在钢铁行业，钢管作为基础材料广泛应用于能源输送、城市建设和装备制造之中，其内表面的质量直接决定了后续使用过程中的可靠性与寿命。然而，长期以来，钢管内表面的检测一直是行业内的难题。
现有检测方法大多依赖人工辅助，检测设备需要人工送入和取出，效率低下且劳动强度大。同时，由于管道内部环境封闭、光照条件差，人工检测的精度难以保障，检测结果常常带有主观性，难以支撑后续的修复和质量控制环节。
更为突出的问题在于，现有的自动化视觉检测系统大多需要接触式固定，检测完成后管道必须回退才能离开设备并进入下一道工序，这一流程严重影响了生产线的连续性与效率。可以说，行业内普遍存在着检测依赖人工、效率低下、结果不稳定、自动化水平不足等痛点，这些问题限制了钢管质量控制的进一步提升。
为了解决现有内表面视觉检测系统存在的问题并实现管道内表面缺陷的自动化检测，主要挑战可以概括如下：
1.如何在自动化生产线上实现无需人工辅助的管道内表面缺陷智能检测?
2.如何避免检测后的管道回退?换言之，如何实现检测设备的非接触支撑?
为解决上述问题与挑战，东北大学机械工程与自动化学院颜云辉教授团队联合中国科学院工业视觉智能装备技术工程实验室，在管道质量检测领域提出了一种全新的思路——首次将电磁悬浮技术(Electromagnetic Levitation Technology, ELT)引入管道内表面缺陷检测。
在电磁悬浮的支持下，检测装置可以与生产线无缝衔接，实现真正意义上的自动化、连续化检测。管道在输送过程中无需回退即可完成全内壁的质量检测，检测效率大幅提升。同时，由于检测过程完全非接触，这种方式对管道的长度和重量几乎没有限制，展现出良好的通用性与扩展性。
这一创新有效缓解了行业长期存在的检测难题，并为钢管生产线提供了一种更高效的检测方式，展示了电磁悬浮技术在工业检测中的应用潜力。相关研究成果已发表在中科院一区TOP期刊IEEE/ASME Transactions on Mechatronics上。
ELT依赖磁场的相互作用为浮子提供非接触支撑，同时通过霍尔传感器控制电磁线圈以维持浮子的动态平衡。基于ELT，团队开发了一套视觉检测系统，该系统由两个主要部分组成：自适应升降单元与全向智能检测单元。自适应升降单元能够调整全向智能检测单元的高度，以适配现有生产线的高度;全向智能检测单元则用于捕获管道内表面图像，从而实现无需回退的连续检测。
所提出的系统有效克服了现有视觉检测系统的不足，能够在无需人工辅助的情况下实现自动化缺陷检测，确保检测设备完全非接触的支撑，并实现管道内表面的连续检测。
为实现系统的闭环检测流程，设计了局部与层次信息传播网络(L2IPNet)以及两个关键模块：维度注意传播模块(DAPM)和垂直语义传播模块(VSPM)。这两个模块能够在特征中实现维度级的注意力传播和特征间的语义信息传播。
大量实验表明，L2IPNet能够有效检测管坯中的内表面缺陷。与19种最新方法相比，L2IPNet在TB1500数据集上取得了更优的检测性能。此外，还在SSP2000和SD-Saliency-900数据集上验证了L2IPNet的泛化能力，实验结果显示，L2IPNet在这些数据集上同样取得了具有竞争力的检测性能，进一步验证了所提方法的有效性。
检测系统的构建
1.系统组成
为满足智能工厂的需求并实现低劳动强度下的管道内表面缺陷的连续检测，本文设计了一种基于电磁悬浮技术的内表面缺陷检测系统。该系统由两个主要部分组成：下方的自适应升降单元，以及悬浮于上方的全向智能检测单元。
自适应升降单元主要具备两方面功能：首先，它能够调整电磁平台的高度，以匹配现有生产线的管道传输高度，从而确保全向智能检测单元能够顺利进入管道进行检测;其次，它通过电磁平台为全向智能检测单元提供非接触支撑，实时捕捉其悬浮状态并进行动态控制，以保持长期稳定的悬浮。
全向智能检测单元负责连续采集管道内表面的图像，并可通过无线方式与主机服务通信，实现系统的无线控制以及图像的无线传输。
2.检测原理
所提出的系统与管道完全非接触，因此对被检管道的长度和重量没有限制。但需要满足内径大于150 mm、管道为非磁性且保持直线形态，方可确保检测的正常进行。当管道完全通过全向智能检测单元后，各视觉检测模块将通过无线方式将采集到的全部图像传输至检测服务器进行智能检测。最终，检测结果将在主机系统上进行可视化展示，供观察与分析。
智能检测方法
智能检测算法同样是实现自动化检测的重要组成部分。为验证所提出系统的可行性并准确检测管道内表面缺陷，设计了一种局部与层次信息传播网络(L2IPNet)。在编码阶段，采用VGG作为特征提取的骨干网络，得到特征金字塔。在解码阶段，设计了维度注意传播模块(DAPM)，以充分提取并传播维度级注意力信息，从而有效增强特征内部的表示能力。随后，引入垂直语义传播模块(VSPM)，以促进特征间的信息交互，实现深层语义对浅层的指导。通过同时利用局部信息传播与逐层信息传播，所提出的L2IPNet展现出了优异的检测性能。
选取五年内的19种先进方法，与提出的L2IPNet进行了对比实验。所提出的L2IPNet有出色的检测性能，优于近五年内的19种先进方法。
样机实验
研究团队对电磁悬浮检测装置进行了样机实验。装置被放置在模拟的生产线上，随着管道进入检测区域，全向视觉模块在电磁平台的支撑下实现了稳定悬浮，能够连续采集管道内壁的图像。整个过程无需人工干预，也不需要让管道回退，检测在管道自然前进的过程中即可完成。
为了验证系统在不同管材上的可扩展性，还在除管坯(奥氏体不锈钢)以外的塑料管道上进行了额外实验。结果表明，该系统在金属管和非金属管上均表现出良好的鲁棒性与适用性。这一演示清晰地表明，电磁悬浮检测系统具备跨材质、跨场景的应用潜力，为未来的工业化落地奠定了坚实基础。
结论
与传统检测方式相比，电磁悬浮检测最大的价值在于，它直击行业痛点，真正解决了困扰多年的瓶颈问题。传统检测方式往往需要人工操作，存在效率低、精度差的问题，而电磁悬浮检测通过非接触、自动化的方式，大幅提升了检测效率和准确性。
同时，它还打破了现有自动化检测需要“接触式固定”的局限，避免了“检测后必须回退”的低效流程，让钢管可以在生产线上顺畅前行，检测和生产实现真正的一体化。这意味着，从根本上改变了钢管质量检测的方式，为行业带来了前所未有的便利。
更重要的是，这一思路并非只是局限于实验室或小范围试用，而是具备广阔的推广潜力。电磁悬浮技术的引入，不仅能够应用于钢管生产环节的质量检测，还能够推广至其他非磁性管道甚至更多需要非接触检测的工业场景中。它所带来的改变，不仅仅是检测效率和精度的提升，更是从根本上推动了整个行业检测模式的升级。可以说，这是一次从理念到实践的完整创新。
