一種基于磁表征的鐵磁性材料表面輪廓檢測(cè)識(shí)別方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于磁表征的鐵磁性材料表面輪廓檢測(cè)識(shí)別方法，該方法先將磁敏元件以0-5mm的提離距離靠近待檢鐵磁性材料表面，拾取近表空氣域內(nèi)磁場(chǎng)特征，并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；再采用電壓信號(hào)幅值比較識(shí)別判斷法，或者檢測(cè)信號(hào)波形圖方法進(jìn)行表面輪廓識(shí)別判斷。本發(fā)明為非接觸式提離檢測(cè)方式，可以實(shí)現(xiàn)在線輪廓檢測(cè)識(shí)別；檢測(cè)手段能夠直接穿透灰塵及污垢等物質(zhì)而不受干擾，不需要高的待檢測(cè)表面清潔度及檢測(cè)工況環(huán)境光線要求。該方法原理是基于鐵磁性材料在加工完后的剩磁在地磁場(chǎng)作用下的磁表征現(xiàn)象的，也即在鐵磁體表面上凹坑特征因磁泄漏而對(duì)近表空氣域表現(xiàn)出“正”向磁特征；而凸臺(tái)特征因N-S極磁回路對(duì)近表空氣域表現(xiàn)出“反”向磁場(chǎng)。
【專利說(shuō)明】一種基于磁表征的鐵磁性材料表面輪廓檢測(cè)識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電磁檢測(cè)識(shí)別技術(shù)，特別是基于磁表征的鐵磁性材料表面輪廓檢測(cè)識(shí)別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前對(duì)表面形貌特征輪廓識(shí)別檢測(cè)方法有觸針?lè)ê陀∧７ǖ冉佑|式法以及各種光學(xué)等非接觸式法，前者對(duì)表面斜深皺褶特征失效且易損傷軟質(zhì)表面，后者受環(huán)境亮度影響；并且兩者的檢測(cè)工況要求甚高，如特定表面清潔度及環(huán)境光線等，只局限于加工后抽樣的非加工在線方法之中，無(wú)法滿足加工過(guò)程中的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)(覆蓋有加工冷卻液等)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種基于磁表征的鐵磁性材料表面輪廓檢測(cè)識(shí)別方法，目的在于實(shí)現(xiàn)在線輪廓檢測(cè)識(shí)別并，且不需要高的待檢測(cè)表面清潔度及檢測(cè)工況環(huán)境光線要求。
[0004]本發(fā)明的一種基于磁表征的鐵磁體表面輪廓檢測(cè)識(shí)別方法，其步驟包括:
[0005]第I步、將磁敏元件靠近待檢鐵磁性材料表面，拾取近表空氣域內(nèi)磁場(chǎng)特征，并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)Vtjut ;
[0006]其中，磁敏元件與待檢鐵磁性材料表面之間的提離距離優(yōu)選值為0-5_。
[0007]第2步、進(jìn)行表面輪廓識(shí)別判斷:采用電壓信號(hào)幅值比較識(shí)別判斷法，利用如下公式1、11和和III完成:當(dāng)式⑴成立時(shí)，該電壓信號(hào)為凹坑特征，當(dāng)式(II)成立時(shí)，該電壓信號(hào)為凸臺(tái)特征，當(dāng)式(III)成立時(shí)，該電壓信號(hào)為平滑特征:
[0008]Vout-V0 > O (I)
[0009]Vout-V0 < O (II)
[0010]Vout—V0 = O (III)
[0011]式中，Vrat及Vtl分別表示磁敏元件的輸出檢測(cè)電壓信號(hào)及基線數(shù)值。
[0012]上述識(shí)別判斷方法從另一方面也即檢測(cè)信號(hào)波形圖上也可以直接進(jìn)行:當(dāng)觀察到凸起狀(也即“+”向)信號(hào)波形時(shí)，判斷為凹坑特征；觀察到凹下?tīng)?也即向)信號(hào)波形時(shí)，判斷為凸臺(tái)特征。
[0013]本發(fā)明方法原理是基于鐵磁性材料在加工完后的剩磁在地磁場(chǎng)作用下的磁表征現(xiàn)象的，也即在鐵磁體表面上凹坑特征因磁泄漏而對(duì)近表空氣域表現(xiàn)出“正”向磁特征；而凸臺(tái)特征因N-S極磁回路對(duì)近表空氣域表現(xiàn)出“反”向磁場(chǎng)。當(dāng)采用磁敏元件非接觸式提離檢測(cè)拾取該不同方向的磁場(chǎng)表征時(shí)即可完成其相應(yīng)輪廓特征信息的獲取，隨后可加以判斷:觀察到凸起狀(也即“ + ”向)信號(hào)波形時(shí)，判斷為凹坑特征；觀察到凹下?tīng)?也即向)信號(hào)波形時(shí)，判斷為凸臺(tái)特征。
[0014]總之，本發(fā)明方法為非接觸式提離檢測(cè)方式，可以實(shí)現(xiàn)在線輪廓檢測(cè)識(shí)別；檢測(cè)手段能夠直接穿透灰塵及污垢等物質(zhì)而不受干擾，不需要高的待檢測(cè)表面清潔度及檢測(cè)工況環(huán)境光線要求。【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為鐵磁性材料表面輪廓的磁表征及數(shù)值波形原理示意圖；
[0016]圖2a為鐵磁性材料表面輪廓磁表征磁云分布圖；
[0017]圖2b為鐵磁性材料表面輪廓磁表征磁場(chǎng)數(shù)值波形圖；
[0018]圖3a為本發(fā)明方法的具體實(shí)施示意圖；
[0019]圖3b為本發(fā)明方法的具體實(shí)施判斷的直觀示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明。在此需要說(shuō)明的是，對(duì)于這些實(shí)施方式的說(shuō)明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明方法原理是基于鐵磁性材料I在加工完后體內(nèi)的剩磁Btl在地磁場(chǎng)作用下的磁表征現(xiàn)象的，也即在鐵磁性材料I表面上凹坑特征2因磁泄漏而對(duì)近表空氣域表現(xiàn)出“正”向磁特征B2 ;而凸臺(tái)特征3因N-S極磁回路對(duì)近表空氣域表現(xiàn)出“反”向磁特征B3。凹坑2和凸臺(tái)3特征所對(duì)應(yīng)形成的磁特征B2和B3被磁敏元件探測(cè)到時(shí)可分別形成凸起狀(也即“ + ”向)信號(hào)波形S2和凹下?tīng)?也即向)信號(hào)波形S3。
[0022]如圖2a中鐵磁性材料I表面輪廓磁表征磁云分布圖所示，鐵磁性材料I上凹坑特征2、2’及2"分別形成“正”向磁特征B2、B2,及B2〃，而凸臺(tái)特征3和3’分別形成“反”向磁特征B3和B3,，他們最終形成如圖2b所示的表面輪廓磁表征磁場(chǎng)數(shù)值波形圖，凹坑特征2、2’及2"產(chǎn)生的“正”向磁特征B2、B2,及B2,,所對(duì)應(yīng)的數(shù)值波形特征分別為S2、S2,及S2,,；凸臺(tái)特征3和3’產(chǎn)生的“反”向磁特征B3和B3,所對(duì)應(yīng)的數(shù)值波形特征分別為S3和S3,。所以，從圖2a和2b中可以圖1所示的檢測(cè)識(shí)別方法的對(duì)應(yīng)及可行性。
[0023]本發(fā)明方法的具體實(shí)施示意圖如圖3a所示，其步驟包括:
[0024]第I步、將磁敏元件4以0_5mm的提離距離靠近待檢鐵磁性材料I表面，拾取近表空氣域內(nèi)磁場(chǎng)特征，并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)Vtjut ；
[0025]第2步、進(jìn)行表面輪廓識(shí)別判斷，采用電壓信號(hào)幅值比較識(shí)別判斷法，利用如下公式(I)、(II)和(III)完成:當(dāng)公式I成立時(shí)，該電壓信號(hào)為凹坑特征，當(dāng)公式II成立時(shí)，該電壓信號(hào)為凸臺(tái)特征，當(dāng)式(III)成立時(shí)，該電壓信號(hào)為平滑特征:
[0026]Vout-V0 > O (I)
[0027]Vout-V0 < O (II)
[0028]Vout一V0 = O (III)
[0029]式中，Vout及Vtl分別表示磁敏元件的輸出檢測(cè)電壓信號(hào)及基線數(shù)值，基線數(shù)值Vtl為所處環(huán)境空間域的背景磁場(chǎng)數(shù)值(也即無(wú)被檢測(cè)工件時(shí)的值)。
[0030]如圖3b所示，上述識(shí)別判斷方法從另一方面也即檢測(cè)信號(hào)波形圖上也可以直接進(jìn)行:當(dāng)觀察到凸起狀(也即“ + ”向)信號(hào)波形時(shí)，判斷為凹坑特征2;觀察到凹下?tīng)?也即向)信號(hào)波形時(shí)，判斷為凸臺(tái)特征3。
[0031]本發(fā)明不僅局限于上述【具體實(shí)施方式】，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)實(shí)施例和附圖公開(kāi)的內(nèi)容，可以采用其它多種【具體實(shí)施方式】實(shí)施本發(fā)明，因此，凡是采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡(jiǎn)單的變化或更改的設(shè)計(jì)，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于磁表征的鐵磁體表面輪廓檢測(cè)識(shí)別方法，其步驟包括: 第I步、將磁敏元件靠近待檢鐵磁性材料表面，拾取近表空氣域內(nèi)磁場(chǎng)特征，并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)Vrat ; 第2步、采用電壓信號(hào)幅值比較識(shí)別判斷法，或者檢測(cè)信號(hào)波形圖方法進(jìn)行表面輪廓識(shí)別判斷: 所述電壓信號(hào)幅值比較識(shí)別判斷法是利用如下公式Ι、Π和和III完成:當(dāng)公式I成立時(shí)，該電壓信號(hào)為凹坑特征，當(dāng)公式II成立時(shí)，該電壓信號(hào)為凸臺(tái)特征，當(dāng)公式III成立時(shí)，該電壓信號(hào)為平滑特征: Vout-V0 > O 公式 I Vout-V0 < O 公式 II Vout—V。= O 公式 III 式中，Vtjut及Vtl分別表示磁敏元件的輸出檢測(cè)電壓信號(hào)及基線數(shù)值； 所述檢測(cè)信號(hào)波形圖方法是當(dāng)觀察到波形圖為凸起狀也即“+”向信號(hào)波形時(shí)，判斷為凹坑特征；觀察到波形圖為凹下?tīng)钜布聪蛐盘?hào)波形時(shí)，判斷為凸臺(tái)特征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁表征的鐵磁體表面輪廓檢測(cè)識(shí)別方法，其特征在于，磁敏元件與待檢鐵磁性材料表面之間的提離距離為0-5mm。
【文檔編號(hào)】G01B7/28GK103776362SQ201410054636
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月18日
【發(fā)明者】孫燕華, 葉志堅(jiān), 李冬林, 康宜華, 涂君 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)