用于自动磁粉探伤的荧光强度不均匀度测量方法与装置

摘要

本发明公开了一种用于自动磁粉探伤的荧光强度不均匀度测量方法与装置。本发明的装置包括紫外光源、摄像装置、计算机、样片。样片表面均匀涂覆磁悬液，紫外光源照射样片，摄像装置拍摄样片的荧光图像，并将荧光图像传输至计算机，计算机计算样片的荧光强度不均匀度。本发明的方法包括步骤1，获取检测窗口内的荧光图像并去除干扰；步骤2，将检测窗口划均匀分成多个矩形区域，并分别定义部分矩形区域为中心、边缘区域；其中，中心区域为位于检测窗口几何中心的区域，边缘区域为至少有一边为检测窗口边缘的区域；步骤3，分别计算并比较中心、边缘区域的亮度值均值，计算出横向、纵向和中心荧光强度的不均匀度。

说明书

技术领域

本发明涉及荧光强度不均匀度测量方法与装置，更具体地说，涉及用 于自动磁粉探伤的荧光强度不均匀度测量方法与装置。

背景技术

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，磁化后这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，对这些磁粉的堆积加以观察和 解释，就实现了磁粉探伤。

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，而难以确定其深度；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。

磁粉探伤的灵敏度高、操作也方便。但它不能发现床身铸件内的部分 和导磁性差(如奥氏体钢)的材料，而且不能发现铸件内部分较深的缺陷。 铸件、钢铁材被检表面要求光滑，需要打磨后才能进行。

在湿法磁粉探伤中，按照操作规范，通常要求使用均匀的紫外灯照射 磁悬液涂敷的工件，然后检测荧光来确定工件缺陷。在此过程中，工件表 面是否被均匀照射，激发出稳定的荧光，对检测结果十分重要。但是在实 际操作中，往往缺少检测手段，主要依靠人工经验来判断。由于追求无人 化，这个问题在自动磁粉探伤系统中尤其突出。

发明内容

针对现有技术中存在的湿法磁粉探伤前的荧光检测主要依靠人工经 验，缺少有效的检测手段的问题，本发明的目的是提供用于自动磁粉探伤 的荧光强度不均匀度测量方法与装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于自动磁粉探伤的荧光强度不均匀度测量装置，包括紫外光源 1、摄像装置3、计算机4、样片2。样片2表面均匀涂覆磁悬液，紫外光 源1照射样片2，摄像装置3拍摄样片2的荧光图像，并将荧光图像传输 至计算机4，计算机4计算样片2的荧光强度不均匀度。

作为本发明的一实施例，摄像装置3为工业CCD相机，样片2的大小 与检测窗口的大小相适应。

为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：

一种用于自动磁粉探伤的荧光强度不均匀度测量方法，包括以下步骤： 步骤1，获取检测窗口内的荧光图像并去除干扰；步骤2，将检测窗口划均 匀分成多个矩形区域，并分别定义部分矩形区域为中心、边缘区域；其中， 中心区域为位于检测窗口几何中心的区域，边缘区域为至少有一边为检测 窗口边缘的区域；步骤3，分别计算并比较中心、边缘区域的亮度值均值， 计算出横向、纵向和中心荧光强度的不均匀度。

作为本发明的一实施例，步骤3的横向荧光强度的不均匀度的计算方 法为：步骤3.1，计算所有左侧每一个边缘区域的亮度均值的均值作为左边 缘均值；步骤3.2，计算所有右侧每一个边缘区域的亮度均值的均值作为右 边缘均值；步骤3.3，计算左边缘均值与右边缘均值的差值作为横向荧光强 度的不均匀度。

作为本发明的一实施例，步骤3的纵向荧光强度的不均匀度的计算方 法为：步骤3.4，计算所有上侧每一个边缘区域的亮度均值的均值作为上边 缘均值；步骤3.5，计算所有下侧每一个边缘区域的亮度均值的均值作为下 边缘均值；步骤3.6，计算上边缘均值与下边缘均值的差值作为纵向荧光强 度的不均匀度。

作为本发明的一实施例，步骤3的荧光强度的不均匀度的计算方法为： 步骤3.7，计算所有每一个边缘区域的亮度均值的均值作为全部边缘均值； 步骤3.8，计算所有中心区域的亮度均值的均值作为中心均值；步骤3.9， 计算全部边缘均值与中心均值的差值作为中心荧光强度的不均匀度。

作为本发明的一实施例，检测窗口划分为a×b个矩形区域，其中a>4， b>4，若a和b均为奇数，则中心区域为位于检测窗口几何中心的矩形区 域；若a或b为偶数，则中心区域为位于检测窗口中心的偶数个区域。

作为本发明的一实施例，还包括定义过渡区域，过渡区域为位于中心 区域和边缘区域之间的区域。

作为本发明的一实施例，对于每一个矩形区域的亮度均值的计算方法 为：去除矩形区域内较暗的点，保留荧光激发充分的点；设定每一个矩形 区域内的亮度阈值；计算亮度高于亮度阈值的点的均值作为矩形区域的亮 度均值。

在上述技术方案中，本发明的用于自动磁粉探伤的荧光强度不均匀度 测量方法与装置利用自动磁粉探伤系统中的工业CCD相机，在开始探伤操 作之前，通过工业CCD相机数字化采集和软件计算的方法，确定实际工件 荧光强度不均匀度，可以为后续自动磁粉探伤提供补偿参考和报警提示， 从而避免了依靠人工经验的问题。

附图说明

图1是本发明用于自动磁粉探伤的荧光强度不均匀度测量装置的结构 示意图；

图2是本发明一实施例中用于自动磁粉探伤的荧光强度不均匀度测量 方法的检测窗口划分示意图；

图3是本发明一实施例中用于自动磁粉探伤的荧光强度不均匀度测量 方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

参照图1，本发明公开一种用于自动磁粉探伤的荧光强度不均匀度测 量装置，包括紫外光源、摄像装置、计算机、样片。在本发明中，摄像装 置可以是工业CCD相机，但并不以此为限，其他的常见手段均可以检测样 片的荧光图像，因此均可以作为本发明的摄像装置来使用。此外，样片的 大小与检测窗口的大小相适应。

如图1所示，样片表面均匀涂覆磁悬液，紫外光源照射样片，摄像装 置拍摄样片的荧光图像，并将荧光图像传输至计算机，计算机计算样片的 荧光强度不均匀度。

利用本发明的装置，本发明的另一个重点在于公开一种用于自动磁粉 探伤的荧光强度不均匀度测量方法，并以图2和图3为例的计算方法进行 说明。

步骤S1，裁剪图像，只留下磁粉探伤检测窗口内的像素，从而获取检 测窗口内的荧光图像并去除干扰，其中除去干扰的方法可以采用图像中值 滤波，也可以采用其他图像降噪方法。

步骤S2，将检测窗口划均匀分成多个矩形区域，并分别定义部分矩形 区域为中心、过渡、边缘区域。

在步骤S2中，中心区域为位于检测窗口几何中心的区域，边缘区域为 至少有一边为检测窗口边缘的区域，过渡区域为位于中心区域和边缘区域 之间的区域。

例如，将检测窗口划分为a×b个矩形区域，其中还需要满足a>4，b>4， 若a和b均为奇数，则中心区域为位于检测窗口几何中心的矩形区域；若 a或b为偶数，则中心区域为位于检测窗口中心的偶数个区域。

步骤S3，分别计算并比较中心、边缘区域的亮度值均值，计算出横向、 纵向和中心荧光强度的不均匀度。

由于涂敷磁悬液样片激发出的荧光通常并不是很均匀，需要在图像中 去掉较暗的点，只保留荧光激发充分的点。对于中心和边缘区域内亮度高 于阈值的点计算均值，作为该区域的亮度均值。阈值可以取典型亮点与典 型暗点亮度的算术平均值。

因此，在步骤S3中，对于每一个矩形区域的亮度均值的计算方法为： 去除矩形区域内较暗的点，保留荧光激发充分的点，再设定每一个矩形区 域内的亮度阈值，最后计算亮度高于亮度阈值的点的均值作为矩形区域的 亮度均值。

步骤S3的另一个重点在于横向、纵向和中心荧光强度的不均匀度的计 算方法。

步骤S3的横向荧光强度的不均匀度的计算方法为：

步骤S3.1，计算所有左侧每一个边缘区域的亮度均值的均值作为左边 缘均值；

步骤S3.2，计算所有右侧每一个边缘区域的亮度均值的均值作为右边 缘均值；

步骤S3.3，计算左边缘均值与右边缘均值的差值作为横向荧光强度的 不均匀度。

步骤S3的纵向荧光强度的不均匀度的计算方法为：

步骤S3.4，计算所有上侧每一个边缘区域的亮度均值的均值作为上边 缘均值；

步骤S3.5，计算所有下侧每一个边缘区域的亮度均值的均值作为下边 缘均值；

步骤S3.6，计算上边缘均值与下边缘均值的差值作为纵向荧光强度的 不均匀度。

步骤S3的荧光强度的不均匀度的计算方法为：

步骤S3.7，计算所有每一个边缘区域的亮度均值的均值作为全部边缘 均值；

步骤S3.8，计算所有中心区域的亮度均值的均值作为中心均值；

步骤S3.9，计算全部边缘均值与中心均值的差值作为中心荧光强度的 不均匀度。

在上述结果中，荧光强度横向不均匀度与纵向不均匀度指示了紫外光 源、工件与工业CCD的位置相对光路轴线偏离的程度，不均匀度较小时可 以对像素亮度加权补偿，较大时需要停机调整。

荧光强度中心不均匀度指示紫外光源的聚光程度，均匀度较小时可以 对像素亮度加权补偿，较大时需要对紫外光源进行调整。

下面通过实施例来说明上述用于自动磁粉探伤的荧光强度不均匀度测 量方法的各个具体步骤的操作细节。

如图2和图3所示，本发明的用于自动磁粉探伤的荧光强度不均匀度 测量方法进行以下的步骤：

A裁剪图像，只留下磁粉探伤检测窗口内M×N(1000×1000)像素。

B以3×3邻域对图像中值滤波，去处干扰。

C划分区域，把整个1000×1000像素检测窗口均匀划分成25个 (M/5＝200)×(N/5＝200)像素区域，并归类到中心、过渡、边缘三种 区域。

如图2所示，矩形区域1、2、3、4、5、6、10、11、15、16、20、 21、22、23、24、25为边缘区域，矩形区域7、8、9、12、14、17、18、 19为过渡区域，矩形区域13为中心区域。

D对于中心和边缘区域内亮度高于阈值V_S的点计算均值，作为该区域 的亮度均值V_Ziavg(i＝1,2,3,4,5,6,10,11,15,16,20,21,22,23,24,25)。其中V_S为典型亮点亮度V_H＝120和典型暗点亮度V_L＝40的算术平均值80。

E计算所有左侧边缘区域1，区域6，区域11，区域16，区域21的 亮度均值V_Z1avg＝105，V_Z6avg＝103，V_Z11avg＝100，V_Z16avg＝103，V_Z21avg＝102 的均值，作为左边缘均值V_Lavg＝103(四舍五入，下同)。

F计算所有右侧边缘区域5，区域10，区域15，区域20，区域25的 亮度均值V_Z5avg＝100，V_Z10avg＝101，V_Z15avg＝106，V_Z20avg＝103，V_Z25avg＝104 的均值，作为右边缘均值V_Ravg＝103。

G计算左边缘均值V_Lavg＝103与右边缘均值V_Ravg＝103的差值，即为横 向荧光强度的不均匀度NU_H＝0。

H计算所有上侧边缘区域1，区域2，区域3，区域4，区域5的亮度 均值V_Z1avg＝105，V_Z2avg＝101，V_Z3avg＝107，V_Z4avg＝107，V_Z5avg＝100，的均 值，作为上边缘均值V_Tavg＝104。

I计算所有下侧边缘区域21，区域22，区域23，区域24，区域25 的亮度均值V_Z21avg＝102，V_Z22avg＝98，V_Z23avg＝101，V_Z24avg＝102，V_Z25avg＝ 104，的均值，作为下边缘均值V_Bavg＝101。

J计算上边缘均值V_Tavg＝104与下边缘均值V_Bavg＝101的差值，即为纵 向荧光强度的不均匀度NU_V＝3。

K计算所有边缘区域1，区域2，区域3，区域4，区域5，区域6， 区域11，区域15，区域16，区域20，区域21，区域22，区域23，区域 24，区域25，的亮度均值的均值V_Z1avg＝105，V_Z2avg＝101，V_Z3avg＝107，V_Z4avg＝107，V_Z5avg＝100，V_Z6avg＝103，V_Z10avg＝101，V_Z11avg＝100，V_Z15avg＝106， V_Z16avg＝103，V_Z20avg＝103，V_Z21avg＝102，V_Z22avg＝98，V_Z23avg＝101，V_Z24avg＝ 102，V_Z25avg＝104，作为全部边缘均值V_Eavg。

L由于中心只有一个区域13，所以把中心区域13的亮度均值V_Z13avg＝ 118，作为中心均值V_Cavg＝118。

M计算中心均值V_Cavg＝118与全部缘均值V_Eavg＝103的差值，即为中心 荧光强度的不均匀度NU_C＝5。

与依靠人工经验来判断荧光强度不均匀度的方式相比，本发明排除了 主观因素，更加准确，能够对自动探伤系统提供补偿参考和报警提示。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以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，对以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。