专利名称：磁粉检测中磁痕图像线扫描采集方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁粉检测中磁痕图像的线扫描采集方法，此方法对被测物表面进 行线扫描成像，形成被测物表面的磁痕图像，处理图像数据，可以更客观的评价被测物。
背景技术：
磁粉检测是五大常规无损检测方法之一。在信息化高速发展的今天，其余四种早 已实现了对检测信号的保存和再现，以及数据的后处理，甚至可以远程监测，即在办公室打 开专用软件就可以实现对产品的检测，但磁粉检测目前为止还停留在探伤人员目视观察的 阶段。这使得检测结果的人为因素增大，又由于被测物表面图像不可再现这使得责任难于 划分。这种方法是用电磁场磁化可磁化物体，然后喷洒磁粉液在物体表面，在磁场的作用 下，磁粉液均勻分布在物体表面，但是在表面缺陷处会有大量的磁粉聚集，目视有无磁粉聚 集区便可完成检测。然而不同的设备，由于对物体磁化大小、磁粉液的好坏等等一系列原因 都会影响到缺陷处所能聚集的磁粉量，当然越多越容易分辨出缺陷，但是势必造成在一些 表面不好但不是缺陷的区域也会有磁粉的聚集，这样也不容易分辨出真正的缺陷。磁粉检 测中有专门的试片，该试片上有标淮缺陷。在调节设备的时候，把试片贴到试样表面，以能 清晰分辨出试片上的标准缺陷作为设备的验收标准。最近几年随着数码产品的迅猛发展，出现了用数码相机对被测物体进行拍照后保 存图像的方式，这种技术就是事先调整好相机的光圈，焦距以及光源的位置，直到在图像上 能清晰分辨出试片上的标准缺陷。附图1是数码相机原理示意图。镜头4所能覆盖的区域是2中的圆形区域，这一 区域反射光经过镜头4进入到相机内，也应该是分布在一个圆形区域上的，但是相机内感 光器件是面阵CCD5 (CCD即图像传感器)，只能把照射在面阵CCD上的光转化为电信号被信 号处理系统处理，所以覆盖区域2中只有圆形区域中间的矩形区域才是真正相机的覆盖区 域，在本说明书中，如不加特别说明，相机的覆盖区域2都特指CCD所能感光的矩形区域。 把试片3贴在被测物表上相机覆盖区域2内，调节镜头、焦距等使相机能清拍出试片3的图 像，以此为标准就可对其它部分或检测物体实施检测。由于相机镜头以及相机中CCD的限制，相机所能拍照的范围是一定的。也就是说 一幅图像只能覆盖固定大小的区域，即图1中的覆盖区域2，但事实上，所检测物体1的尺寸 大部分都超出了这个区域。解决方法有两种一种是拍多幅图像，直到覆盖物体所有表面， 再拼接所有图像得到全表面图；另外一种是用摄像机录像的方式，扫查物体，连续的采集图 像成为视频，再把这一段视频作为检测的数据保存。这两种方式都有各自的缺点。拍多幅图像的方式也可把图像信息保存为标准的图像格式文件以便后处理，但是 因为物体表面各个点的光照度不同反光量也不同，假设物表面是一个平面，由于环境等杂 散光的影响，相机所采得的图像的边缘光强要弱于中间区域，这样在肉眼观察的时候就不 易发现处于图像边缘的缺陷，假设物表是一个曲面，曲面各个不同地方反射入相机的光强 就有更大的差别；不同两幅图像，即便是处于图像同一位置的地方，也因为各种原因造成光2/4页
强不一致，这样拼接得到的图像根本无法保证不同地方的试片的标准缺陷都能清晰分辨， 直接影响到判定的结果，其保存下来的全表面图像数据也只有一定的参考意义而无定性说 明问题的作用。摄像机录像的方式就是让摄像机镜头与被测物表面相对运动，使镜头扫查过全表 面，把实时扫描的图像传输到计算机供探伤人员观察，其方式同拍多幅图像的方式无本质 的区别，只是图像更加密集，数据量太大而难于处理，镜头内感光器件都采用的是面阵CCD。这两种方式中，物表光进入镜头经过的是一个开放式的环境，这样就使得大量的 杂散环境光进入镜头，被CCD接收，造成采集数据的不确定性增加。这两种方式都可以在远端实现检测，即把实时的图像视频传输到计算机端，供探 伤人员判定，但是其局限性还是很大，从根本上来说，这种方式只是相当于延伸了人眼，可 以远离被检物体，对人身安全性有一定提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单实用的磁粉检测中磁痕图像线扫描采集方法，以 达到在磁粉检测中对检测物体表面的磁痕图像提取、保存，通过数据处理装置可以做出对 被测物体优劣的智能判别。本发明是通过以下技术方案来实现的一种磁粉检测中磁痕图像线扫描采集方法，它是采用线阵CCD相机在磁粉检测中 对被测物表面的漫反射光线进行选择采集得到磁痕图像的方法。其包括以下步骤(1)选定被测物表面的检测区域，固定好光源和密封腔，在所述密封腔内安装线阵 CCD相机，所述密闭腔正对相机镜头的侧壁上开设有狭缝，该侧壁的外侧对着被测物表面的 检测区域；(2)光源发出平行光入射到所述被测物表面的检测区域，调节密封腔、光源的位置 和角度使漫反射光通过狭缝进入密封腔和相机镜头；(3)调节相机在被测物表面上的CCD所能感光的覆盖区域内贴试片，调节相机直 至使其能得到清晰的试片图像；(4)采集通过狭缝进入镜头的漫反射光线的清晰的磁痕图像；(5)通过使被测物和相机做相对运动，按照(2)_(4)的步骤对整个物表进行图像 采集，得到全物表的磁痕图像，同时把移动的距离和采集到的图像都发送给数据处理装置。一种所述的磁粉检测中磁痕图像线扫描采集方法的装置，包括光源、密封腔、线阵 CCD相机和数据处理装置，所述线阵CCD相机安装在密封腔内，该密闭腔正对相机镜头的侧 壁上开设有狭缝，所述光源设置在其平行光经被测物表面反射的漫反射光线经过狭缝能够 被线阵CCD采集到的位置，所述线阵CCD采集到的数据连接到数据处理装置，由此，所述光 源经被测物表面反射的漫反射光线经过狭缝被线阵CCD采集并输入到数据处理装置。本发明与现有技术相比具有以下优点本发明最重要的一点就是采用线阵CCD，并在其它方面做了一系列相应变化。如图 2所示，对于6线阵(XD，相机覆盖区域2在物表上只是一条线，为了得到全物表的图像，移 动相机或是物体紧挨上一覆盖区域再做一次图像采集，同时把移动的距离和采集到的图像都发送给数据处理装置，在恰当位置添加新的图像信息，再移动，再采集，这样就能使物表 被覆盖区域2扫过，得到全物表的像。试片3贴在2能扫过的区域，在镜头、焦距等调节完 好的情况下就能得到清晰的试片3的图像。以同样的状态去检测其它物体，就能得到高质 量的物表磁痕图像，从而对被检物体做出有效的评价。由于曲面的镜面反射光是比较复杂的，如果没有密封腔，总会有一些镜面反射光 通过镜头而被CCD所接收，然而镜面反射光很强，用镜面反射光成像所得图像中将会是一 个亮斑，所以镜面反射光不适用于检测；再加上一些覆盖区域2以外的区域的漫反射光，这 些不代表检测区域的光强信息的光线被CCD所接收，造成成像错误或不能成像。为了消除 过多的环境光进入到相机中，提高采集图像的稳定性和准确性，把相机装入一个密闭腔中， 在密闭腔中正对相机的侧壁开一个狭缝，这样，物表光就能通过狭缝沿光路进入到镜头，此 装置可有效的防止环境光及物表的杂散光进入相机被CCD接受，大大提高检测结果的准确 性。线阵CXD的工作频率(一秒内能完成完整的一次图像采集的次数)要比面阵CXD 高的多，所以本发明检测速度并不比面阵CCD方式慢，不过正是因为线阵CCD工作频率的大 大提高，对光源的要求也随之更加严格。CCD工作时，在设定的积分时间内由光敏单元对光 信号进行取样，将光的强弱转换为各光敏单元的电荷多少。所以由各光敏单元电荷的多少 能得出该区域在该时间段内光照量的大小。显然，积分时间的长短和光照强度的大小都会 影响到转换电荷的多少，可用积分时间去除光照量，取一个平均光照强度，这样，CCD转换的 电荷数在一定范围内就和平均光照强度有一个简单的比例关系。对于面阵CCD来说，一秒 内采集的图片数在10张左右，可用于每一张图片的采集时间为IOOmS左右，对于线阵CCD 而言，每秒采集图片数为1000张以上，平均每张图片的感光时间不到ImS.受到各种条件限 制，普通光源有很大的波纹存在即光源的光强并不是在任何时间都是相等的，而是在平均 值上下有规律的波动，那么，如果积分时间小于光强波动周期时，任何两个积分时间内的平 均光照强度会有很大的差别，严重影响到CCD采集的稳定性。在本发明中采用波纹很小的 光源，以保证图像采集的稳定性和准确性。
图1传统面扫描成像示意图；图2本发明中线扫描成像示意图；图3本发明密闭腔的结构示意图；图4圆柱曲面图像扫描剖面图。
具体实施例方式以下结合图2、图3、图4对本发明作进一步的说明磁痕图像线扫描采集方法主是针对磁粉检测领域内，对物表磁痕图像提取、处理 的一套方法。本发明的实现基于线阵CCD6的相机4、密闭腔7、低波纹光源9和数据处理装 置(图略)来实现的，所述线阵CCD6的相机4安装在密封腔7内壁，该密闭腔7正对相机 镜头的侧壁上开设有狭缝71，所述光源9在被测物1表面的漫反射光经过狭缝71能够被线 阵(XD6采集到数据处理装置。
磁粉检测对象的表面往往是一个曲面。如图4所示，对一个圆柱表面物体应用本 发明提取磁痕图像的剖面图，线阵CCD6在该剖面图中只是一个点，相机覆盖区域2也只是 一个点，所述低波纹光源9为矩形平行光源。如图3、4所示被测物1为一个圆柱剖面，根据需求，固定好光源9和密封腔7，密 封腔7内安装好线阵CCD相机4，让有狭缝的密封腔7的侧壁外侧对着被测物1的表面；光源9发出平行光11入射到被测物1的表面，到物表面的入射光线会产生反射， 反射有镜面反射光线12和漫反射光线两种，曲面的镜面反射光是比较复杂的，就图4中的 物表面来说，镜面反射光12应是一个扇面，如果没有密封腔，总会有一些镜面反射光通过 镜头而被CCD所接收，而镜面反射光很强，用镜面反射光成像所得图像中将会是一个亮斑， 所以镜面反射光不适用于检测；再加上一些覆盖区域2以外的区域的漫反射光，这些不代 表检测区域的光强信息的光线被CCD所接收，容易造成成像错误或不能成像。本发明中让 漫反射光线通过狭缝进入镜头进行线阵CCD成像。如图4中所示，覆盖区域2的漫反射光 线13中的一束进入镜头被线阵CCD6所接收。需要特别说明的是，物表任何一点光照区域 都有漫反射光，在图4中只画出了覆盖区域2的漫反射光线。为了得到清晰地图像，调节密封腔7、光源9的位置和角度使漫反射光通过狭缝71 进入相机4的镜头；在被测物表面上的线阵CCD6所能感光的覆盖区域内贴试片3，调节相 机4的镜头直至使其能得到清晰的试片图像；以上述状态采集通过狭缝71进入镜头的漫反射光线的清晰的磁痕图像；通过使被测物1和相机2做相对运动，按照上述步骤对整个物表进行图像采集，得 到全物表的磁痕图像，同时把移动的距离和采集到的图像都发送给数据处理装置，以达到 在磁粉检测中对检测物体表面的磁痕图像提取、保存，以此通过数据处理装置可以做出对 被测物体优劣的智能判别。显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对 本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可 以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发 明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
权利要求
一种磁粉检测中磁痕图像线扫描采集方法，其特征在于，它是采用线阵CCD相机在磁粉检测中对被测物表面的漫反射光线进行选择采集得到磁痕图像的方法。
2.根据权利要求1所述的磁粉检测中磁痕图像线扫描采集方法，其特征在于，包括以 下步骤(1)选定被测物表面的检测区域，对应该检测区域固定好光源和密封腔，所述密封腔内 安装线阵CCD相机，所述密闭腔正对相机镜头的侧壁上开设有狭缝，是所述密闭腔侧壁的 外侧对着被测物表面的检测区域；(2)令光源发出平行光入射到所述被测物表面的检测区域，调节密封腔、光源的位置和 角度，使漫反射光通过狭缝和密封腔进入相机镜头；(3)调节相机在被测物表面上的线阵CCD所能感光的覆盖区域内贴试片，调节相机直 至使其能得到清晰的试片图像；(4)采集通过狭缝进入镜头的漫反射光线的清晰的磁痕图像；(5)通过使被测物和相机做相对运动，按照(2)-(4)的步骤对整个物表进行图像采集， 得到全物表的磁痕图像，同时把移动的距离和采集到的图像都发送给数据处理装置。
3. 一种用于权利要求2所述的线扫描采集方法的装置，其特征在于，包括光源、密封 腔、线阵CCD相机和数据处理装置，所述线阵CCD相机安装在密封腔内，该密闭腔正对相机 镜头的侧壁上开设有狭缝，所述光源设置在其平行光经被测物表面反射的漫反射光线经过 狭缝能够被线阵CCD采集到的位置，所述线阵CCD通过数据传输线连接到数据处理装置。
全文摘要
本发明涉及一种磁粉检测中磁痕图像的线扫描采集方法，它是采用线阵CCD相机在磁粉检测中对被测物表面的漫反射光线进行选择采集得到磁痕图像的方法。所述线阵CCD相机安装在密封腔内，该密闭腔正对相机镜头的侧壁上开设有狭缝，所述光源设置在其平行光经被测物表面反射的漫反射光线经过狭缝被线阵CCD采集到的位置，线阵CCD采集到的数据输入到数据处理装置，从而对被测物表面进行线扫描成像，形成被测物表面的磁痕图像，处理图像数据，通过数据处理装置可以做出对被测物体优劣的智能判别，可以更客观的评价被测物。
文档编号G01N21/01GK101915734SQ201010233979
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月22日 优先权日2010年7月22日
发明者吴迪, 张乐, 滕永平, 费学智, 赵中龄 申请人:北京交通大学