机器视觉自分析轴类零件探伤装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种机器视觉自分析轴类零件探伤装置及方法，探伤装置包括壳体、导轨、丝杆、螺母、第一步进电机、第二步进电机、导轨、滑块、第一支撑块、第二支撑块和轮对，所述导轨位于壳体中部，所述导轨上安装滑块，所述滑块上与第二支撑块连接，所述轮对安装在第二支撑块上，轴类零件置于轮对上；所述丝杆位于导轨的上方，所述螺母与丝杆螺纹连接，所述第一支撑块与螺母固定连接，所述第一支撑块的下方设置CCD摄像头、紫外线灯和磁悬液喷嘴：所述轴类零件的两端分别设有磁化仪，所述磁化仪端部设有磁轭。本发明专利可以使用CCD摄像头采集伤痕图像，并进行自处理，减少紫外线伤害，并且加速伤痕识别处理，加快识别效率。
【专利说明】
机器视觉自分析轴类零件探伤装置及方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及探伤设备，更具体地说，涉及一种机器视觉自分析轴类零件探伤装置。
【背景技术】
[0002]荧光磁粉探伤是一种常用的无损检测方法，是钢制零件表面及近表面缺陷检测的首选方法。在国内，技术人员依靠人眼结合个人经验对由荧光粉显示的缺陷进行判别，其效率较低且准确度不高。
[0003]随着数字图像处理技术的日益成熟，利用CCD相机代替人眼来完成繁杂的鉴别裂痕的工作是未来磁粉探伤技术的趋势。在国内已将CCD技术投入使用，但真正的检测分析还是要靠人工进行。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题在于，提供一种机器视觉自分析轴类零件探伤装置及方法，可以减少人工劳动量，并提高效率及准确度。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种机器视觉自分析轴类零件探伤装置，包括壳体，所述壳体内设有导轨、丝杆、螺母、第一步进电机、第二步进电机、导轨、滑块、第一支撑块、第二支撑块和轮对；
[0006]所述导轨位于壳体中部，所述导轨上安装滑块，所述滑块上与第二支撑块连接，所述轮对安装在第二支撑块上，轴类零件置于轮对上；
[0007]所述丝杆位于导轨的上方，所述螺母与丝杆螺纹连接，所述第一支撑块与螺母固定连接，所述第一支撑块的下方设置CCD摄像头、紫外线灯和磁悬液喷嘴:
[0008]所述第一步进电机驱动所述丝杆转动，所述第二步进电机驱动轴类零件转动，所述轴类零件的两端分别设有磁化仪，所述磁化仪端部设有磁轭。
[0009]上述方案中，所述壳体的底部设有底箱，底箱通过水栗和导管与所述磁悬液喷嘴连接。
[0010]上述方案中，所述第二步进电机固定在壳体底部，轴类零件的端部连接第一皮带轮，第二步进电机的输出轴连接第二皮带轮，第一皮带轮和第二皮带轮通过皮带连接。
[0011]本发明还提供了一种上述机器视觉自分析轴类零件探伤装置的探伤方法，包括以下步骤:
[0012]S1、将轴类零件安装在轮对上，轴类零件被磁轭及磁化仪磁化，第一步进电机和第二步进电机转动，轴类零件旋转，磁悬液喷嘴水平移动，并将荧光磁粉悬浊液喷洒到轴类零件表面；
[0013]S2、轴类零件在有缺陷裂纹处会产生漏磁场，喷洒荧光磁粉悬浊液后，漏磁场会吸附荧光磁粉，而荧光磁粉在紫外线灯的照射下呈绿色，CCD摄像头对荧光进行采集；
[0014]S3、通过对采集到的图像进行二值化、中值滤波、缺陷识别处理，排除图像中的一些干扰信息，在计算机上只显示最终的裂纹形状大小和数量。
[0015]实施本发明的机器视觉自分析轴类零件探伤装置及方法，具有以下有益效果:
[0016]本发明利用CCD采集荧光图像，并将采集到的图像导入计算机图像识别系统中分析处理。识别伤痕并去除部分干扰信息，识别伤痕大小并记录伤痕数，分析该轴类零件是否还能继续工作，以及推荐修补方法，并将上述信息推送到探伤员的计算机终端上，探伤员只需进行确认工作，提高了探伤精确度与效率。
【附图说明】
[0017]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0018]图1是本发明专利机器视觉自分析轴类零件探伤装置的主视图；
[0019]图2是本发明专利机器视觉自分析轴类零件探伤方法的流程图；
[0020]图3是本发明专利机器视觉自分析轴类零件探伤方法的图像处理流程图。
【具体实施方式】
[0021]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0022]请参见附图1及附图2所示，本发明机器视觉自分析轴类零件探伤装置，包括CCD摄像头1、轴类零件2、磁化仪3、v型皮带4、丝杆5、螺母6、第一皮带轮7、第二皮带轮8、第一步进电机9、第二步进电机10、导轨11、滑块12、轮对13、磁轭14、紫外线灯15、磁悬液喷嘴16、导管17、水栗18、底箱19、壳体20、第一支撑块21、第二支撑块22。
[0023]丝杆5设在壳体20内，位于壳体20的顶部中央。CCD摄像头1、紫外线灯15、磁悬液喷嘴16通过螺栓螺母连接固定在第一支撑块21上。紫外线15灯布置在第一支撑块21中间，CCD摄像头I布置在紫外线灯15左侧、磁悬液喷嘴16固定在CCD摄像头I右侧。安装CCD摄像头1、紫外线灯15、磁悬液喷嘴16的第一支撑块21与螺母6固接在一起，螺母6与丝杆5通过螺纹连接。丝杆5与第一步进电机9通过锥套连接，第一步进电机9位于壳体内的左上方。
[0024]第一皮带轮7设置在壳体20的内壁一侧，位于磁化仪3的右侧。轴类零件2与第一皮带轮7通过锥套连接，轴类零件2与第一皮带轮7同轴转动，第一皮带轮7通过V形皮带4与第二皮带轮8连接。第二皮带轮8与第二步进电机10通过锥套连接，第二皮带轮8位于第一皮带轮7的正下方，第二步进电机10位于第二皮带轮8的左侧。导轨11横向设置在的壳体20内的中部，一对轮对13分别固定在一对第二支撑块22的轴上，轴类零件2平放在一对轮对13上，一对第二支撑块22分别通过螺钉固定在一对滑块12上。安装第二支撑块22的一对滑块12分别与导轨11滑动接触。
[0025]—对磁轭14和磁化仪3通过螺栓螺母固定在壳体20左右内侧壁上，轴类零件2位于一对磁轭14之间。底箱19位于壳体内的中下方，水栗18位于壳体20内的右下方，导管17连接底箱19与水栗18及磁悬液喷嘴16。
[0026]轴类零件2被磁轭14及磁化仪3磁化并被磁悬液喷嘴16喷淋荧光磁粉悬浊液后，在有缺陷裂纹处会产生漏磁场，喷洒荧光磁粉悬浊液后，漏磁场会吸附荧光磁粉，而荧光磁粉在紫外线灯的照射下呈绿色。利用CCD成像技术对荧光进行采集，再对采集到的图像进行二值化、中值滤波、缺陷识别处理，可以排除图像中的-些干扰信息，在计算机上只显示最终的裂纹形状大小和数量，并分析出该轴类零件是否还能继续工作，以及推荐修补方法。
[0027]壳体20内左上方设有步进电机及其驱动器10，步进电机及其驱动器10与丝杆5—端通过锥套连接，步进电机带动及其驱动器10带动丝杆5转动，螺母6在丝杆5上线性移动，第一支撑块21与螺母6固结在一起，第一支撑块21带动CCD摄像头1、紫外线灯15、磁悬液喷嘴16来回运动，紫外线灯15开启提供光源，磁悬液喷嘴16利用轴类零件2旋转和自身的来回运动对轴类零件2的每个部位进行均匀喷洒，CCD摄像头I利用轴类零件2旋转和自身的来回运动对轴类零件2的每个部位进行扫描，采集图像。
[0028]CCD摄像头丨、紫外线灯15、磁悬液喷嘴16通过螺栓螺母安装在第一支撑块21上，第一支撑块21和螺母6固结在一起，螺母沿丝杆线性移动，CCD摄像头1、紫外线灯15、磁悬液喷嘴16同步移动。
[0029]底箱19收集滴落的磁悬液，水栗18将底箱19中的磁悬液通过导管17栗回到磁悬液喷嘴16中进行喷洒。
[0030]本发明还提供了上述机器视觉自分析轴类零件探伤装置的探伤方法，包括以下步骤:
[0031]S1、将轴类零件安装在轮对上，轴类零件被磁轭及磁化仪磁化，第一步进电机和第二步进电机转动，轴类零件旋转，磁悬液喷嘴水平移动，并将荧光磁粉悬浊液喷洒到轴类零件表面。
[0032]S2、轴类零件在有缺陷裂纹处会产生漏磁场，喷洒荧光磁粉悬浊液后，漏磁场会吸附荧光磁粉，而荧光磁粉在紫外线灯的照射下呈绿色，C⑶摄像头对荧光进行采集。
[0033]S3、CCD摄像头采集的图像传到计算机上，进行图像处理，首先将采集到的灰度图像二值化，灰度图像的每个点用O到255表示该点的亮度，O为纯黑，255为纯白。二值化是设置一个阈值，将灰度值小于阈值的点变为0，大于阈值的点变为255，则图像变为由灰度值为O和255的点组成。由于本装置使用了荧光磁粉检测，得到的图像亮暗分明，将阈值设置为255，可以把没用的信息去除，直接将目标分离出来。经过二值化的图像还存在许多噪点，需要进一步处理将干扰因素排除。对于本装置的设计，中值滤波是把数字图像中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替，让周围的像素值接近的真实值，从而消除孤立的噪声点。采集到的图像主要出现“椒盐噪声”，表现为零散的白点，应使用中值滤波进行处理。考虑到不影响目标，本系统使用3*3区域的中值滤波，即选取图像上3*3区域内共计9个像素点，按灰度值对它们进行排序，再用中间值替代各点的值，从而消除噪声。然后采用缺陷识另IJ，即运用算法计算缺陷区域(图中白色区域)与采集区域(图中曲轴区域)面积的比值，从而可以更加直观的表现出被测轴类零件的伤痕情况。同时通过计数模块记录曲轴上白色区域的数目，即可得到伤痕数量。通过将采集到图像中伤痕形状大小与伤痕数目与数据库中的相似情况进行分析比对，分析出该轴类零件是否还能继续使用，以及推荐修补方法，并将上述信息推送到探伤员的计算机终端上。
[0034]本发明在传统方法基础上，利用CCD采集荧光图像，并将采集到的图像导入计算机图像识别系统中分析处理，识别伤痕并去除部分干扰信息，识别伤痕大小并记录伤痕数，分析该轴类零件是否还能继续工作，以及推荐修补方法，并将上述信息推送到探伤员的计算机终端上，探伤员只需进行确认工作，提高了探伤精确度与效率。
[0035]上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
【主权项】
1.一种机器视觉自分析轴类零件探伤装置，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设有导轨、丝杆、螺母、第一步进电机、第二步进电机、导轨、滑块、第一支撑块、第二支撑块和轮对； 所述导轨位于壳体中部，所述导轨上安装滑块，所述滑块上与第二支撑块连接，所述轮对安装在第二支撑块上，轴类零件置于轮对上； 所述丝杆位于导轨的上方，所述螺母与丝杆螺纹连接，所述第一支撑块与螺母固定连接，所述第一支撑块的下方设置CCD摄像头、紫外线灯和磁悬液喷嘴: 所述第一步进电机驱动所述丝杆转动，所述第二步进电机驱动轴类零件转动，所述轴类零件的两端分别设有磁化仪，所述磁化仪端部设有磁轭。2.根据权利要求1所述的机器视觉自分析轴类零件探伤装置，其特征在于，所述壳体的底部设有底箱，底箱通过水栗和导管与所述磁悬液喷嘴连接。3.根据权利要求1所述的机器视觉自分析轴类零件探伤装置，其特征在于，所述第二步进电机固定在壳体底部，轴类零件的端部连接第一皮带轮，第二步进电机的输出轴连接第二皮带轮，第一皮带轮和第二皮带轮通过皮带连接。4.一种利用权利要求1所述的机器视觉自分析轴类零件探伤装置的探伤方法，其特征在于，包括以下步骤: S1、将轴类零件安装在轮对上，轴类零件被磁轭及磁化仪磁化，第一步进电机和第二步进电机转动，轴类零件旋转，磁悬液喷嘴水平移动，并将荧光磁粉悬浊液喷洒到轴类零件表面； S2、轴类零件在有缺陷裂纹处会产生漏磁场，喷洒荧光磁粉悬浊液后，漏磁场会吸附荧光磁粉，而荧光磁粉在紫外线灯的照射下呈绿色，CCD摄像头对荧光进行采集； S3、通过对采集到的图像进行二值化、中值滤波、缺陷识别处理，排除图像中的一些干扰信息，在计算机上只显示最终的裂纹形状大小和数量。
【文档编号】G01N27/84GK105866241SQ201610205823
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月3日
【发明人】汪小凯, 李嘉伟, 赵宣铭, 张融
【申请人】武汉理工大学