[发明专利]一种复合磁场磁光成像无损检测系统及方法

说明书

本发明涉及一种复合磁场磁光成像无损检测系统及方法，所述系统包括：二维运动平台、恒定磁场源、交变磁场源、磁光传感器、交直流电源、处理器；恒定磁场源设于二维运动平台上方，交变磁场源设于恒定磁场源的外侧，交变磁场源于交直流电源连接；磁光传感器设于恒定磁场源的磁场范围内；磁光传感器和处理器连接。所述方法包括以下步骤：S1：对待检测工件进行励磁；S2：对待检测工件的磁光图像进行采集；S3：利用卷积神经网络(CNN)，对磁光图像进行缺陷检测；S4：将检查结果可视化。本发明复合磁场磁光成像无损检测技术是将焊接缺陷直接转化为图像进行处理，无损检测的识别精度高，可视化程度高。

技术领域

本发明涉及无损缺陷检测领域，更具体地，涉及一种复合磁场磁光成像无损检测系统及方法。

背景技术

在汽车制造、航天航空、机床加工等领域都会大量使用金属铸件，金属制品与我们的生活息息相关。由于加工工艺难以控制、工作条件恶劣、质量要求高以及各种随机干扰因素的影响，铸件会不可避免地会产生砂眼、针孔、夹渣等缺陷。在焊接工艺中，由于焊接环境恶劣和机器疲劳等因素，焊接过程中容易出现裂纹、气孔、固体夹杂、未熔合、未焊透等缺陷。为了保证其产品质量，必须及时和有效地检测出缺陷。在实际生产过程中，除了目测表面缺陷与成型缺陷外，通常还需要采用无损检测技术来检测缺陷，因此一种有效的缺陷无损检测方法具有重要的现实意义。

目前国内外对于缺陷的无损检测主要集中在以下几种方法：(1)磁粉检测方法，该方法仅限于导磁性材料，检测前需要对被测工件表面进行多次清洗和退磁工作，确保表面平滑，不影响磁力线分布。然后在表面上均匀布满磁粉，磁化后被测工件缺陷会产生不规则的磁力线，这些缺陷将会通过磁粉的分布展现出来。磁粉检测一般用于铁磁性工件的表面及近表面缺陷的检测，其成本较低，灵敏度较高并且对被测工件无形状要求。磁粉检测法工序比较复杂，不适用于在线检测或者较厚的工件。(2)渗透检测方法，其原理是基于液体的毛细管作用，是检测工件表面开口缺陷的无损检测方法，具体包括荧光和着色两种方法。荧光检测的原理是将被测工件浸入荧光液中，因毛细管现象，在缺陷内部吸满了荧光液。除去表面液体，由于光电效应荧光液在紫外线的照射下，发出可见光而显现缺陷。着色检测的原理和荧光检测相似，它不需要专门设备，只是用显像粉将吸附在缺陷内的着色液吸出工件表面而显现缺陷。该方法在检测工件表面开口裂纹时灵敏度极高，对表面潮湿或者存在涂层的试样，会极大影响检测效果，而且该方法的判定很大程度上取决于检测员的经验。(3)射线检测方法，是利用射线(x射线、γ射线等)穿过被测物体过程中具有一定的衰减规律，根据通过工件各部位衰减后的射线强度来检测工件内部缺陷的一种方法。不同物体其衰减程度不同，衰减的程度由物体的厚度、物体的材料种类以及射线的种类而决定。射线检测主要用于检测工件内部体积型缺陷，且工件的厚度不易超过80mm，可根据材料的衰减系数做相应的加厚或者减薄。该方法检测成本高，检测设备较大，产生的射线辐射对人体伤害极大，对微裂纹缺陷的检测灵敏度较低。(4)超声波检测方法，其原理是利用超声波在被测工件内传播时，会受到被测工件材料声学特性和其内部组织变化的影响，通过超声波的影响程度以及状况分析，来探测材料性能以及结构的变化。该检测方法的检测效率较高，并且成本较低，但相对其它检测方法，对操作人员的要求较高。该方法对于区别不同种类的缺陷有一定的难度，其最大的缺点就是检测时需要耦合剂。(5)涡流检测方法，其检测原理是基于电磁感应现象，变化的磁场在导体工件中产生涡流，如果在工件中存在缺陷、夹杂、电导率变化或结构变化时，会影响涡流的流动，使得叠加磁场发生变化，根据磁场的变化可以判断工件的缺陷。该方法具有检测效率高、适用于在线检测、无需耦合剂和非接触检测等优点，并且对近表面或者表面缺陷的灵敏度较高。但是只适合导电材料表面和近表面的检测，难以判断缺陷的种类、形状和大小。(6)恒定磁场和交变磁场磁光成像无损检测法。这两种方法是利用法拉第磁光效应，分别用永磁性磁铁和低频交流电实现恒定磁场和低频交变磁场，工件处于感应磁场中，若工件存在缺陷，磁力线会发生畸形显现，这一畸变的磁力线将产生畸变的磁场，并引起该处的垂直磁场分布发生变化，磁光传感器可将该垂直磁场转化为磁光图像，分析工件缺陷转化为分析磁光图像。(7)其它检测方法。如激光全息无损检测，是将物体表面和内部的缺陷，通过外界加载的方法，使其在相应的物体表面造成局部的变形，用全息照相来观察和比较这种变形，并记录下不同外界载荷作用下的物体表面的变形情况，进行观察和分析，而后判断物体内部是否存在缺陷。声发射检测技术，是物体在外界条件作用下，缺陷或物体异常部位因应力集中而产生变形或断裂，并以弹性波形式释放出应变能，用仪器检测和分析声发射信号并确定声发射源的技术。红外线检测技术，在检测时可以将一恒定的热流注入工件，如果工件内存在缺陷，由于缺陷区与无缺陷区的热扩散系数不同，那么在工件表面的温度分布就会有差异，内部有缺陷与无缺陷区所对应的表面温度就不同，由此所发出的红外光波(热辐射)也就不同，利用红外探测器可以响应红外光波并转换成相应大小电信号的功能，逐点扫描工件表面就可以获得工件表面温度的分布状况，从而发现工件表面温度异常区域，确定工件内部缺陷的部位。