用于自动磁粉探伤的荧光强度测量装置与方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于自动磁粉探伤的荧光强度测量装置和方法。本发明的装置包括紫外光源、摄像设备、计算机、荧光亮度计、灵敏度试片。紫外光源对被测工件进行照射，摄像设备拍摄被测工件的荧光图像，并将荧光图像传输至计算机。灵敏度试片放置于被测工件上，且包括一个十字痕迹，荧光亮度计检测被灵敏度试片的十字痕迹的荧光强度。本发明的方法包括步骤1，采集被测工件的荧光图像；步骤2，根据荧光图像，计算并标定摄像设备的采样值与荧光强度值的线性函数斜率；步骤3，利用线性函数斜率计算荧光强度。本发明能够自动对工件的缺陷荧光图像进行计算，从而获得准确的荧光强度，避免了人为误差。
【专利说明】
用于自动磁粉探伤的黄光强度测量装置与方法
技术领域
[0001] 本发明设及巧光强度测量方法与装置，更具体地说，设及用于自动磁粉探伤的巧 光强度测量装置与方法。
【背景技术】
[0002] 磁粉探伤利用工件缺陷处的漏磁场与磁粉的相互作用，它利用了钢铁制品表面和 近表面缺陷（如裂纹，夹渣，发纹等）磁导率和钢铁磁导率的差异，磁化后运些材料不连续 处的磁场将发生崎变，形成部分磁通泄漏处工件表面产生了漏磁场，从而吸引磁粉形成缺 陷处的磁粉堆积-磁痕，在适当的光照条件下，显现出缺陷位置和形状，对运些磁粉的堆积 加 W观察和解释，就实现了磁粉探伤。
[0003] 磁粉探伤的优点是：对钢铁材料或工件表面裂纹等缺陷的检验非常有效；设备和 操作均较简单；检验速度快，便于在现场对大型设备和工件进行探伤；检验费用也较低。缺 点是：仅适用于铁磁性材料；仅能显出缺陷的长度和形状，而难W确定其深度；对剩磁有影 响的一些工件，经磁粉探伤后还需要退磁和清洗。
[0004] 在湿法巧光磁粉探伤中，按照操作规范，通常要求使用一定亮度的紫外灯照射磁 悬液涂敷的工件，然后检测巧光来确定工件缺陷。在此过程中，紫外线的强度，或者说其所 激发出来的巧光强度直接影响缺陷检测的效果。但是在实际操作中，往往缺少在线的检测 手段，主要依靠人工经验来判断。由于追求无人化，运个问题在自动磁粉探伤系统中尤其突 出。 阳0化]针对运一问题，本发明利用自动磁粉探伤系统中的工业CCD相机，在开始探伤缺 陷识别的过程中，通过工业CCD相机数字化采集和软件计算的方法，在线测量实际工件巧 光强度，可W为自动磁粉探伤提供补偿参考和报警提示。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中存在的缺少在线检测巧光强度的手段，主要依靠人工经验判断的 问题，本发明的目的是提供用于自动磁粉探伤的巧光强度测量装置与方法。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] 一种用于自动磁粉探伤的巧光强度测量装置，包括紫外光源、摄像设备、计算机、 巧光亮度计、灵敏度试片。紫外光源对被测工件进行照射，摄像设备拍摄被测工件的巧光图 像，并将巧光图像传输至计算机。灵敏度试片放置于被测工件上，且包括一个十字痕迹，巧 光亮度计检测被灵敏度试片的十字痕迹的巧光强度。
[0009] 根据本发明的一实施例，摄像设备为工业CCD相机。
[0010] 为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：
[0011] 一种用于自动磁粉探伤的巧光强度测量方法，包括W下步骤：步骤1，采集被测工 件的巧光图像；步骤2,根据巧光图像，计算并标定摄像设备的采样值与巧光强度值的线性 函数斜率；步骤3,利用线性函数斜率计算巧光强度。
[0012] 根据本发明的一实施例，步骤2包括W下步骤：步骤2. 1，计算工况下限浓度磁悬 液时十字痕迹的亮度和巧光强度；步骤2. 2,计算正常工况浓度磁悬液时十字痕迹的亮度 和巧光强度；步骤2. 3,计算线性函数斜率。
[0013] 根据本发明的一实施例，步骤2. 1包括W下步骤：步骤A1，配置工况下限浓度磁悬 液；步骤B1，取A型灵敏度试片置于工件之上；步骤C1，磁悬液涂敷于A型灵敏度试片之上； 步骤D1，磁化工件，紫外光源照射工件；步骤E1，计算机通过摄像设备采集到的十字痕迹亮 度记录为V、。;步骤F1，巧光亮度计测得的十字痕迹的巧光强度记录为V y。。
[0014] 根据本发明的一实施例，步骤2. 2包括W下步骤：步骤G1，配置正常工况浓度磁悬 液；步骤H1，取A型灵敏度试片置于工件之上；步骤II，磁悬液涂敷于A型灵敏度试片之上； 步骤J1，磁化工件，紫外光源照射工件；步骤K1，计算机通过摄像设备采集到的十字痕迹亮 度记录为Vyi;步骤L1，巧光亮度计测得的十字痕迹的巧光强度记录为V yi。
[0015] 根据本发明的一实施例，步骤2. 3包括W下步骤：线性函数斜率
[0016] 根据本发明的一实施例，步骤3包括W下步骤：步骤3. 1，亮度和均匀度筛选，保留 巧光饱满、均匀的图像；步骤3. 2,根据保留下的图像与线性函数斜率计算巧光强度值。
[0017] 根据本发明的一实施例，步骤3. 1包括W下步骤：步骤A2,裁剪图像，只留下磁粉 探伤检测窗口内XXY像素；步骤B2, W 3X3邻域对图像中值滤波，去除干扰；步骤C2,使 用梯度边缘检测提取工件缺陷图像；步骤D2,计算缺陷图像像素亮度均值Vwg，作为当前图 像巧光亮度值Vyi;步骤E2,亮度筛选，舍弃平均亮度低于阔值Vg的图像，留下巧光饱满的图 像；步骤F2,均匀性筛选，舍弃不均匀度高于阔值成的图像，留下巧光均匀的图像；缺陷图 像不均匀度计算方法为
其中，N为图像不均匀度，Vwg为图像平 均亮度，C为图像像素数量，Vi为图像中像素亮度。
[0018] 根据本发明的一实施例，步骤3.2包括W下步骤：步骤G2,原巧光亮度值V,2与当 前图像巧光亮度值￥、加权滤波得到现巧光亮度值￥、;￥、=〇￥、1+(1-〇八、2，其中〇为滤波 系数，取值为0~1 ;步骤肥，根据摄像设备的采样值与巧光强度值的线性函数关系，使用现 巧光亮度值V、可W计算得到巧光强度值V y;V y= V ,。+ β (Vy-Vw)。
[0019] 在上述技术方案中，本发明的用于自动磁粉探伤的巧光强度测量装置与方法能够 自动对工件的缺陷巧光图像进行计算，从而获得准确的巧光强度，避免了人为误差。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明用于自动磁粉探伤的巧光强度测量装置的结构示意图；
[0021] 图2是本发明用于自动磁粉探伤的巧光强度测量方法的流程图；
[0022] 图3是图2中计算巧光强度的各个子步骤流程图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
[0024] 参照图1，本发明首先公开一种用于自动磁粉探伤的巧光强度测量装置，其主要包 括紫外光源1、摄像设备3、计算机4、巧光亮度计5、灵敏度试片（未在图中示出）。本发明 的摄像设备3 W摄像设备为工业CCD相机，但并不W此为限。
[00对如图1所示，紫外光源1对被测工件2进行照射时，摄像设备3拍摄被测工件2的 巧光图像，并将巧光图像传输至计算机4。灵敏度试片放置于被测工件2上，且包括一个十 字痕迹，巧光亮度计5检测被灵敏度试片的十字痕迹的巧光强度。
[00%] 利用上述设备，本发明的另一个重点是公开一种用于自动磁粉探伤的巧光强度测 量方法，参照图2,其主要有3个步骤组成，并且重点在于步骤S2和步骤S3的标定和测量运 两个步骤。
[0027] 步骤S1，采集被测工件的巧光图像。
[0028] 步骤S2,根据巧光图像，计算并标定摄像设备的采样值与巧光强度值的线性函数 斜率。
[0029] 步骤S3,利用线性函数斜率计算巧光强度。
[0030] 如图2所示，步骤S2包括W下步骤：
[0031] 步骤S2. 1，计算工况下限浓度磁悬液时十字痕迹的亮度和巧光强度，其由W下的 一系列子步骤来实现：
[0032] 步骤A1，配置工况下限浓度磁悬液。
[0033] 步骤B1，取A型灵敏度试片置于工件之上。
[0034] 步骤C1，磁悬液涂敷于A型灵敏度试片之上。
[0035] 步骤D1，磁化工件，紫外光源照射工件。
[0036] 步骤E1，计算机通过摄像设备采集到的十字痕迹亮度记录为Vw。
[0037] 步骤F1，巧光亮度计测得的十字痕迹的巧光强度记录为Vy。。
[0038] 步骤S2. 2,计算正常工况浓度磁悬液时十字痕迹的亮度和巧光强度，其由W下的 一系列子步骤来实现：
[0039] 步骤G1，配置正常工况浓度磁悬液。
[0040] 步骤H1，取A型灵敏度试片置于工件之上。
[0041] 步骤II，磁悬液涂敷于A型灵敏度试片之上。
[0042] 步骤J1，磁化工件，紫外光源照射工件。
[0043] 步骤K1，计算机通过摄像设备采集到的十字痕迹亮度记录为Vyi。
[0044] 步骤L1，巧光亮度计测得的十字痕迹的巧光强度记录为Vyi。
[0045] 步骤S2. 3,计算线性函数斜聋
[0046] 步骤S2的最终作用是计算得到线性函数斜率，从而供步骤S3使用。
[0047] 进一步的，参照图3,步骤S3包括W下步骤：
[0048] 步骤S3. 1，亮度和均匀度筛选，保留巧光饱满、均匀的图像，其由W下的一系列子 步骤来实现： W例步骤A2,裁剪图像，只留下磁粉探伤检测窗口内XXY像素。
[0050] 步骤B2, W 3 X 3邻域对图像中值滤波，去除干扰。
[0051] 步骤C2,使用梯度边缘检测提取工件缺陷图像。
[0052] 步骤D2,计算缺陷图像像素亮度均值Vwg，作为当前图像巧光亮度值Vyi。
[0053] 步骤E2,亮度筛选，舍弃平均亮度低于阔值ν,α的取值可W与Vx。）相同的图像， 留下巧光饱满的图像。
[0054] 步骤F2,均匀性筛选，舍弃不均匀度高于阔值成的图像，留下巧光均匀的图像。Ns 的取值参考探伤缺陷的实际情况，可W取0. 1左右。 阳化5] 缺陷图像不均匀度计算方法为：
[0056] 其中，N为图像不均匀度，Vwg为图像平均亮度，C为图像像素数量，V 1为图像中像 素亮度。
[0057] 步骤S3. 2,根据保留下的图像与线性函数斜率计算巧光强度值，其由W下的一系 列子步骤来实现：
[0058] 步骤G2,原巧光亮度值V.2与当前图像巧光亮度值V y加权滤波得到现巧光亮度值 即：
[0059] Vx= α Vxi+α-α )Vx2,其中α为滤波系数，取值为0~1，在工况稳定的情况下可 取值0. 1。
[0060] 步骤肥，根据摄像设备的采样值与巧光强度值的线性函数关系，使用现巧光亮度 值Vy可W计算得到巧光强度值V y，即： W61] Vy=Vy〇+MVVx〇)。
[0062] 下面通过一个具体的例子来说明上述技术方案的效果。
[0063] 在一个具体工况下，标定包含如下步骤： W64] A1 :配置工况下限0. 5g/L的磁悬液。
[00化]B1 :取A型灵敏度试片置于工件之上。
[0066] C1 :磁悬液涂敷于A型灵敏度试片之上。
[0067] D1 :磁化工件，紫外光源照射工件。
[0068] E1 :计算机通过工业CCD相机采集到的十字痕迹亮度记录为83。
[0069] F1 :巧光亮度计测得的十字痕迹的巧光强度记录为Vye= 105cd/m 2。
[0070] G1 :配置正常工况Ig/L磁悬液。
[0071] H1 :取A型灵敏度试片置于工件之上。
[0072] II :磁悬液涂敷于A型灵敏度试片之上。
[0073] J1 :磁化工件，紫外光源照射工件。
[0074] K1 :计算机通过工业CCD相机采集到的十字痕迹亮度记录为Vxi= 127。 阳07引 L1 :巧光亮度计测得的十字痕迹的巧光强度记录为Vyi= 164cd/m 2。
[0076] Ml :计算CCD相机采样值与巧光强度值的线性函数斜率0。
[0077]
[007引计算巧光强度的过程，包含如下步骤：
[0079] A2 :裁剪图像，只留下磁粉探伤检测窗口内MXN像素。
[0080] B2 3X3邻域对图像中值滤波，去处干扰。
[0081] C2 :使用梯度边缘检测提取工件缺陷图像。
[0082] D2:假设缺陷图像像素亮度均值Vwg= 100.0,作为当前图像巧光亮度值V,i = 100.0。
[0083] E2 :亮度筛选，由于Vyi大于阀值V g= 83,该缺陷图像确认有效。
[0084] F2 :均匀性筛选，假设缺陷图像不均匀度N = 0. 03低于阔值N,= 0. 1，，该缺陷图 像确认有效。 阳0财 G2 :原巧光亮度值V,2= 106. 0与当前图像巧光亮度值V,= 100. 0加权滤波得到 巧光亮度值V、。
[0086] V,= α V ,1+(1- α ) V,2= 0. 1 X 100+0. 9 X 106 = 105. 4
[0087] 其中α为滤波系数，取值为0. 1。
[0088] Η2 :根据CCD相机采样值与巧光强度值的线性函数关系，使用现巧光亮度值Vy可 W计算得到巧光强度值Vy。
[0089] Vy= Vyo+e (Vx-Vxo) = 105+1. 34(105. 4-8：3) = 135. 0(cd/m2)
[0090] 本技术领域中的普通技术人员应当认识到，W上的实施例仅是用来说明本发明， 而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对W上所述实施例的变 化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
【主权项】
1. 一种用于自动磁粉探伤的荧光强度测量装置，其特征在于，包括： 紫外光源、摄像设备、计算机、荧光亮度计、灵敏度试片； 所述紫外光源对被测工件进行照射，所述摄像设备拍摄所述被测工件的荧光图像，并 将所述荧光图像传输至所述计算机； 所述灵敏度试片放置于所述被测工件上，且包括一个十字痕迹； 所述荧光亮度计检测所述被灵敏度试片的十字痕迹的荧光强度。2. 如权利要求1所述的用于自动磁粉探伤的荧光强度测量装置，其特征在于，所述摄 像设备为工业C⑶相机。3. -种用于自动磁粉探伤的荧光强度测量方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，采集被测工件的荧光图像； 步骤2,根据所述荧光图像，计算并标定摄像设备的采样值与荧光强度值的线性函数斜 率； 步骤3,利用所述线性函数斜率计算荧光强度。4. 如权利要求3所述的用于自动磁粉探伤的荧光强度测量方法，其特征在于，所述步 骤2包括以下步骤： 步骤2. 1，计算工况下限浓度磁悬液时十字痕迹的亮度和荧光强度； 步骤2. 2,计算正常工况浓度磁悬液时十字痕迹的亮度和荧光强度； 步骤2. 3,计算线性函数斜率。5. 如权利要求4所述的用于自动磁粉探伤的荧光强度测量方法，其特征在于，所述步 骤2.1包括以下步骤： 步骤A1，配置工况下限浓度磁悬液； 步骤B1，取A型灵敏度试片置于工件之上； 步骤C1，磁悬液涂敷于A型灵敏度试片之上； 步骤D1，磁化工件，紫外光源照射工件； 步骤E1，计算机通过摄像设备采集到的十字痕迹亮度记录为Vx。； 步骤F1，荧光亮度计测得的十字痕迹的荧光强度记录为Vy。。6. 如权利要求5所述的用于自动磁粉探伤的荧光强度测量方法，其特征在于，所述步 骤2. 2包括以下步骤： 步骤G1，配置正常工况浓度磁悬液； 步骤H1，取A型灵敏度试片置于工件之上； 步骤11，磁悬液涂敷于A型灵敏度试片之上； 步骤J1，磁化工件，紫外光源照射工件； 步骤K1，计算机通过摄像设备采集到的十字痕迹亮度记录为Vxl; 步骤L1，荧光亮度计测得的十字痕迹的荧光强度记录为Vyl。7. 如权利要求6所述的用于自动磁粉探伤的荧光强度测量方法，其特征在于，所述步 骤2. 3包括以下步骤：8. 如权利要求7所述的用于自动磁粉探伤的荧光强度测量方法，其特征在于，所述步 骤3包括以下步骤： 步骤3. 1，亮度和均匀度筛选，保留荧光饱满、均匀的图像； 步骤3. 2,根据保留下的图像与线性函数斜率计算荧光强度值。9. 如权利要求8所述的用于自动磁粉探伤的荧光强度测量方法，其特征在于，所述步 骤3.1包括以下步骤： 步骤A2,裁剪图像，只留下磁粉探伤检测窗口内XX Y像素； 步骤B2,以3X3邻域对图像中值滤波，去除干扰； 步骤C2,使用梯度边缘检测提取工件缺陷图像； 步骤D2,计算缺陷图像像素亮度均值Vavg，作为当前图像荧光亮度值Vxl; 步骤E2,亮度筛选，舍弃平均亮度低于阈值Vs的图像，留下荧光饱满的图像； 步骤F2,均匀性筛选，舍弃不均匀度高于阈值Ns的图像，留下荧光均匀的图像； 缺陷图像不均匀度计算方法为：其中，N为图像不均匀度，Vavg为图像平均亮度，C为图像像素数量，V 图像中像素亮 度。10. 如权利要求9所述的用于自动磁粉探伤的荧光强度测量方法，其特征在于，所述步 骤3. 2包括以下步骤： 步骤G2,原荧光亮度值Vx2与当前图像荧光亮度值V x加权滤波得到现荧光亮度值V x; 人=(：1^1+(卜(：1)1，其中（：1为滤波系数，取值为〇~1; 步骤H2,根据摄像设备的采样值与荧光强度值的线性函数关系，使用现荧光亮度值Vx 可以计算得到荧光强度值Vy; Vy= ν,〇+β (vx-vx0)〇
【文档编号】G01N21/64GK105823763SQ201510006878
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年1月7日
【发明人】胡继康, 申屠理锋, 邹堃, 陈林, 李劲, 刘祖表, 奚嘉奇
【申请人】宝山钢铁股份有限公司