鋼絲繩局部缺陷漏磁定量檢測關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、鋼絲繩因其具有諸多優(yōu)點,而被廣泛地應(yīng)用于港口、電梯、礦井提升等諸多行業(yè)中,隨著使用時間的推移,不可避免地會產(chǎn)生銹蝕、變形、斷絲及磨損等疲勞損傷,只有及時準(zhǔn)確地掌握鋼絲繩當(dāng)前承載能力,才能避免因斷繩而造成的巨大經(jīng)濟損失及人員傷亡事故發(fā)生。鋼絲繩無損檢測的最終目標(biāo)是通過檢測鋼絲繩的缺陷分布及大小尺寸,實現(xiàn)鋼絲繩的剩余承載能力的評估,確定其最終的更換時間,而實現(xiàn)缺陷分布檢測及大小尺寸的定量是實現(xiàn)這一目標(biāo)的前提。目前,鋼絲繩檢測設(shè)備多以漏磁原理

2、作為檢測的理論依據(jù),檢測傳感器以感應(yīng)線圈傳感器為主,檢測結(jié)果以一維漏磁信號表現(xiàn)形式為主,已實現(xiàn)大多數(shù)嚴(yán)重損傷的定性檢測。由于鋼絲繩結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、缺陷形態(tài)多樣性及周向漏磁信息的缺失,實現(xiàn)鋼絲繩缺陷的定量檢測還有較大的差距。本文以提高鋼絲繩缺陷定位、定量反演及識別的準(zhǔn)確度為目標(biāo),在以下幾個方面進行了理論研究及工程實踐:
　　本文首先分析了基于等效磁偶極子模型的缺陷漏磁場分布特點及不同缺陷參數(shù)對漏磁場分布的影響,得到了缺陷幾何參數(shù)對漏磁場

3、的影響規(guī)律;分析了螺旋結(jié)構(gòu)的鋼絲繩缺陷模型的主要影響參數(shù);同時,采用有限元法對勵磁裝置的結(jié)構(gòu)及參數(shù)影響進行了仿真分析,為勵磁裝置的設(shè)計提供了有效參考。
　　建立了基于霍爾陣列傳感器的鋼絲繩二維漏磁信號檢測平臺,獲得了鋼絲繩表面漏磁場的周向及軸向二維分布信息,為缺陷的定位及定量檢測奠定了基礎(chǔ);針對傳統(tǒng)的感應(yīng)線圈存在因軸向跨度大而存在平均效應(yīng)的問題,設(shè)計了四種不同結(jié)構(gòu)的PCB感應(yīng)線圈,實現(xiàn)了對漏磁通不同分量的檢測,在此基礎(chǔ)上，并對比分

4、析了傳統(tǒng)感應(yīng)線圈與PCB感應(yīng)線圈的檢測性能。
　　為了提高缺陷定位及定量識別精度,提出了一種霍爾陣列傳感器的通道均衡化算法。該算法通過基線消除、峰谷值檢測及峰谷值歸一化有效改變由于勵磁不均及提離距離波動造成的霍爾陣列傳感器通道間失衡現(xiàn)象,提高了各霍爾通道數(shù)據(jù)的一致性。
　　采用三次樣條法對缺陷漏磁數(shù)據(jù)進行了周向插值,增強了原始漏磁圖像的周向平滑度,在此基礎(chǔ)上，采用交叉梯度算子提高了漏磁圖像中缺陷部分的對比度,并給出了一種基于

5、局部二值模式的缺陷定位算法,實現(xiàn)了鋼絲繩局部缺陷的周向及軸向精確定位。
　　針對漏磁圖像中方向性股波紋理的分布特征,設(shè)計了一種空間方向陷波濾波器,有效地抑制了漏磁圖像中的股波紋理,在此基礎(chǔ)上，通過統(tǒng)計閾值分割的方法實現(xiàn)了濾波后的漏磁圖像二值化,采用漏磁圖像的局部像素和實現(xiàn)了缺陷表面積的初步定量檢測。
　　在對7種典型缺陷局部漏磁圖像的尺度歸一化的基礎(chǔ)上，提出了一種基于灰度共生矩陣的紋理特征分析法的漏磁圖像特征提取方法,分別提