像模块进行拍照，并通过探伤机控制系统传送至远程电脑进行复核，远程电脑根据参数数据进行专家系统的运算，把专家系统的判断参数送至探伤机控制系统，控制系统开始磁化工作，磁化结束后，下到喷淋指令，自动启动喷淋流程，探伤机控制系统控制喷淋磁粉混合液的阀门进行喷淋，OV2640摄像模块同时进行图像采样，远程电脑收到OV2640图像进行识别判断后，再次发出指令，探伤机控制系统启动清洗指令，探伤机控制系统控制清洗阀门工作，并开始退磁操作，

[0088] 远程电脑包括探伤远程监控软件，并连接打印机，接收探伤机控制系统数据，对数据进行识别，根据识别结果数据自动打印探伤报告，并反馈探伤结果给探伤机控制系统。

[0089] 其中，OV2640摄像模块包括遮盖，遮盖边部与步进电机输出轴相连，在步进电机转动下，带动遮盖遮挡OV2640摄像模块或远离OV2640摄像模块，进行喷淋或清洗磁粉混合液操作时候，探伤机控制系统控制步进电机启动，带动遮盖遮挡OV2640摄像模块，将OV2640摄像模块保护，喷淋或清洗磁粉混合液操作结束后，探伤机控制系统控制步进电机启动，进行反转，带动遮盖远离OV2640摄像模块，此状态下启动OV2640摄像模块拍摄图片。

[0090] 探伤机控制系统还配有触摸屏，如图11所示，为触摸屏功能框图和系统功能框图，触摸屏用于显示探伤机控制系统的数据或控制探伤机控制系统工作。

[0091] 进一步的，当探伤机需要改变规格或量程时，需要更换变压器元件，并在首次启动探伤时，预定一个磁化电流值，进行磁化并与专家系统参数进行匹配，匹配成功后，可正常探伤。

[0092] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。