一種基于磁表征的鐵磁性材料表面輪廓檢測識別方法
【專利摘要】本發明提供一種基于磁表征的鐵磁性材料表面輪廓檢測識別方法，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，拾取近表空氣域內磁場特征，并轉化為電壓信號；再采用電壓信號幅值比較識別判斷法，或者檢測信號波形圖方法進行表面輪廓識別判斷。本發明為非接觸式提離檢測方式，可以實現在線輪廓檢測識別；檢測手段能夠直接穿透灰塵及污垢等物質而不受干擾，不需要高的待檢測表面清潔度及檢測工況環境光線要求。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作用下的磁表征現象的，也即在鐵磁體表面上凹坑特征因磁泄漏而對近表空氣域表現出“正”向磁特征；而凸臺特征因N-S極磁回路對近表空氣域表現出“反”向磁場。
【專利說明】一種基于磁表征的鐵磁性材料表面輪廓檢測識別方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電磁檢測識別技術，特別是基于磁表征的鐵磁性材料表面輪廓檢測識別方法。
【背景技術】
[0002]目前對表面形貌特征輪廓識別檢測方法有觸針法和印模法等接觸式法以及各種光學等非接觸式法，前者對表面斜深皺褶特征失效且易損傷軟質表面，后者受環境亮度影響；并且兩者的檢測工況要求甚高，如特定表面清潔度及環境光線等，只局限于加工后抽樣的非加工在線方法之中，無法滿足加工過程中的實時在線檢測(覆蓋有加工冷卻液等)。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種基于磁表征的鐵磁性材料表面輪廓檢測識別方法，目的在于實現在線輪廓檢測識別并，且不需要高的待檢測表面清潔度及檢測工況環境光線要求。
[0004]本發明的一種基于磁表征的鐵磁體表面輪廓檢測識別方法，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，拾取近表空氣域內磁場特征，并轉化為電壓信號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選值為0-5_。
[0007]第2步、進行表面輪廓識別判斷:采用電壓信號幅值比較識別判斷法，利用如下公式1、11和和III完成:當式⑴成立時，該電壓信號為凹坑特征，當式(II)成立時，該電壓信號為凸臺特征，當式(III)成立時，該電壓信號為平滑特征:
[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電壓信號及基線數值。
[0012]上述識別判斷方法從另一方面也即檢測信號波形圖上也可以直接進行:當觀察到凸起狀(也即“+”向)信號波形時，判斷為凹坑特征；觀察到凹下狀(也即向)信號波形時，判斷為凸臺特征。
[0013]本發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作用下的磁表征現象的，也即在鐵磁體表面上凹坑特征因磁泄漏而對近表空氣域表現出“正”向磁特征；而凸臺特征因N-S極磁回路對近表空氣域表現出“反”向磁場。當采用磁敏元件非接觸式提離檢測拾取該不同方向的磁場表征時即可完成其相應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)信號波形時，判斷為凹坑特征；觀察到凹下狀(也即向)信號波形時，判斷為凸臺特征。
[0014]總之，本發明方法為非接觸式提離檢測方式，可以實現在線輪廓檢測識別；檢測手段能夠直接穿透灰塵及污垢等物質而不受干擾，不需要高的待檢測表面清潔度及檢測工況環境光線要求。【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為鐵磁性材料表面輪廓的磁表征及數值波形原理示意圖；
[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數值波形圖；
[0018]圖3a為本發明方法的具體實施示意圖；
[0019]圖3b為本發明方法的具體實施判斷的直觀示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本發明，但并不構成對本發明的限定。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0021]如圖1所示，本發明方法原理是基于鐵磁性材料I在加工完后體內的剩磁Btl在地磁場作用下的磁表征現象的，也即在鐵磁性材料I表面上凹坑特征2因磁泄漏而對近表空氣域表現出“正”向磁特征B2 ;而凸臺特征3因N-S極磁回路對近表空氣域表現出“反”向磁特征B3。凹坑2和凸臺3特征所對應形成的磁特征B2和B3被磁敏元件探測到時可分別形成凸起狀(也即“ + ”向)信號波形S2和凹下狀(也即向)信號波形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數值波形圖，凹坑特征2、2’及2"產生的“正”向磁特征B2、B2,及B2,,所對應的數值波形特征分別為S2、S2,及S2,,；凸臺特征3和3’產生的“反”向磁特征B3和B3,所對應的數值波形特征分別為S3和S3,。所以，從圖2a和2b中可以圖1所示的檢測識別方法的對應及可行性。
[0023]本發明方法的具體實施示意圖如圖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，拾取近表空氣域內磁場特征，并轉化為電壓信號Vtjut ；
[0025]第2步、進行表面輪廓識別判斷，采用電壓信號幅值比較識別判斷法，利用如下公式(I)、(II)和(III)完成:當公式I成立時，該電壓信號為凹坑特征，當公式II成立時，該電壓信號為凸臺特征，當式(III)成立時，該電壓信號為平滑特征:
[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電壓信號及基線數值，基線數值Vtl為所處環境空間域的背景磁場數值(也即無被檢測工件時的值)。
[0030]如圖3b所示，上述識別判斷方法從另一方面也即檢測信號波形圖上也可以直接進行:當觀察到凸起狀(也即“ + ”向)信號波形時，判斷為凹坑特征2;觀察到凹下狀(也即向)信號波形時，判斷為凸臺特征3。
[0031]本發明不僅局限于上述【具體實施方式】，本領域一般技術人員根據實施例和附圖公開的內容，可以采用其它多種【具體實施方式】實施本發明，因此，凡是采用本發明的設計結構和思路，做一些簡單的變化或更改的設計，都落入本發明保護的范圍。
【權利要求】
1.一種基于磁表征的鐵磁體表面輪廓檢測識別方法，其步驟包括: 第I步、將磁敏元件靠近待檢鐵磁性材料表面，拾取近表空氣域內磁場特征，并轉化為電壓信號Vrat ; 第2步、采用電壓信號幅值比較識別判斷法，或者檢測信號波形圖方法進行表面輪廓識別判斷: 所述電壓信號幅值比較識別判斷法是利用如下公式Ι、Π和和III完成:當公式I成立時，該電壓信號為凹坑特征，當公式II成立時，該電壓信號為凸臺特征，當公式III成立時，該電壓信號為平滑特征: 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電壓信號及基線數值； 所述檢測信號波形圖方法是當觀察到波形圖為凸起狀也即“+”向信號波形時，判斷為凹坑特征；觀察到波形圖為凹下狀也即向信號波形時，判斷為凸臺特征。
2.根據權利要求1所述的基于磁表征的鐵磁體表面輪廓檢測識別方法，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】G01B7/28GK103776362SQ201410054636
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月18日 優先權日:2014年2月18日
【發明者】孫燕華, 葉志堅, 李冬林, 康宜華, 涂君 申請人:華中科技大學
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