CN108279265A - 带钢机械特性在线无损检测装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种带钢在线无损检测装置及其控制方法，设置有传送机构和控制器，该控制器控制传送机构水平传送带钢，在带钢传送路径的上方和下方分别设有第一检测探头和第二检测探头。第一检测探头和第二检测探头均设置有磁场检测装置和剩磁检测装置，该磁场检测装置用于检测带钢内部的均匀度，剩磁检测装置用于检测带钢表面的机械特性，磁场检测装置和剩磁检测装置按照带钢传送方向依次设置，且分别与控制器连接。控制器根据带钢的厚度调整第一检测探头的位置，然后驱动传送机构传送带钢，第一检测探头和第二检测探头对带钢的均匀度和机械特性进行检测，得到磁场强度信息，根据磁场强度信息确定带钢的均匀度和机械特性。
Description
技术领域
本发明涉及材料检测领域，特别是涉及一种带钢机械特性在线无损检测装 置及其控制方法。
背景技术
材料的机械性能又称为力学性能，是材料在力的作用下表现出来的性能。 材料的机械性能对材料的使用性能和工艺性能有非常重要的影响。
对于体积较大的金属材料，在传统的检测技术中，通常是截取生产的材料 整体中的一部分，然后对截取的材料进行各种力学检测，如压力检测、拉力检 测等。因为破坏了材料的形状，并且不能对材料整体进行检测和实施制造过程 中的在线检测和反馈控制，所以传统的力学检测逐渐被无损检测技术替代。
无损检测技术是利用材料内容结构的缺陷产生的热、声、电、磁等信号的 变化，来判定材料的机械性能。在众多的无损检测方法中，磁测应力法是以材 料磁性能变化为判断依据来对材料进行性能测试的一种方法，该方法与其他无 损控制方法相比，具有测量速度快探测深度大，无辐射等优点。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种冷轧带钢机械特性在线无损检测装 置及其控制方法，通过设置在带钢传送路径上下方的第一检测探头和第二检测 探头检测带钢内部的均匀度和带钢表面的机械特性。
技术方案如下：
一种带钢在线无损检测装置，设置有传送机构和控制器，该控制器控制传 送机构水平传送带钢，其关键在于：还设置有第一检测探头和第二检测探头， 该第一检测探头和第二检测探头分别位于带钢传送路径的上方和下方，所述第 一检测探头和第二检测探头相对设置，且二者之间的间距大于带钢厚度；
所述第一检测探头和第二检测探头均设置有磁场检测装置和剩磁检测装 置，该磁场检测装置用于检测带钢内部的均匀度，剩磁检测装置用于检测带钢 表面的机械特性，所述磁场检测装置和剩磁检测装置按照带钢传送方向依次设 置，且分别与所述控制器连接。
采用上述结构，通过第一检测探头和第二检测探头上的磁场检测装置相配 合，能检测出带钢内部的结晶均匀度。
通过通过第一检测探头上的剩磁检测装置能检测带钢表面的剩磁场强度， 根据剩磁场强度能得出带钢的屈服强度和抗拉强度。
更进一步的，所述磁场检测装置设置有U形电磁铁，U形电磁铁上的线圈 连接有脉冲激励电流，该U形电磁铁的两端正对所述带钢传送路径，所述U形 电磁铁的两端之间设置有磁场传感器；
所述第一检测探头的U形电磁铁两端与所述第二检测探头的U形电磁铁N 极端和S极端两两相对设置，所述第一检测探头的磁场传感器与所述第二检测 探头的磁场传感器相对设置；
所述磁场传感器与所述控制器连接，所述控制器激励电流的电流大小、电 流频率和电流方向。
U形电磁铁能使带钢产生感应磁场，磁场传感器能检测到感应磁场的磁场 强度，根据磁场强度能推算出带钢内部的结晶均匀度，并且能根据感应磁场的 磁场强度能对第一检测探头和第二检测探头的脉冲激励电流进行调节，使U形 电磁铁产生的激励电磁场在带钢内部均匀分布，便于磁场传感器和剩磁检测装 置检测。
更进一步的，所述磁场检测装置和剩磁检测装置均设置在安装箱内，该安 装箱正对所述带钢传送路径的一面开有两个磁场窗口、一个磁场检测窗口以及 剩磁检测窗口，其中，两个磁场窗口分别与所述U形电磁铁的两端对应，所述 磁场检测窗口与所述磁场传感器相对应，所述剩磁检测窗口与所述剩磁检测装 置对应，所述磁场传感器和剩磁检测装置均罩有屏蔽罩。
采用上述结构，屏蔽箱能屏蔽外界信号的干扰，也能避免U形电磁铁的电 磁场对其他设备产生干扰。
更进一步的，所述磁场检测装置设置有条形电磁铁和磁场传感器，条形电 磁铁的线圈连接有激励电流，所述第一检测探头的磁场传感器与第二检测探头 上的磁场传感器相对设置，所述第一检测探头的条形电磁铁与第二检测探测的 条形电磁铁关于所述磁场传感器的中心线对称设置，且分别位于所述带钢传送 路径的上方和下方；
所述第一检测探头的条形电磁铁和第二检测探头的条形电磁铁的电磁场方 向相反，所述磁场传感器与控制器连接，所述控制器控制激励电流的电流大小、 电流频率和电流方向。
采用上述结构，条形电磁铁能使带钢产生感应磁场，磁场传感器能检测到 感应磁场的磁场强度，根据磁场强度能推算出带钢内部的结晶均匀度，并且能 根据感应磁场的磁场强度能对第一检测探头和第二检测探头的脉冲激励电流进 行调节，使U形电磁铁产生的激励电磁场在带钢内部均匀分布，便于磁场传感 器和剩磁检测装置检测。
更进一步的，所述磁场检测装置和剩磁检测装置均设置在安装箱内，该安 装箱正对所述带钢传送路径的一面开有磁场窗口、磁场检测窗口以及剩磁检测 窗口，其中，磁场窗口与条形电磁铁对应，所述磁场检测窗口与磁场传感器相 对应，所述剩磁检测窗口与剩磁检测装置对应，所述磁场传感器和剩磁检测装 置均罩有屏蔽罩。
屏蔽箱能屏蔽外界信号的干扰，也能避免条形电磁铁的电磁场对其他设备 产生干扰。
更进一步的，所述磁场窗口和检测窗口均覆盖有导磁胶层。
采用上述结构，在检测过程中，导磁胶与带钢表面抵接，导磁胶能降低磁 场生成装置与带钢之间的磁阻，当导磁胶层被磨损后，只需要更换导磁胶即可， 提高设备的使用寿命。
更进一步的，还设置有位移机构，该位移机构带动所述第一检测探头上下 移动。使第一检测探头和第二检测探头之间的落差大于带钢的厚度，以便带钢 通过。
更进一步的，所述剩磁检测装置设置有霍尔传感器，该霍尔传感器用于检 测带钢表面的剩磁强度，所述第一检测探头的霍尔传感器与第二检测探头的霍 尔传感器相对设置，且分别与所述控制器连接。
采用上述结构，霍尔传感器能感应带钢的剩磁强度，通过剩磁强度能确定 带钢表面的机械特性。
一种带钢机械特性在线无损检测装置的控制方法，其关键在于，设置有控 制器，该控制器连接有输入输出模块，所述控制器设置有以下步骤：
设置有控制器，该控制器连接有输入输出模块，所述控制器设置有以下步 骤：
S1、获取输入输出模块发送的带钢厚度信息a；
S2、根据厚度信息a控制驱动位移机构带动第一检测探头移动，使第一检 测探头与带钢之间达到设定的提离距离；
S3、调节脉冲激励电流的大小和频率；
S4、驱动传送机构持续传送带钢沿传送路径；
S5、获取第一检测探头和第二检测探头上的磁场传感器发送的磁场强度信 号c1和磁场强度信号c2，同时获取第一检测探头和第二检测探头上的霍尔传感 器发送的剩磁强度信号d1和剩磁强度信号d2；
S6、根据磁场强度信号c1和磁场强度信号c2确定带钢内部的均匀度信息f， 该均匀度信息f包括带钢的部位均匀度信息f1和带钢的整体均匀度信息f2；
在现有技术中，根据剩磁强度信号d1和剩磁强度信号d2确定带钢的屈服 强度信息i和抗拉强度信息j，并且剩磁对应力的反应比较灵敏，更适合反应带 钢内部的应力分布情况，；
S7、将均匀度信息f、屈服强度信息i和抗拉强度信息j发送给输入输出模 块进行显示。
更进一步的，步骤S3采用以下步骤调节脉冲激励电流的大小和频率：
S3-1、控制传送机构将带钢传送至第一检测探头下方；
S3-2、根据厚度信息a控制电源模块输出激励电流；
S3-3、分别获取第一检测探头的磁场传感器和第二检测探头的磁场传感器发 送的磁场强度信号b1和磁场强度信号b2；
S3-4、判定磁场强度信号b1和磁场强度信号b2的磁场强度是否相等；
若不相等，则改变脉冲激励激励电流的电流大小和电流频率，并返回步骤 S3-3；
若相等，则控制电源模块持续输出激励电流，并结束流程；
二、步骤S6采用以下方法确定带钢内部的均匀度信息f：
S6-1、持续获取磁场强度信号c1和磁场强度信号c2；
S6-2、以时间为横坐标，磁场强度为纵坐标，根据磁场强度信号c1和磁场 强度信号c2分别生成磁场强度曲线e1和磁场强度曲线e2；
S6-3、对比同一时间点，磁场强度曲线e1和磁场强度曲线e2所对应的磁场 强度，确定该时间点所对应的带钢的部位结晶均匀度信息f1；
若磁场强度相等，则该部位的结晶均匀度较好，反之，则结晶均匀度较差；
S6-4、根据磁场强度曲线e1的平滑程度和磁场强度曲线e2的平滑程度确定 带钢的整体结晶均匀度信息f2；
若曲线平滑程度好，则带钢的整体的结晶均匀度就好，反之则结晶均匀度 较差。
有益效果：采用本发明的带钢在线无损检测装置及其控制方法，能使激励 磁场的密集区域集中在带钢的检测中心位置，便于对带钢的机械性能进行无损 检测，抗干扰能力强，设备寿命长。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为实施例一的检测窗口和磁场窗口的位置结构示意图；
图3为实施例一中磁场检测装置的内部安装结构示意图；
图4为实施例二中第一检测探头的检测窗口和磁场窗口的位置结构示意图；
图5为实施例二中第一检测探头的检测窗口和磁场窗口的位置结构示意图；
图6为实施例二中第二检测探头的检测窗口和磁场窗口的位置结构示意图；
图7为实施例二中第二检测探头的检测窗口和磁场窗口的位置结构示意图；
图8为实施例二中第一检测探头和第二检测探头的磁场检测装置的内部安 装结构示意图；
图9为检测装置的控制方法的流程图；
图10为调节脉冲激励电流的流程图；
图11为生成均匀度信息的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例一，如图1-3所示，一种带钢在线无损检测装置，设置有传送机构和 控制器，该控制器控制传送机构水平传送带钢，在带钢的传送路径上设置有第 一检测探头1和第二检测探头2，该第一检测探头1和第二检测探头2分别位于 带钢传送路径的上方和下方，所述第一检测探头1和第二检测探头2相对设置， 且二者之间的间距大于带钢厚度。所述第一检测探头1与位移机构13连接，该 位移机构13带动所述第一检测探头1上下移动。
所述第一检测探头1和第二检测探头2均设置有磁场检测装置3和剩磁检 测装置4，磁场检测装置3和剩磁检测装置4均设置在安装箱7内。且按照带钢 传送方向依次设置。
所述磁场检测装置3设置有U形电磁铁5，U形电磁铁5上的线圈连接有 脉冲激励电流，该U形电磁铁5的两端正对所述带钢传送路径。并且，所述第 一检测探头1的U形电磁铁5的N极端与所述第二检测探头2的U形电磁铁5N 极端相对，所述第一检测探头1的U形电磁铁5的S极端与所述第二检测探头 2的S形电磁铁5N极端相对。
U形电磁铁5的两端所对的安装箱7上开有两个磁场窗口8。两个磁场窗口 8之间开有磁场检测窗口9，磁场检测窗口9处设置有磁场传感器6。所述磁场 窗口8和磁场检测窗口9均覆盖有导磁胶层12。
所述剩磁检测装置4为霍尔传感器，所述磁场传感器6和剩磁检测装置， 所述第一检测探头1的磁场传感器6和剩磁检测装置4分别与所述第二检测探 头2的磁场传感器6和剩磁检测装置4相对设置，并且均罩有屏蔽罩c
磁场传感器6和霍尔传感器分别与所述控制器连接，所述控制器控制脉冲 激励电流的大小和频率。
如图7-9所示，一种带钢在线无损检测装置的控制方法，设置有控制器，该 控制器连接有输入输出模块，所述控制器设置有以下步骤：
S1、获取输入输出模块发送的带钢厚度信息a；
S2、根据厚度信息a控制驱动位移机构13带动第一检测探头1移动，使第 一检测探头1与带钢之间达到设定的提离距离；
S3、调节脉冲激励电流的大小和频率，具体步骤如下：
S3-1、控制传送机构将带钢传送至第一检测探头1下方；
S3-2、根据厚度信息a控制电源模块输出激励电流；
S3-3、分别获取第一检测探头1的磁场传感器6和第二检测探头2的磁场传 感器6发送的磁场强度信号b1和磁场强度信号b2；
S3-4、判定磁场强度信号b1和磁场强度信号b2的磁场强度是否相等；
若不相等，则改变脉冲激励激励电流的电流大小和电流频率，并返回步骤 S3-3；
若相等，则控制电源模块持续输出激励电流；
S4、驱动传送机构持续传送带钢沿传送路径；
S5、获取第一检测探头1和第二检测探头2上的磁场传感器6发送的磁场 强度信号c1和磁场强度信号c2，同时获取第一检测探头1和第二检测探头2上 的霍尔传感器14发送的剩磁强度信号d1和剩磁强度信号d2；
S6、根据磁场强度信号c1和磁场强度信号c2确定带钢内部的均匀度信息f， 该均匀度信息f包括带钢的部位均匀度信息f1和带钢的整体均匀度信息f2。具 体步骤如下：
S6-1、持续获取磁场强度信号c1和磁场强度信号c2；
S6-2、以时间为横坐标，磁场强度为纵坐标，根据磁场强度信号c1和磁场 强度信号c2分别生成磁场强度曲线e1和磁场强度曲线e2；
S6-3、对比同一时间点，磁场强度曲线e1和磁场强度曲线e2的磁场强度确 定该时间点所对应的带钢的部位结晶均匀度信息f1；
若磁场强度相等，则该部位的结晶均匀度较好，反之，则结晶均匀度较差；
S6-4、根据磁场强度曲线e1的平滑程度和磁场强度曲线e2的平滑程度确定 带钢的整体结晶均匀度信息f2；
若曲线平滑程度好，则带钢的整体的结晶均匀度就好，反之则结晶均匀度 较差。
根据剩磁强度信号d1和剩磁强度信号d2确定带钢的屈服强度信息i和抗拉 强度信息j；
S7、将均匀度信息f、屈服强度信息i和抗拉强度信息j发送给输入输出模 块进行显示。
实施例二，实施例二与实施例一大致相同，其主要区别在于：所述磁场检 测装置3设置有条形电磁铁11和磁场传感器6，条形电磁铁11的线圈连接有激 励电流，所述第一检测探头的磁场传感器6与第二检测探头上的磁场传感器6 相对设置，所述第一检测探头的条形电磁铁11与第二检测探测的条形电磁铁11 关于所述磁场传感器6的中心线对称设置，且分别位于所述带钢传送路径的上 方和下方；
所述第一检测探头的条形电磁铁11和第二检测探头的条形电磁铁11的电 磁场方向相反，所述磁场传感器6与控制器连接，所述控制器控制激励电流的 电流大小、电流频率和电流方向。
所述磁场检测装置3和剩磁检测装置4均设置在安装箱7内，该安装箱7 正对所述带钢传送路径的一面开有磁场窗口8、磁场检测窗口9以及剩磁检测窗 口10，其中，磁场窗口8与条形电磁铁11对应，所述磁场检测窗口9与磁场传 感器6相对应，所述剩磁检测窗口10与剩磁检测装置4对应，所述磁场传感器 6和剩磁检测装置4均罩有屏蔽罩c。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通 技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以 做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种带钢在线无损检测装置，设置有传送机构和控制器，该控制器控制传送机构水平传送带钢，其特征在于：还设置有第一检测探头(1)和第二检测探头(2)，该第一检测探头(1)和第二检测探头(2)分别位于带钢传送路径的上方和下方，所述第一检测探头(1)和第二检测探头(2)相对设置，且二者之间的间距大于带钢厚度；
所述第一检测探头(1)和第二检测探头(2)均设置有磁场检测装置(3)和剩磁检测装置(4)，该磁场检测装置(3)用于检测带钢的感应磁场强度，剩磁检测装置(4)用于检测带钢的剩磁强度，所述磁场检测装置(3)和剩磁检测装置(4)按照带钢传送方向依次设置，且分别与所述控制器连接。
2.根据权利要求1所述带钢在线无损检测装置，其特征在于：所述磁场检测装置(3)设置有U形电磁铁(5)，U形电磁铁(5)上的线圈连接有脉冲激励电流，该U形电磁铁(5)的两端正对所述带钢传送路径，所述U形电磁铁(5)的两端之间设置有磁场传感器(6)；
所述第一检测探头(1)的U形电磁铁(5)两端与所述第二检测探头(2)的U形电磁铁(5)N极端和S极端两两相对设置，所述第一检测探头(1)的磁场传感器(6)与所述第二检测探头(2)的磁场传感器(6)相对设置；
所述磁场传感器(6)与所述控制器连接，所述控制器激励电流的电流大小、电流频率和电流方向。
3.根据权利要求2所述带钢在线无损检测装置，其特征在于：所述磁场检测装置(3)和剩磁检测装置(4)均设置在安装箱(7)内，该安装箱(7)正对所述带钢传送路径的一面开有两个磁场窗口(8)、一个磁场检测窗口(9)以及剩磁检测窗口(10)，其中，两个磁场窗口(8)分别与所述U形电磁铁(5)的两端对应，所述磁场检测窗口(9)与所述磁场传感器(6)相对应，所述剩磁检测窗口(10)与所述剩磁检测装置(4)对应，所述磁场传感器(6)和剩磁检测装置(4)均罩有屏蔽罩(c)。
4.根据权利要求1所述带钢在线无损检测装置，其特征在于：所述磁场检测装置(3)设置有条形电磁铁(11)和磁场传感器(6)，条形电磁铁(11)的线圈连接有激励电流，所述第一检测探头的磁场传感器(6)与第二检测探头上的磁场传感器(6)相对设置，所述第一检测探头的条形电磁铁(11)与第二检测探测的条形电磁铁(11)关于所述磁场传感器(6)的中心线对称设置，且分别位于所述带钢传送路径的上方和下方；
所述第一检测探头的条形电磁铁(11)和第二检测探头的条形电磁铁(11)的电磁场方向相反，所述磁场传感器(6)与控制器连接，所述控制器控制激励电流的电流大小、电流频率和电流方向。
5.根据权利要求4所述带钢在线无损检测装置，其特征在于：所述磁场检测装置(3)和剩磁检测装置(4)均设置在安装箱(7)内，该安装箱(7)正对所述带钢传送路径的一面开有磁场窗口(8)、磁场检测窗口(9)以及剩磁检测窗口(10)，其中，磁场窗口(8)与条形电磁铁(11)对应，所述磁场检测窗口(9)与磁场传感器(6)相对应，所述剩磁检测窗口(10)与剩磁检测装置(4)对应，所述磁场传感器(6)和剩磁检测装置(4)均罩有屏蔽罩(c)。
6.根据权利要求3或5所述带钢在线无损检测装置，其特征在于：所述磁场窗口(8)和磁场检测窗口(9)均覆盖有导磁胶层(12)。
7.根据权利要求1所述带钢在线无损检测装置，其特征在于：还设置有位移机构(13)，该位移机构(13)带动所述第一检测探头(1)上下移动。
8.根据权利要求1所述带钢在线无损检测装置，其特征在于：所述剩磁检测装置(4)为霍尔传感器，该霍尔传感器用于检测带钢表面的剩磁强度，所述第一检测探头(1)的霍尔传感器(14)与第二检测探头(2)的霍尔传感器(14)相对设置，且分别与所述控制器连接。
9.一种带钢在线无损检测装置的控制方法，其特征在于，设置有控制器，该控制器连接有输入输出模块，所述控制器设置有以下步骤：
S1、获取输入输出模块发送的带钢厚度信息a；
S2、根据厚度信息a控制驱动位移机构(13)带动第一检测探头(1)移动，使第一检测探头(1)与带钢之间达到设定的提离距离；
S3、调节脉冲激励电流的大小和频率；
S4、驱动传送机构持续传送带钢沿传送路径；
S5、获取第一检测探头(1)和第二检测探头(2)上的磁场传感器(6)发送的磁场强度信号c1和磁场强度信号c2，同时获取第一检测探头(1)和第二检测探头(2)上的霍尔传感器(14)发送的剩磁强度信号d1和剩磁强度信号d2；
S6、根据磁场强度信号c1和磁场强度信号c2确定带钢内部的均匀度信息f，该均匀度信息f包括带钢的部位均匀度信息f1和带钢的整体均匀度信息f2；
根据剩磁强度信号d1和剩磁强度信号d2确定带钢的屈服强度信息i和抗拉强度信息j；
S7、将均匀度信息f、屈服强度信息i和抗拉强度信息j发送给输入输出模块进行显示。
10.根据权利要求9所述带钢在线无损检测装置的控制方法，其特征在于：
一、步骤S3采用以下步骤调节脉冲激励电流的大小和频率：
S3-1、控制传送机构将带钢传送至第一检测探头(1)下方；
S3-2、根据厚度信息a控制电源模块输出激励电流；
S3-3、分别获取第一检测探头(1)的磁场传感器(6)和第二检测探头(2)的磁场传感器(6)发送的磁场强度信号b1和磁场强度信号b2；
S3-4、判定磁场强度信号b1和磁场强度信号b2的磁场强度是否相等；
若不相等，则改变脉冲激励激励电流的电流大小和电流频率，并返回步骤S3-3；
若相等，则持续输出相同大小和频率的激励电流，并结束流程；
二、步骤S6采用以下方法确定带钢内部的均匀度信息f：
S6-1、持续获取磁场强度信号c1和磁场强度信号c2；
S6-2、以时间为横坐标，磁场强度为纵坐标，根据磁场强度信号c1和磁场强度信号c2分别生成磁场强度曲线e1和磁场强度曲线e2；
S6-3、通过对比同一时间点的磁场强度曲线e1和磁场强度曲线e2的磁场强度，确定部位结晶均匀度信息f1；
若磁场强度相等，则该部位的结晶均匀度较好，反之，则结晶均匀度较差；
S6-4、根据磁场强度曲线e1的平滑程度和磁场强度曲线e2的平滑程度确定带钢的整体结晶均匀度信息f2；
若曲线平滑程度好，则带钢的整体的结晶均匀度就好，反之则结晶均匀度较差。
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