轧辊涡流在线探伤中以色标判定伤及非伤信号的方法 【技术领域】
本发明涉及轧辊涡流在线探伤技术，特别涉及一种轧辊涡流在线探伤中以色标判定伤及非伤信号的方法。
背景技术
轧钢厂用以轧制钢板的轧辊，必须定期进行探伤和修复，主要是通过磨去轧辊表面疲劳层(包括裂纹层)来恢复轧辊工作层的材料特性，以便再次使用。目前的磨削装置已实现了在线式的边磨边探，这种装置是在磨削过程中，将所能探测到的裂纹磨光。因为，即便是肉眼不可见的微细裂纹如未予消除，都会导致爆辊而引发停产事故。但是，这种先进的探伤手段，未必探得的都是“伤信号”，因为干扰总是会存在的。如果将所探得的、夹带有其它非伤干扰信号都作为“伤信号”处理，那么又会造成对轧辊的过度磨削，不仅延长了修复时间，更是缩短了轧辊的使用周期，不利于成本的下降。现在人们已经注意到“伤信号”中的非伤干扰信号的消除问题。例如：采用在线消磁的手段(专利号：ZL200720085627.7)来排除辊面因磨削而产生的剩磁干扰，还有采用压缩空气对辊面进行清理，以排除辊面磨削中产生的砂轮灰等杂物的干扰。这些方法对消除“伤信号”中此类非伤干扰信号具有较好的效果。但是，现场的工作环境是复杂的，仍有一些无法回避的干扰信号。例如：振动干扰信号是磨具在辊面上加大磨削量时产生的，当振动偶合到探头上时就产生干扰信号，电磁干扰信号是强电开关的点动造成，如：天车来回运行、电弧电焊等形成的信号，及探头针对表面有辊形变化的轧辊跟踪调距时，其调整动作所产生的“提离”信号也会形成干扰，还有辊面刀痕信号形成的干扰等。上述这些干扰交织在一起，随机性较大、难以用常规的方法全面消除。因此轧辊磨削时，如何从探头所采集到的信号中，排除干扰信号的问题，一直困惑着业内的科技人员。
【发明内容】
本发明提出了一种轧辊涡流在线探伤中以色标判定伤及非伤信号的方法，目的在于通过设计信号图元特定的染色标定，结合辊面探伤规律和磨削工艺，实现辊面在线探伤时所显现的伤裂缺陷信号与非伤干扰信号的分离，正确判定出真正的伤信号，并始终监测辊面的这些伤信号，以对轧辊作出正确的全面修复。
本发明的技术解决方案
本发明基于：
(1)在常规的磨削工艺下，磨床砂轮的渐进刀量为2-5微米，即使肉眼无法看到的微裂纹，往复磨削三-五次也是不能完全消除的，这就给所设计的色标判定法有了充分的时间和空间进行动态分析；
(2)因辊面伤纹裂痕是被逐步磨去，所以伤纹裂痕的缺陷信号是不会产生突变的，其消失是有一个时间过程的；
(3)非伤的干扰信号即使有可能叠加在伤裂缺陷信号上，然而重复叠加的几率较小，而且干扰信号是不易在辊面同一位置上重复呈现的。
(4)根据辊面的磨削规程，探伤所使用的探头与砂轮处于同一平面中，且磨削在先、探伤在后同步进行，探头可以复盖住磨削的轨迹而无漏检，而且砂轮磨削时、水平位移与轧辊加工旋转是同步进行的。
本发明实质是，根据各种信号在匀速旋转辊面上反应的“投影”，用坐标区分某“投影”出现的的时刻，通过干扰信号“投影”的不重复和不稳定性，有别于辊面的固有伤痕缺陷信号“投影”的地重复性，从而进行信号属性的区分。
本发明所述的色标判定方法的步骤是：
(1)划分辊面分区坐标：
(2)设定辊面的磨削规程：
(3)建立坐标矩阵及相应的向量图形和信号图元：
以矩阵表达探头在辊面上采集到的信号，矩阵的“列”代表轧辊径向分布区间；矩阵的“行”代表轧辊轴向分布区间，为此将辊面划分成M列、N行，形成沿轧辊轴向展开的相应向量图，矩阵的每个项代表所在划分区域采集到的最大信号，这些信号按所在的列进行再比较，其同列的最大信号元素则在沿轴向的向量图分布形成信号图元(即同所述的“投影”)。
(4)信号图元的染色标定：
根据磨削及探伤的水平走向所出现信号图元坐标的异同，同步地选择不同颜色对信号图元进行染色标定，由新形成的信号图元刷新在先的信号图元。
具体法则是：
(1)、磨削起始前，默认所有信号都为0，磨削起始后，首次出现的一个或多个信号图元，选择一种A颜色(如灰色)为信号图元染色；
(2)、往复磨削时，当又次出现的信号图元与上述首次出现的信号图元的双坐标重复(即与上述灰色信号图元坐标重复)，就再用一种B颜色(如红色)为该新信号图元再染色；当又次出现的信号图元与上述首次出现的信号图元的行坐标不重复、而与列坐标重复，则再用另一种C颜色(如黄色)将该信号新图元染色；磨向再次更换时，当又一次出现的信号图元与首次出现的信号图元的双坐标再次重复(二次重复)时、则再次换用一种D颜色(如紫色)对该信号图元染色；磨向在不断地更换过程中，再次出现的信号图元如与首次出现的信号图元双坐标两次以上重复，则再延用D颜色(同上的紫色)进行染色标定。所标定出的信号图元为D颜色者(紫色)，即为伤裂信号，其余为A、C颜色(灰色、黄色)的信号图元则为非伤干扰信号。
(5)色标的分析判定
A、根据信号图元在向量图中坐标重复性的判定，多次重复者为伤信号；而无重复性的信号图元，则多为非伤的干扰信号；
B、根据信号图元在向量图中坐标在列区间分布稳定性的判定，稳定性较好者为伤信号；而稳定性较差的信号图元者，则多为非伤的干扰信号；
C、根据信号图元在向量图中坐标高度量值的判定，在磨削过程中，高度量值呈变小趋势者为伤信号；高度量值呈或大或小的突变态势者，则多为非伤的干扰信号；
本发明的有益效果
(一)本发明方法改变了现有技术将探伤所得信号都当作伤裂缺陷信号处理，以及又无法区分伤裂缺陷信号和非伤干扰信号的现状，使现场操作者可在短时间内、通过观察显示屏一目了然地判断出辊面伤裂缺陷信号和非伤干扰信号，发现和了解辊面伤裂缺陷信号的分布位置及伤裂程度，以便恰到好处地磨削辊面，不仅可彻底修复辊面所有的伤裂，消除了可能爆辊而引发事故的隐患，还延长了轧辊的使用寿命。
(二)本发明方法可准确分析判断出非伤裂干扰信号，并根据非伤干扰信号出现的不同特点，区分出不同的干扰源(如：出现密度较高的干扰信号，其通常是探头抖动所造成，可以通过稳定支架或改变探头安装位置来克服)，有利于采取不同的措施，排除存在于工作现场的各种干扰源，以进一步提高工作质量和工作效率；
(三)本发明的方法，是目前轧辊边磨边探最新前沿技术的延续和完善，是保证轧钢工业轧辊在线磨削工艺有效实施的关键举措之一。
【附图说明】
附图1为本发明方法流程图；
附图2为本发明划分辊面分区坐标的示意图；
附图3为本发明辊面磨削探伤的工作状态的示意图；
附图4为本发明建立坐标矩阵及相应向量的示意图；
附图5为本发明染色标定出伤裂缺陷信号和非伤的干扰信号的示意图；
图5A为本发明磨削起始时信号图元在向量图上的分布的示意图；
图5B为本发明首次往返磨削信号图元在向量图上的分布的示意图；
图5C为本发明再次往返磨削信号图元在向量图上的分布的示意图
图5D为本发明多次往返磨削信号图元在向量图上的分布的示意图。
【具体实施方式】
如图1、2所示，
本发明方法的流程是：a、首先建立辊面的分区坐标：沿轧辊径向等间隔地分为m等份，沿轧辊轴向等方位地分成n等份，划分m与n的等分线相交的区域，如图中的Vk区则为辊面探伤信号最大值的所在的坐标区域；b、设定辊面磨削规程：使探伤的探头与砂轮处于同一平面中，且磨削在先、探伤在后同步往复沿辊面进行；c、建立坐标矩阵及相应的向量图形：d、信号图元的染色标定：e、色标分析判定。
如图3所示，
轧辊1旋转的同时，磨削装置的砂轮2从一端向另一端往复修复辊面，由于探伤装置的探头3与砂轮处于同一平面内，探头朝向轧辊轴心，因而砂轮的加工面就是探测面，两者同步进行，探测面对于辊面形成了螺旋式的无缝的复盖面，砂轮切削面的中心从轴向的一个等分方位线移至另一个等分方位线时，轧辊至少要旋转一圈；辊面经粗磨，中磨和位移更小(1000mm/min)转速更大(40rpm)的精磨，直至磨去辊面疲劳层需往复磨削40-50次。
如图4所示，
所建立坐标矩阵及相应的向量图形4以矩阵数列表达探头从辊面上采集到的信号，矩阵的“行”数值代表信号元素的最大量值，矩阵的“列”数值代表信号元素的分布区间，如图中max1、max2---maxk为信号元素的最大量值，1、2、m-1、m为信号元素分布区间。其信号元素以信号图元O表示。
如图5所示表达了染色标定的具体实例，
图5A，根据染色法则，磨削起始后，首次出现的一个或多个信号图元，选择一种A颜色(灰色)为信号图元染色，图中信号图元O均为A颜色(灰色)；
图5B，磨削磨向往返中，当又次出现的信号图元与图5A中某信号图元的双坐标重复，就再用一种B颜色(红色)为该新信号图元染成红色，该红色信号图元警示有可能是伤裂缺陷信号；当又次出现的信号图元与图5A中某信号图元的行坐标不重复、而与列坐标重复，则再用另一种C颜色(黄色)将该新信号图元染成黄色；类似信号同理。
图5C，磨向再次更换时，当又一次出现的信号图元与图5B中信号图元再次重复(为红色警示信号图元的二次重复)时、则再次换用一种D颜色(紫色)将该信号图元染成紫色；类似信号同理。
图5D，磨向在不断地更换过程中，再次出现的信号图元与图5C中信号图元再次重复(已属多次双坐标重复)，则再延用D颜色(紫色)进行染色标定，所标定出的信号图元O为D颜色者(紫色)，即为伤信号，其余为A、C颜色(灰色、黄色)的信号图元则为非伤干扰信号。类似信号同理(其中：有的信号消失是被磨去了或作为干扰消失了)。
本发明方法对首次被检出的信号图元染成灰色，此时信号图元并无属性，但在磨向在不断地更换过程中，信号图元最终获得了属性区别。紫色的信号图元坐标的连续重复性高，亦即信号的重现率高、稳定性强，揭示了被染成紫色的信号图元的属性为伤裂缺陷信号，黄色的信号图元多是因轧辊面某一圈的圆周面存在较大的疲劳层，而疲劳层的信号有一定的随机性，表现在列坐标上稳定，而行坐标不稳定，因此揭示了该非伤信号在轴向上的分布性状。
综上，本发明采用色标方法，根据信号图元出现的重复性、区间分布的稳定性及信号图元量值变化等因素进行综合判定信号图元的属性，最终跨过以往将所有的探伤所得信号都当作伤裂缺陷信号处理的误区，以客观指导操作者对轧辊作出的正确的全面修复，因此，本发明达到了预期的发明目的。