一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法与流程

本发明涉及一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法，属于在线检测技术领域，具体属于导电材料在线检测技术领域。

背景技术：

随着电力需求的不断扩大，对导电线杆的需求不断扩大，特别是对高端线杆的需求大幅增加。但是，由于缺乏有效的在线检测和监控系统，造成生产的导电线杆质量没有保障，使得我国在导电线杆生产的高端领域缺乏竞争力。建立导电线杆生产的在线质量检测系统，通过精确反馈和控制生产工艺来提高产品质量，一直是我国导电线杆生产单位非常关注的问题。目前使用最多的导电线杆缺陷在线检测方法有涡流检测法和基于图像的表面质量检测法，但均存在一定应用局限。涡流检测法对产品表面的裂纹、刮伤、夹杂物、凹坑等缺陷检测灵敏度高，但是必须有足够的时间加热才能充分暴露缺陷，响应速度慢，不适用于在高速生产线上应用。基于图像的表面质量检测法虽然能针对导电线杆表面缺陷进行精确检测，但对存在内部缺陷的导电线杆不能检出。此外，生产过程中常常涉及退火等高温处理手段，上述检测设施无法在生产线全程安置，检测控制存在“盲点”。专利cn201310530795.2中公开了一种电阻测试装置，能够测量样品在变温环境下的电阻变化情况，但所述专利未涉及信息采集及分析，且所测区域固定不变。

本发明的检测装置和导电线杆之间可以相对运动，并且能够连续采集导电线杆质量信息，并基于采集到的连续信息进行系统计算和分析，进而实现缺陷判定和质量检测。本发明能对运动或静止的导电线杆进行检测，既可以实现连续检测，亦可实现离散检测，兼具现有离散检测技术的所有功能。

技术实现要素：

针对现有技术不足，本发明提出一种基于连续信息检测导电线杆质量的技术方案。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；检测时，检测装置和导电线杆可以相对运动，通过连续采集信息和计算信息参数来判定导电线杆的质量；所述信息包括但不限于电压、电流、位置，所述信息是连续信息，所述连续信息是连续采集导电线杆不同位置的信息；所述信息参数选自电阻、电阻率、导电率、电导率、电压中的至少一种，根据采集的电压或电流及所测区间导电线杆的尺寸信息计算获得。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；根据采集的电压或电流及所测区间导电线杆的尺寸信息计算获得信息参数时，所述计算采用下述公式中的至少一种：

电阻(ω)＝电压(v)÷电流(a)；

电阻率(ω·m)＝电阻(ω)×截面积(m²)÷长度(m)；

电导率(s/m)＝1÷电阻率(ω·m)；

导电率(％iacs)＝电导率(ms/m)÷0.58。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；所述检测装置和导电线杆的相对运动包括下述三种情况：检测装置静止，导电线杆运动，定义导电线杆运动方向的反方向为检测方向，多用于流程生产导电线杆的检测；检测装置运动，导电线杆静止，定义检测装置运动方向为检测方向，多用于难以移动导电线杆的检测；检测装置和导电线杆同时以不同速度运动，定义导电线杆相对于检测装置运动方向的反方向为检测方向，多用于辅助调节信息采集频率和对特定区域进行检测；所述相对运动优选为连续的相对运动。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；检测装置通过接触端与导电线杆接触，其中有2个采集信息的接触端；任意一个接触端与导电线杆的接触面积小于等于100mm²，优选为小于等于25mm²，进一步优选为小于等于1mm²，更进一步优选为小于等于0.1mm²，该参数的选择，关系到检测精度，对于高端检测而言，其在保证物理性能的同时最好选用优选方案，当然，为了进一步提升信息的可靠性，用于信息采集的两个接触端与导电线杆的接触面积要相等。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；2个信息采集接触端之间的导电线杆区域为检测区域，定义检测方向上第1个信息采集接触端为定位接触端，定义采集到第1个信息的状态为起始状态，在起始状态，与定位接触端接触的导电线杆位置为信息采集起始点(坐标原点)；该坐标原点也可以进行人为设置和更改；设置好坐标原点后，导电线杆上其他点的位置用其与坐标原点的距离表征。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；检测装置在导电线杆进、出检测区域的过程中自动采集信息，并自动画出信息参数-距离曲线；所述信息参数-距离曲线横坐标为导电线杆和定位接触端接触的位置与信息采集起始点的距离；所述距离的获取方式包括但不限于直接测量得到、根据时间和速度参数计算得到。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；所述信息参数-距离曲线反映导电线杆的质量信息，信息参数-距离曲线出现异常和回归正常反映有缺陷进入和离开检测区域。图1为信息参数-距离曲线与导电线杆缺陷及所在位置对应的示意图，根据采集的第1个信息获得信息参数-距离曲线的起点(o点)，o点在导电线杆上的对应位置与信息采集起始点的距离为0，其横坐标为0；a状态为有1个缺陷即将进入检测区域的状态，当导电线杆由起始状态变为a状态时，检测区域内无缺陷存在，信息参数-距离曲线相应出现oa段，信息参数为正常参数，a点在导电线杆上的对应位置与信息采集起始点的距离为50mm，该点的横坐标为50mm；b状态为1个缺陷刚刚完全进入检测区域的状态，当导电线杆由a状态变为b状态时，缺陷经历了开始进入和完全进入检测区域的过程，信息参数-距离曲线相应出现ab段，信息参数为异常参数，b点在导电线杆上的对应位置与信息采集起始点的距离为60mm，该点的横坐标为60mm；c状态为缺陷即将离开检测区域的状态，当导电线杆由b状态变为c状态时，信息参数-距离曲线相应出现bc段，c点在导电线杆上的对应位置与信息采集起始点的距离为90mm，该点的横坐标为90mm；d状态为缺陷刚刚离开就检测区域状态，当导电线杆由c状态变为d状态时，信息参数回归正常，d点在导电线杆上的对应位置与信息采集起始点的距离为100mm，该点的横坐标为100mm。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；少部分情况下，在所测导电线杆的前端存在缺陷时，信息参数-距离曲线起始点的信息参数出现异常，或者在所测导电线杆的末端存在缺陷时，信息参数-距离曲线终止点的信息参数出现异常。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；采集的信息还可以包括时间、温度信息，当所获信息中包括时间信息时，可以根据所获信息参数、位置信息、时间信息得到连续的信息参数-位置-时间曲线。

本领域技术人员根据本发明所获信息及所进行的数学处理、理论计算、物理意义的变换，其实质还属于本发明的范围。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；将所获信息参数与标准信息参数进行比对，当|所获信息参数-标准信息参数|/标准信息参数大于等于缺陷判断阈值时，判定所获信息参数对应区域存在缺陷，当|所获信息参数-标准信息参数|/标准信息参数小于缺陷判断阈值时，则判定所获信息参数对应区域质量合格。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；所述缺陷判断阈值用wr表示，当所得信息参数为电压，且所用单位为v时，所述wr的取值大于等于0.0001，优选为0.0001～0.1，进一步优选为0.0001～0.01，更进一步优选为0.0001～0.001；当信息参数为其他信息参数时，所述wr的取值进行相应换算。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；当|所获信息参数-标准信息参数|/标准信息参数大于等于wr时，判定所测区域至少包括1种或1个缺陷，计算wy，所述wy＝(ym-ys)÷ys，所述ys是标准信息参数，所述ym是所获信息参数的最大值或最小值，所述wy为缺陷判定因子。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；当信息参数选用电压信息和/或电阻和/或电阻率时，wy＞0，缺陷种类包括但不限于直径变小、划痕、压痕、凹陷、裂纹、腐蚀，wy＜0，缺陷种类包括但不限于凸起、直径变大；

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；当信息参数选用导电率和/或电导率时，wy＜0，缺陷种类包括但不限于直径变小、划痕、压痕、凹陷、裂纹、腐蚀，wy＞0，缺陷种类包括但不限于凸起、直径变大。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；根据信息参数-距离曲线可以确定缺陷在导电线杆上的位置和大小，缺陷在导电线杆上的实际位置和缺陷长度由信息参数回归正常的起始点和终止点的横坐标确定，缺陷的显著程度由信息参数的最大值(或最小值)与标准信息参数的差值确定；图2为信息参数-距离曲线示意图，所获信息参数用y表示，标准信息参数用ys表示，ys±(wr×ys)为正常信息参数范围，误差范围主要是考虑系统的测量误差。如图2所示，ab段和bc段的信息参数y满足|y-ys|＜wr×ys，反映对应的导电线杆区间无缺陷，c点的信息参数y满足|y-ys|＝wr×ys，y＝yc，所获信息参数处于临界值；cd段的信息参数超出了正常范围，|y-ys|≥wr×ys，对应缺陷逐渐进入检测区域；df段的信息参数相对恒定，对应缺陷完全处于检测区域内，ym为所获信息参数最大值；fg段的信息参数开始回归，对应缺陷逐渐离开检测区域，f点在导电线杆上的位置为缺陷起始点，g点的信息参数值y满足|y-ys|＝wr×ys，y＝yg，所获信息参数处于临界值，g点在导电线杆上的相应位置为缺陷终止点；gh段和hi段的信息参数满足|y-ys|＜wr×ys，信息参数处于正常信息参数范围，反映对应的导电线杆区域无缺陷。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；导致材料电阻变化的缺陷均属本方法可检测的缺陷种类，所述导致电阻变化的因素包括但不限于材料电阻率变化、横截面积变化；当缺陷属于直径变小的类型时，直径变小导致电阻变大，如图3所示，ym是所获连续电阻的最大值，ym＞ys，wy＞0；当缺陷属于直径变大的类型时，直径变大导致电阻变小，如图4所示，ym是所获连续电阻的最小值，ym＜ys，wy＜0；ym和ys的差值反映缺陷的剧烈程度。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；通过分析信息参数-距离曲线的变化情况，可以判定缺陷的个数；一般地，所获信息参数-距离曲线出现异常和回归正常1次，可以判定导电线杆对应区域至少存在1种或1个缺陷；少数情况下，信息参数-距离曲线反复出现异常和回归正常或变化率突然增大或变小，可以判定导电线杆对应区域至少存在2种或2个缺陷；极少数情况下，信息参数-距离曲线反复出现异常和回归正常，且最终无法回归正常参数范围，判定导电线杆对应区域存在大量缺陷或导电线杆对应区域为物理边界。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；可检测多种缺陷连续出现的情况，信息参数-距离曲线出现异常且长时间不回归或直至检测完成其还未回归，则根据信息参数-距离曲线的斜率以及斜率的变化情况判定检测区域是否存在2种或2种以上缺陷。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；所述标准信息参数为标样的信息参数，所述标样可以根据标准确定，所述标准为国家标准、行业标准或企业标准。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；所述标准信息参数还可以由用户确定，或根据用户确定的标样进行检测和/或计算获得。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；获取标准信息参数时，检测环境与实际检测环境相同，所述检测环境包括但不限于温度、压强、湿度、噪音。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；其适用温度区域为10k～待测导电线杆材料的熔化温度或液化温度或气化温度。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；所述导电线杆的横截面积小于等于1000mm²，优选为小于等于100mm²，进一步优选为小于等于10mm²，还可进一步优选为小于等于1mm²，更进一步优选为小于等于0.5mm²。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；所述信息包括但不限于电压、电流、位置，所述电压、电流信息的采集方法包括但不限于直流四点法、单电桥法、双电桥法；优选为直流四点法。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；检测时，信息采集频率、导电线杆与检测装置之间的相对运动速度、信息采集接触端间距三者间的关系为：相对运动速度÷信息采集频率＜信息采集接触端间距，可保证检测样品所有区域均能被检测到，且采集的信息样本足够用于分析，相对运动速度越小、采集频率越大，采集的信息样本越多。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；所述信息采集频率大于等于1次/10秒，优选为大于等于1次/秒，更进一步优选为大于等于10次/秒；所述信息采集频率也可根据检测区域长度设定，在10mm检测区间内，其信息采集数大于等于1次，优选为大于等于10次，更进一步优选为大于等于100次；所述信息采集频率还可根据导电线杆与检测装置的相对运动速度和信息采集装置的特性进行优化和调整。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；有2个接触端用于信息采集，2个信息采集接触端的间距小于等于3000mm，优选为小于等于1000mm，进一步优选为小于等于500mm，更进一步优选为小于等于100mm，还可进一步优选为小于等于50mm。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；缺陷进入和离开检测区域时，对应的信息参数曲线存在一定映射关系，可根据映射关系对信息采集系统进行校核。图2中bd段对应缺陷进入检测区域，fh段对应缺陷离开检测区域，bd段和fh段的信息参数在理想情况下互为映射，即对于bd上任意一点(x,y(x))和fh上映射点(x+l,y(x+l))，存在关系y(x)'＝-y(x+l)'，其中l为检测区域的长度。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的方法；缺陷判定方法还有很多种，应当认为，凡基于本发明的缺陷判定方法均属于本专利的保护范围。

本发明还专门设计了与上述检测方法相匹配的装置；所述装置包括p个独立的检测单元，检测时，p个单元可全部或部分与导电线杆接触；所述检测单元可以静止或按设计轨迹运动，所述导电线杆也可以静止或按设计轨迹运动；所述检测单元和导电线杆之间可以相对运动；所述p为大于等于1的整数。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的装置；当采用直流四点法检测信息参数时，每个检测单元包括4根并排设置的接线柱、恒定电流提供模块、测温模块、信息采集模块；所述4根接线柱中，两端的两根接线柱通过导线与恒定电流提供模块连接，中间的两根接线柱通过导线与信息采集模块连接；所述测温模块与所述信息采集模块相连。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的装置；所述接线柱与接触端连接，所述接触端包括但不限于导电滚珠、探针，所述接线柱与接触端的电导率大于等于6ms/m，优选为大于等于30ms/m，进一步优选为大于等于46ms/m；使用时，检测导电线杆与接触端相接触，且可以相对运动。

本发明一种基于连续信息检测导电线杆质量的装置；在接线柱和接触端之间设有压力传感装置，用于调节与检测样品接触的压力大小，防止接触压力过大损坏检测样品或接触压力过小造成接触不良。

相对于现有技术，本发明提出一种基于连续信息检测导电线杆质量的方案，其技术优势为：

1.本发明能够实现导电线杆的在线连续检测，检测装置与导电线杆可以有多种相对运动方式，此点对于连续的在线检测具有较大实用价值。

2.本发明可适用于不同检测场所，可检测的材料种类多，可实现不同温度环境下的在线检测，并可以进行不同温度下的连续信息参数的换算。

3.本发明可以检测导致电阻变化的缺陷并分析缺陷的种类，不仅能够检测表层质量问题，也可以检测内部缺陷，尤其是可以检测到2种及2种以上缺陷共存的情况，现有技术无法实现此功能。

附图说明

附图1为信息参数-距离曲线与导电线杆缺陷及所在位置对应的示意图；

附图2为信息参数-距离曲线示意图；

附图3为直径变小缺陷的电阻-距离曲线示意图；

附图4为直径变大缺陷的电阻-距离曲线示意图；

附图5为本发明的检测装置示意图，1为信号采集模块；2为接线柱；3为接线柱升降装置；4为压力传感器；5为测温探头；6为信号引线；7为接触端；

附图6为实施例1的导电率-距离曲线；

附图7为实施例1中的缺陷照片；

附图8为实施例2的电压-距离曲线；

附图9为实施例2的检测样品照片(正面)；

附图10为实施例2的检测样品照片(侧面)；

附图11为实施例3的电阻率-距离曲线；

附图12为实施例3中的缺陷照片；

附图13为对比例1的电阻率-距离曲线。

具体实施方式

本发明的具体实施方式中，采用直流四点法检进行检测，检测环境温度均为20±2℃，接触端和导电线杆的接触面积≤5mm²。检测系统在导电线杆与检测装置的相对运动中自动采集电压信息、位置信息、尺寸信息，自动计算信息参数，并画出信息参数-距离曲线。

信息参数计算采用下述公式：

电阻(ω)＝电压(v)÷电流(a)；

电阻率(ω·m)＝电阻(ω)×截面积(m²)÷长度(m)；

电导率(s/m)＝1÷电阻率(ω·m)；

导电率(％iacs)＝电导率(ms/m)÷0.58。

实施例1

检测材料：铝合金线材，直径3.93mm，长度为1500mm；

接线柱间隔/检测区域长度：80mm；

输入恒定电流：0.15a；

运动方式：检测装置静止，样品运动；

样品运动速度：30mm/s；

信号采集频率：30次/s；

标准导电率：61.4％iacs；

图6为所获导电率-距离曲线，wr＝0.001639，根据|所获导电率-标准导电率|/标准导电率≥wr，判定存在1处缺陷，在451mm-458mm位置范围内的导电率异常上升，对应缺陷进入检测区域，ym＝62.5％iacs，在531mm-538mm位置范围内导电率回归正常，对应缺陷离开检测区域，确定缺陷起始点、终止点坐标分别为531mm、538mm，缺陷区域的长度为7mm；缺陷判定因子wy＝(62.5-61.4)÷61.4＝0.0179，由于判定因子wy＞0，判定可能的缺陷类型为凸起，图7照片显示缺陷为瘤状凸起。

实施例2

检测材料：铝合金轧杆，样品1截面约11.82mm×8.45mm，长约380mm；样品2截面约9.30mm×8.28mm，长约432mm；

接线柱间隔/检测区域长度：40mm；

输入恒定电流：1.0a；

运动方式：检测装置静止，样品运动；

样品运动速度：60mm/s；

信号采集频率：60次/s；

标准电压信号：样品1：0.0225mv，样品2：0.0286mv；

图8为所获电压-距离曲线，wr＝0.01750，根据|所获电压信号-标准电压信号|/标准电压信号＜wr，判定样品1无缺陷；根据|所获电压信号-标准电压信号|/标准电压信号≥wr，判定样品2存在1处缺陷，在219mm-235mm位置范围内电压异常上升，对应缺陷进入检测区域，ym＝0.0303mv，在259mm-275mm位置范围内电压回归正常，对应缺陷离开检测区域，确定缺陷起始点、终止点坐标分别为259mm、275mm，缺陷区域的长度为16mm；缺陷判定因子wy＝(0.0303-0.0286)÷0.0286＝0.0594，由于判定因子wy＞0，判定可能的缺陷类型为尺寸偏小或裂纹。图9为样品正面照片，无明显尺寸偏小，图10所示样品侧面照片显示样品2缺陷为轧裂。

实施例3

检测材料：铝合金线材，直径5mm，长度1400mm；

接线柱间隔/检测区域长度：100mm；

输入恒定电流：0.55a；

运动方式：检测装置静止，样品运动；

样品运动速度：30mm/s；

信号采集频率：60次/s；

标准电阻率：2.8301×10^-8ω·m；

图11为所获电阻率-距离曲线，wr＝0.001665，根据|所获电阻率-标准电阻率|/标准电阻率≥wr，判定存在1处缺陷，在710mm-764mm位置范围内电阻率异常升高，对应缺陷进入检测区域，ym＝2.8734×10^-8ω·m，在810mm-864mm位置范围内电阻率回归正常，对应缺陷离开检测区域，确定缺陷起始点、终止点坐标分别为810mm、864mm，缺陷区域的长度为54mm；缺陷判定因子wy＝(2.8734×10^-8ω·m-2.8301×10^-8)÷2.8301×10^-8＝0.01530，由于缺陷判定因子wy＞0，且缺陷区域的长度较长，判定可能的缺陷类型是划痕。

进一步发现，所测电阻率曲线在异常上升和下降阶段的斜率发生明显改变，710mm-734mm上升阶段斜率约为5.8×10^-12ω·m/mm，760mm-764mm上升阶段斜率约为7.1×10^-11ω·m/mm，810mm-834mm下降阶段斜率约为-5.8×10^-12ω·m/mm，860mm-864mm下降阶段斜率约为-7.1×10^-11ω·m/mm，判断该处缺陷由两类缺陷构成。第一个缺陷斜率绝对值较小、长度较长，最有可能为划痕，第二个缺陷斜率绝对值较大、长度较短，最有可能是压痕或气泡，两斜率间中间平台长度26mm，说明两缺陷相距约26mm。图12照片显示缺陷为划痕和压痕。

对比例：

检测方式：分段离散检测；

检测材料：铝合金线材，直径为5mm，长度为1400mm，与实施例3为同一检测样品；

接线柱间隔/检测区域长度：100mm；

输入恒定电流：0.55a；

标准电阻率：2.8301×10^-8ω·m；

图13为所获电阻率-距离曲线，wr＝0.001665，由于中间2个接线柱相距100mm，需要测量14次，每次检测的结果是100mm段平均化的结果，根据|所获电阻率-标准电阻率|/标准电阻率≥wr，判定800mm-900mm位置区域存在缺陷，由于只有14个离散数据点，无法确定其具体程度和长度，因而无法判断可能的缺陷种类。实施例3检测到810mm-864mm区域存在缺陷，且分析出了两类缺陷，而本对比例无法检测到。

对比例显示出离散检测的缺点：需要提前划分、检测次数多、检测速度慢、信号不明显、定位不准确、无法进一步区分种类、无法检测缺陷极小的情况等。