本发明涉及一种金属检测仪器，具体为一种金属探伤仪。
背景技术
精密机械加工、航空航天、智能装备等领域都会大量用到金属板，金属板轧制过程中的裂纹检测、金属板缺陷的检测能帮助判断金属板的性能，因此，在过程控制和实时检测中如何确定金属板是否有缺陷及缺陷程度非常重要。
虽然金属探伤器在国外的应用已经相当的广泛，但是在国内仍然存在成本较高，应用不广等问题。因为国外起步较早，其技术己经发展的比较成熟，国内对其的研究起步较晚，又受到信息技术的限制，技术相对不成熟，所以在国内金属探测器一般还是以从国外引入为主，国内急需自主研制金属探伤器，并且投入广泛使用。
技术实现要素：
本发明的目的是解决现有技术存在的国内没有自主研制的金属探伤仪，需要高成本进口的技术问题，提供一种性能稳定能广泛应用的金属探伤仪。
实现本发明目的的技术方案是金属探伤仪，包括：
一底座，包含x轴支架和y轴支架；
一检测平台，用于放置待检测金属板；
一涡流传感器，其探头朝向检测平台设置，与检测平台之间有间隙；
一运动机构，包含x轴运动机构和y轴运动机构，x轴运动机构带动涡流传感器沿x轴方向运动，y轴运动机构带动检测平台沿y轴方向运动；
一控制器，用于采集涡流传感器的信号以及驱动运动机构。
优选的，所述x轴运动机构包括：
一x轴电机，
一x轴丝杠，与x轴电机输出轴连接；
一x轴滑块，套设于x轴丝杠上；
一x轴位移传感器，设置在x轴丝杠与x轴电机连接处。
进一步的，所述x轴运动机构还包括至少一根x轴辅助滑杆，所述x轴辅助滑杆与x轴丝杠平行设置，所述x轴滑块套设于x轴辅助滑杆上。
再进一步的，所述x轴辅助滑杆的数量为偶数，等分对称设置在x轴丝杠两侧。
更进一步的，所述x轴电机为直流电机。
优选的，所述y轴运动机构包括：
一y轴电机，
一y轴丝杠，与y轴电机输出轴连接；
一y轴滑块，套设于y轴丝杠上；
一y轴位移传感器，设置在y轴丝杠与y轴电机连接处。
进一步的，所述y轴运动机构还包括至少一根x轴辅助滑杆，所述y轴辅助滑杆与y轴丝杠平行设置，所述y轴滑块套设于y轴辅助滑杆上。
再进一步的，所述y轴辅助滑杆的数量为偶数，等分对称设置在y轴丝杠两侧。
更进一步的，所述y轴电机为直流电机。
优选的，所述金属探伤仪还包括：
至少一个限位开关，设置在x轴运动机构或者y轴运动机构行程的任一个或者任几个界限端。
采用了上述技术方案后，本发明具有如下的积极的效果：(1)涡流传感器能够非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属物体特性。当金属物体处于变化的磁场时，金属内部就会产生涡流，而涡流所产生的磁场又会影响原磁场，被测物体上的缺陷会导致涡流密度的变化，引起周围磁场的变化。本发明的金属探伤仪就是利用涡流检测原理，通过涡流传感器测量出信号的变化，再进行信号处理，判断被测金属工件是否有缺陷，实现对被测工件缺陷的检测。
(2)本发明设置x和y轴两个方向的运动机构，可以方便、全面的检测待测金属板，用丝杠配合位移传感器，准确可靠。
(3)本发明设置限位开关，可以对x轴滑块和y轴滑块的运动进行限位，避免超出行程。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的金属探伤仪的结构示意图。
图2为本发明的金属探伤仪的控制框图。
图3为本发明的单片机的控制图。
图4为本发明的涡流传感器检测电路图。
图5为本发明的电机驱动电路图。
具体实施方式
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
本发明实施例提供了一种金属探伤仪，用于解决现有探伤仪都从国外高价买进的问题。为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案总体思路如下：
金属探伤仪，包括：一底座，包含x轴支架和y轴支架；一检测平台，用于放置待检测金属板；一涡流传感器，其探头朝向检测平台设置，与检测平台之间有间隙；一运动机构，包含x轴运动机构和y轴运动机构，x轴运动机构带动涡流传感器沿x轴方向运动，y轴运动机构带动检测平台沿y轴方向运动；一控制器，用于采集涡流传感器的信号以及驱动运动机构；至少一个限位开关，设置在x轴运动机构或者y轴运动机构行程的任一个或者任几个界限端；一接线板，用于将上述元器件的线路归集，并与控制器电连接。
x轴运动机构包括：一x轴电机，一x轴丝杠，与x轴电机输出轴连接；一x轴滑块，套设于x轴丝杠上；一x轴位移传感器，设置在x轴丝杠与x轴电机连接处；至少一根x轴辅助滑杆，所述x轴辅助滑杆与x轴丝杠平行设置。优选的，x轴辅助滑杆的数量为偶数，等分对称设置在x轴丝杠两侧，x轴电机为直流电机
y轴运动机构包括：一y轴电机，一y轴丝杠，与y轴电机输出轴连接；一y轴滑块，套设于y轴丝杠上；一y轴位移传感器，设置在y轴丝杠与y轴电机连接处；至少一根x轴辅助滑杆，所述y轴辅助滑杆与y轴丝杠平行设置。优选的，y轴辅助滑杆的数量为偶数，等分对称设置在y轴丝杠两侧，y轴电机为直流电机。
下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
(实施例一)
见图1，金属探伤仪，包括：底座1，底座1由x轴支架1-2和y轴支架1-1组成，y轴支架1-1的尺寸根据需要检测的金属板来设定，一般成长方形，长度方向用于检测平台2的移动；检测平台2，用于放置待检测金属板8，可沿y轴支架1-1的长度方向移动；涡流传感器3，其探头朝向检测平台2设置，与检测平台2之间有间隙，确保放置待检测金属板8后与金属板8接近但不接触；运动机构4，包含x轴运动机构4-2和y轴运动机构4-1，x轴运动机构4-2带动涡流传感器3沿x轴方向运动，y轴运动机构4-1带动检测平台2沿y轴方向运动；控制器5，用于采集涡流传感器的信号以及驱动运动机构，内置控制电路；四个限位开关6，设置在y轴运动机构4-1行程的两个界限端(当y轴运动机构4-1带着检测平台2运动触碰到限位开关6，y轴电机4-1-1电源断开，y轴电机4-1-1不再工作)以及x轴运动机构4-2形成的两个界限端；接线板7，设置在y轴支架1-1的一侧，用于将上述元器件的线路归集，并与控制器5电连接，这样可以避免线路杂乱，影响使用。
具体来说，x轴运动机构4-2包括：x轴电机4-2-1、x轴丝杠4-2-2、x轴滑块4-2-3、x轴位移传感器4-2-4和两根x轴辅助滑杆4-2-5。x轴丝杠4-2-2与x轴电机4-2-1输出轴连接，x轴电机4-2-1驱动x轴丝杠4-2-2旋转；x轴滑块4-2-3套设于x轴丝杠4-2-2和x轴辅助滑杆4-2-5上，并连接涡流传感器3；x轴位移传感器4-2-4设置在x轴丝杠4-2-2与x轴电机4-2-1连接处；两根x轴辅助滑杆4-2-5与x轴丝杠4-2-2平行设置，等分设置在x轴丝杠4-2-2两侧，x轴电机4-2-1为直流电机(dc12v减速电机)。x轴电机4-2-1运转，带动x轴丝杠4-2-2旋转，从而使得x轴滑块4-2-3可以沿着x轴丝杠4-2-2的设置方向在x轴丝杠4-2-2上移动，从而带动涡流传感器3移动。
类似的，y轴运动机构4-1包括：y轴电机4-1-1、y轴丝杠4-1-2、y轴滑块4-1-3、y轴位移传感器4-1-4和两根y轴辅助滑杆4-1-5。y轴丝杠4-1-2与y轴电机4-1-1输出轴连接，y轴电机4-1-1驱动y轴丝杠4-1-2旋转；y轴滑块4-1-3套设于y轴丝杠4-1-2和y轴辅助滑杆4-1-5上，其上端面与检测平台2的底面固定；y轴位移传感器4-1-4设置在y轴丝杠4-1-2与y轴电机4-1-1连接处；两根y轴辅助滑杆4-1-5与y轴丝杠4-1-2平行设置，等分设置在y轴丝杠4-1-2两侧，y轴电机4-1-1为直流电机(dc12v减速电机)。y轴电机4-1-1运转，带动y轴丝杠4-1-2旋转，从而使得y轴滑块4-1-3可以沿着y轴丝杠4-1-2的设置方向在y轴丝杠4-1-2上移动，从而带动检测平台2移动。
2个位移传感器都可以采用光栅传感器，光栅传感器由光栅读头(heds-9731)和100线光栅码盘，光栅码盘的金属码盘外直径45mm。
在图1中，运动机构4的y轴丝杠行程是120mm，丝杠螺距是2mm。电机转动一圈，检测平台2带动待检测金属板8前进10mm，高精度光栅读头输出100个脉冲信号。控制器5的单片机读取脉冲个数，即可计算出检测平台移动距离，然后与目标距离做比较，调整电机转动方向和转动角度，形成闭环控制系统，实现精确运动。x轴方向的运动控制方式与y轴一致。
为了清楚精确的知道缺陷的坐标，可以将检测平台2做得略大，在检测平台2上刻画坐标系，虽然待测金属板会遮住大部分坐标系，但仍能通过四周的坐标进行判断。也可以是在待测金属板上画坐标系，但这种方式略微低效。更佳的方式是：设置一投影机构，使投影机构能够将坐标系稳定地投射到待检测金属板表面。
(实施例二)
如图2至图5所示，展示的是可以用于实施例一的控制器的控制电路。
控制电路包括三大核心，单片机、涡流传感器检测电路和电机驱动电路。
如图2所示，控制器包括单片机、键盘、显示屏、电机驱动电路、涡流传感器检测电路和通信模块。单片机是核心，采用stm32f103单片机，控制器通过单片机输出pwm信号到电机驱动电路，控制x/y方向电机运行，从而调整涡流传感器线圈在待检金属板8上的位置，涡流传感器检测电路输出变化的电压信号，由单片机内部a/d转换器对电压信号处理，并与预设数值进行比较判断，完成金属工件缺陷检测。具体的单片机框图如图3所示，stm32f103单片机是基于cortexm3的32位微处理器，功能强大，资源丰富，共有256kb的flash存储器，最高工作频率高达72mhz，具有单周期乘法和硬件除法，运算速度快，gpio功能强大。其中，pb口16位配置为推挽输出，与显示屏进行并行通信，pc口用于对显示屏控制。pd口部分引脚用于控制x/y轴直流电机的正反转。
如图4所示，涡流传感器检测电路由振荡电路、滤波电路和射极跟随器组成。涡流传感器3的探头线圈由多股漆包线绕制的成扁平形状的线圈，并固定在线圈支架上，线圈接入检测电路的三极管t1的集电极和地之间(图中标示为l3)，通过与被测导体(待测金属板就相当于导体)之间的涡流场相互作用，从而探头部分产生了被测信号。
振荡电路包括电阻r3(阻值2.4k欧姆)、可变电阻rw1(阻值50k欧姆)、电阻r7(阻值3.3k欧姆)、电阻r9(阻值100k欧姆)、电阻r2(阻值220欧姆)、电阻r1(阻值1.5k欧姆)、三极管t1(型号s9015)、电容c1(容值0.1uf)、电容c2(容值100pf)、电容c8(容值820pf)和电感l1(10mh)。电阻r1的一端接5v电源，另一端接电感l1的一端；电感l1的另一端分两路，一路接电阻r2的一端，另一路接在电容c2与电容c8之间；电阻r2的另一端接三极管t1的发射极；三极管t1的基极同时与可变电阻rw1的一端、电容c1的一端连接，集电极同时与电阻r4的一端、电容c3的一端、电容c2的一端以及滤波电路中二极管d1的正极连接；电阻r3的一端接5v电源，另一端与可变电阻rw1的一端连接；可变电阻rw1的另一端于电阻r7的一端连接；电容c2的另一端与电容c8的一端连接；电阻r7的另一端、电阻r9的另一端、电容c4的另一端、电容c8的另一端全部接地。振荡电路采用电容三点式振荡，其优点是振荡波形好，振荡频率稳定性好，且频率可以做到很高，可达几十到几百兆赫兹。如果被测金属板8有缺陷，传感器探头线圈等效电感量减少，谐振回路处于谐振状态，振荡信号的电压幅值增加，频率增加。如果被测金属板8无缺陷时，涡流线圈中的等效电感量增加，谐振回路失谐，等效阻抗值发生变化，使输出信号电压幅值下降。
振荡信号经过二极管d1检波后，由滤波电路进行滤波。滤波电路包括二极管d1(型号1n4148)、电容c3(1000pf)、电感l2(830mh)、电阻r5(3.3k欧姆)和电容c5(1000pf)。二极管d1的负极同时接电容c3的一端和电感l2的一端；电感l2的另一端接电阻r5的一端；电阻r5的另一端接电容c5的一端，同时接射随器输出电路的电阻r6的一端；电容c3和c5的另一端接地。
涡流传感器检测电路的输出级利用输入电阻高，传递信号效率高，带负载能力强的射随器输出电路进行输出。射随器输出电路包括电容r6(100k欧姆)、电阻r4(220欧姆)、电阻r8(3.3k欧姆)、三极管t2(型号2n5551)、电容c7(0.1uf)、钽电容c6(47uf)。电阻r4的一端接5v电源，另一端接三极管t2的集电极；三极管t2的基极接电阻r6的一端，发射极接电阻r8的一端、电容c7的一端、电容c6的正极，同时接单片机的pa5引脚；电阻r8的另一端、电容c7的另一端、电容c6的负极接地。射随器输出电路输出的直流电压送到stm32单片机pa5引脚，使用单片机内部a/d转换器进行模数转换。
本实施例采用的涡流传感器检测电路输出电压可调，可根据后续a/d需要进行调整，灵敏度高，能准确待测金属板各坐标点的电压变化，而且成本低，检测电路有分立电子元器件构成，器件价格相对于集成芯片较便宜。同时输出端使用大容量钽电容滤波，可靠性高，整个电路采用dc5v供电，方便电路与单片机接口设计。
电机驱动电路如图5所示，是由u1(型号为l298n)构成的恒流驱动电路。l298n是sgs公司的产品，multiwatt封装，内部包含4通道逻辑驱动电路，能驱动两个直流电机，可接受标准ttl逻辑电平，输出电流达2.5a，可驱动电感性负载。x轴和y轴的直流电机采用pwm信号平滑调速方式。单片机pd1、pd2两个引脚分别接l298n使能引脚en_a、en_b，out1～out4输出pwm信号，控制x轴、y轴电机转速；in1～in4分别接单片机的pd12～pd15，单片机输出高电平和低电平，实现直流电机的启停、正反转等动作。in1～in4端与单片机之间分别串接电阻r5～r8(分别都是100欧姆)，阻值均为10k欧姆的电阻r1～r4一端接5v电源，一端分别接in1～in4。u1的8、1、15脚接地。电机线圈在运转过程中两边会产生反电势，对l298n形成冲击，易造成损坏，特别是大于电源电压的和负电压更容易损坏l298n，所以在out1～out4输出的每根线上都加上2个二极管(一般采用1n4007)进行保护。二极管保护原理如下：当反电势为正，超过电源+0.7v时，上端二极管导通，这样输出线就被限位在电源电压+0.7v上，不会超过这个数值(对电源充电)。当反电势为负，低于-0.7v时，下端二极管导通，这样输出线就被限位在-0.7v上，不会低于-0.7v了。这两个二极管是作为箝位使用，使得输出线上电压(或叫电位)被箝位在-0.7v～+vcc+0.7v之间。
本实施例采用的电机驱动电路驱动能力强，具有两路输出，可驱动两部电机直流电机或步进电机，抗干扰能力强，发热低，采用标准逻辑电平信号进行控制，支持pwm调速，而且输出电流大，瞬间电流可达3a，持续工作电流位(改为：为)2a。
(实施例三)
本实施例的金属探伤仪的检测方法为：
步骤一、准备如实施例一和实施例二所述的金属探伤仪；
步骤二、选择检测模式，检测模式包括手动检测和自动检测；
步骤三、手动检测时，用键盘的按键调整涡流传感器和检测平台，使探测线圈移动到指定的坐标点，然后检测缺陷；若有缺陷，控制器报警提示，缺陷数量自动加一，并在显示屏上显示该缺陷的坐标；
自动检测时，涡流传感器首先自动回到坐标原点，然后逐列对待测金属板进行检测，实时显示探测线圈坐标值，直至扫描完毕，完成整个检测。
关于坐标的获得，优选的是将坐标投影到检测平台上，也即投影在待测金属板上，操作者肉眼即可进行瑕疵(改为：缺陷)位置的确定。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。