一种焊缝显微组织的磁光成像检测方法及装置与流程

本发明涉及焊缝显微组织检测技术领域，特别是涉及一种焊缝显微组织的磁光成像检测方法。本发明还涉及一种焊缝显微组织的磁光成像检测装置。

背景技术：

随着制造业的发展，金属材料的应用越来越广泛，通常情况下需要对金属材料进行焊接，材料在焊接后的焊缝质量是整个焊接的关键所在，焊缝的显微组织类型以及各类型显微组织的分布情况对焊件的性能具有很大的影响。所以需要对焊缝的显微组织进行检测，以便获得各类显微组织的分布情况，从而为对焊件的性能判定提供依据。

目前，传统的焊缝显微组织检测方法采用的是金相显微组织分析法，即采用显微镜(光学显微法或电子显微法)来观测经过金相制样后的焊缝显微组织的方法，在采用该方法对焊缝的显微组织进行检测之前，需要对焊件进行切面、研磨、抛光和腐蚀等处理(即进行金相制样)，增加了整个检测过程的复杂程度、并且在进行金相制样的过程中对操作人员的要求较高，并且对焊件进行切割使焊件的完整性遭到破坏。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的焊缝显微组织的磁光成像检测方法及装置成为本领域的技术人员需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种焊缝显微组织的磁光成像检测方法及装置，在使用过程中保全了焊件的完整性、且操作简单，在一定程度上提高了检测效率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种焊缝显微组织的磁光成像检测方法，包括：

对焊件的焊缝进行励磁；

采集励磁后的所述焊缝的磁光图像；

采用图像分析法对所述磁光图像进行分析，以得到焊缝显微组织的分布信息。

可选的，对焊件的焊缝进行励磁的过程具体为：

采用恒定磁场对焊件的焊缝进行励磁。

可选的，所述恒定磁场的磁场强度的大小大于所述焊件的饱和磁感应强度。

可选的，所述采用图像分析法对所述磁光图像进行分析的过程具体为：

选取所述磁光图像的感兴趣区域，对所述感兴趣区域的行或列的灰度值进行分析。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种焊缝显微组织的磁光成像检测装置，包括：

磁场激励装置，用于对焊件的焊缝进行励磁；

磁光成像传感器，用于依据控制指令采集励磁后的所述焊缝的磁光图像，并发送所述磁光图像；

处理器，用于发送所述控制指令；还用于接收所述磁光图像，并采用图像分析法对所述磁光图像进行分析，以得到焊缝显微组织的分布信息。

可选的，所述磁场激励装置为直流电磁场激励装置。

可选的，所述磁光成像传感器包括光源、起偏器、检偏器、磁光介质、反射镜以及cmos图像传感器。

可选的，所述磁光介质为磁光薄膜。

本发明提供了一种焊缝显微组织的磁光成像检测方法及装置，包括：对焊件的焊缝进行励磁；采集励磁后的焊缝的磁光图像；采用图像分析法对磁光图像进行分析，以得到焊缝显微组织的分布信息。由于在对焊件进行焊接的过程中，焊缝处不同的区域受热和快速冷却的情况不一致，从而导致焊接后的焊缝的显微组织分为母材区、焊缝区和热影响区，并且在对焊件的焊缝进行励磁时，各个区域所产生的感应磁场大小不一致，由于磁光图像反映了感应磁场的分布情况，故对励磁后的焊缝进行磁光图像的采集，并对焊缝的磁光图像进行分析即可得到焊缝的各个区域显微组织的具体分布情况。本发明在使用的过程中保全了焊件的完整性、且操作简单，在一定程度上提高了检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种焊缝显微组织的磁光成像检测方法的流程示意图；

图2为本发明提供的一种焊缝显微组织的磁光成像检测装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种焊缝显微组织的磁光成像检测方法及装置，在使用过程中保全了焊件的完整性、且操作简单，在一定程度上提高了检测效率。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明提供的一种焊缝显微组织的磁光成像检测方法的流程示意图。该方法包括：

步骤10：对焊件的焊缝进行励磁；

步骤20：采集励磁后的焊缝的磁光图像；

步骤30：采用图像分析法对磁光图像进行分析，以得到焊缝显微组织的分布信息。

需要说明的是，采用本发明所提供的焊缝显微组织的磁光成像检测方法主要是用来检测采用铁磁性材料制作而成的焊件，对其焊缝的显微组织进行检测。焊件在焊接过程中焊缝所在处由于不同的地方受热和快速冷却的情况有差异，从而导致整个焊接后的焊缝的显微组织可以分为不同的区域，即分为母材区、焊缝区以及热影响区三个区域，其中，母材区指的是未融化部分的焊接材料区域，焊缝区指的是焊缝以及其邻近区域的总称，热影响区指的是在焊接的热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域。由于，这三个区域的组织类型和各自的分布情况存在差异，所以在利用外部磁场对焊件的焊缝进行励磁时，焊缝的这三个区域在同一个磁场中所产生的感应磁场之间也存在一定的差异，也就是各个区域内所产生的感应磁场的磁感应强度的大小不同，使焊缝处产生非均匀分布的感应磁场(即各个区域所产生的感应磁场不同)。

具体的，磁光成像传感器可以在接收到处理器发送的控制指令后对焊缝进行磁光图像采集，在对励磁后的焊缝进行磁光图像采集时，利用的是磁光成像的方法，该方法是基于法拉第磁光效应的方法，其原理为：一束入射光在具有磁畴磁矩的物质内部进行传输或者仅在物质表面发生反射时，光波的偏振面或者光波的相位等传输光的特性会因为磁场的存在而发生改变，这种特性称为磁光效应。那么对于铁磁性材料，在外部磁场的磁化作用下，铁磁性材料的内部将产生相应的感应磁场，由上述可知，焊缝处的显微组织区域的不同、类型的不同以及各个类型的显微组织分布的不同将导致焊缝区域所产生的感应磁场的磁感应强度的大小不一致，偏振光在焊缝的表面反射后其光波的偏振角将产生差异，包含焊缝显微组织分布信息的光信号被成像传感器(例如cmos传感器)接受后实时成像(即得到焊缝处的磁光图像)，磁光成像传感器将采集到的磁光图像发送至处理器。处理器在接收到相应的磁光图像后，利用图像分析法对所接收到的磁光图形进行分析就能得出焊缝显微组织的具体分布情况等信息，进一步为对焊件的性能判定提供依据。

可选的，对焊件的焊缝进行励磁的过程具体为：

采用恒定磁场对焊件的焊缝进行励磁。

需要说明的是，本申请中在对焊件的焊缝进行励磁时所采用的外部磁场为恒定磁场，焊件的焊缝在恒定磁场中所产的感应磁场的方向不会发生变化，在一定时间内所采集到的焊缝的各个磁光图像上的相应颜色分布也较为一致，更便于对焊缝的磁光图像进行分析。

当然，本发明中不仅限于采用恒定磁场对焊件的焊缝进行励磁，也可以采用变化的磁场对其进行励磁，具体采用哪一种磁场本发明对此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

可选的，恒定磁场的磁场强度的大小大于焊件的饱和磁感应强度。

具体的，铁磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，磁化曲线是表征物质磁化强度(b)与磁场强度(h)的依赖关系的曲线。在外加磁场h作用下，必有相应的磁化强度m或磁感应强度b，它们随外部磁场强度h的变化而变化。当外部磁场的磁场强度h足够大时，铁磁性材料的磁化强度m将达到一个确定的饱和值ms，如果继续增大外部磁场的磁场强度h，则ms将保持不变。因此，本发明中优选为恒定磁场的磁场强度的大小大于焊件(焊件的材料)的饱和磁感应强度的大小，此时在该磁场中的焊件的磁化强度可以达到其饱和磁化强度，使其所产生的感应磁场为最佳感应磁场，进一步可以使获得的磁光图像最为清晰，同时使产生该外部磁场的装置所消耗的能量较低。当然，恒定磁场的磁场强度只要大于焊件的饱和磁感应强度就会使焊件的磁化强度达到其饱和磁化强度，所以恒定磁场的磁场强度的具体大小应根据实际情况而定，本发明对此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

可选的，采用图像分析法对磁光图像进行分析的过程具体为：

选取磁光图像的感兴趣区域，对感兴趣区域的行或列的灰度值进行分析。

需要说明的是，在对磁光图像进行分析时，可以通过对磁光图像中的感兴趣区域的行或列的灰度值进行分析以便得出相应的焊缝的显微组织的分布信息。当然，还可以采用其他的图像分析法对焊缝的磁光图像进行分析，具体采用哪种图像分析法本发明对此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

本发明提供了一种焊缝显微组织的磁光成像检测方法，包括：对焊件的焊缝进行励磁；采集励磁后的焊缝的磁光图像；采用图像分析法对磁光图像进行分析，以得到焊缝显微组织的分布情况。由于在对焊件进行焊接的过程中，焊缝处不同的区域受热和快速冷却的情况不一致，从而导致焊接后的焊缝的显微组织分为母材区、焊缝区和热影响区，并且在对焊件的焊缝进行励磁时，各个区域所产生的感应磁场大小不一致，由于磁光图像反映了感应磁场的分布情况，故对励磁后的焊缝进行磁光图像的采集，并对焊缝的磁光图像进行分析即可得到焊缝的各个区域显微组织的具体分布情况。本发明在使用的过程中保全了焊件的完整性、且操作简单，在一定程度上提高了检测效率。

请参照图2，图2为本发明提供的一种焊缝显微组织的磁光成像检测装置的结构示意图。在上述实施例的基础上：

该装置包括：

磁场激励装置1，用于对焊件的焊缝进行励磁；

磁光成像传感器2，用于依据控制指令采集励磁后的焊缝的磁光图像，并发送磁光图像；

处理器3，用于发送控制指令；还用于接收磁光图像，并采用图像分析法对磁光图像进行分析，以得到焊缝显微组织的分布信息。

需要说明的是，本申请中所提供的磁场激励装置1用于产生外部磁场，以进一步对焊件的焊缝部位进行励磁。可以根据实际情况来对磁场激励装置1进行调节使其产生相应磁场强度的外部磁场，具体的所产生的外部磁场为恒定磁场还是非恒定磁场可以根据实际情况而定，本发明对此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

可选的，磁场激励装置1为直流电磁场激励装置。

当然，本申请中的磁场激励装置不仅限于采用直流电磁场激励装置，也可以采用交流电磁场激励装置，具体采用哪种磁场激励装置本发明对此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

可选的，磁光成像传感器2包括光源、起偏器、检偏器、磁光介质、反射镜以及cmos图像传感器。

可选的，磁光介质为磁光薄膜。

当然，本发明中的磁光介质不仅限于采用磁光薄膜，还可以采用其他的磁光介质，本发明对此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

需要说明的是，本发明在使用的过程中保全了焊件的完整性、且操作简单，在一定程度上提高了检测效率。另外，对于本发明中所涉及到的方法的具体介绍请参照上述方法实施例，本申请在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。