CN100493150C - 采用线阵摄像机的工业x射线底片专用扫描仪 - Google Patents

Abstract

采用线阵摄像机的工业X射线底片专用扫描仪属于数字化扫描装置领域。其总体构成包括线阵摄像机(1)、底片平动装置(2)、光源(4)、电机(7)、减速器(6)、专用控制器和计算机。光源从底片背面照射底片，线阵摄像机从底片正面扫描底片，底片由底片平动装置(2)实现其相对于线阵摄像机(1)和光源(4)的移动，电机(7)与减速器(5)通过连轴器(5)与底片平动装置连接。专用控制器可控制光源(4)的开关、电机(7)的启停和换向，光源(4)的强弱、电机(7)的转速。线阵摄像机(1)通过数字图像传输线与计算机连接，专用制器通过数据线与计算机连接。本发明最终实现工业X射线底片的一次性扫描完成并存储到计算机中。

Description

采用线阵摄像机的工业X射线底片专用扫描仪

技术领域

本发明涉及一种工业X射线底片的数字化装置，尤其涉及一种用线阵摄像机配合线形光源专门实现工业X射线底片扫描成像的数字化装置。

背景技术

通过工业X射线底片对工件进行评定是目前工业X射线探伤中最常用的方法。但是，评片过程通常是手工操作，人为因素的影响大；另外，对于许多重要产品，如锅炉、压力容器、船舶、航空航天等领域的结构件，需要在使用过程中定期多次探伤，而由于底片难于长时间保存，不利于这些结构件的长期监控。因此，需要有一种专用的底片数字化方法。

已往的X射线底片数字化方法有以下一些形式：一是采用基于制式摄像机对X射线底片扫描采集将其转换为全电视视频信号进入图像采集卡，经过图像采集卡量化为一帧数字图像，并将结果存放在帧存储器中，其中图像采集卡由一个A/D转换器，输入输出查找表LUT和两个512×512象素的帧存储器组成。在进行图像处理的同时，该系统同时可以进行图像的显示。由于基于帧频的图像采集系统需要针对帧存进行“读”和“写”操作，速度受到很大的限制，而且图像的质量比较差。

再者，九十年代，随着CCD摄像机的关键部件面阵CCD性能的上升，以及计算机PC技术的飞速发展，基于PC的图像采集和处理器性能得到了前所未有的提升，新一代基于高性能面阵CCD和PC的X射线底片数字化方案得到了广泛的应用。国外采用基于面阵CCD摄像机将底片采集，经过模数转换器，将图像直接转变为数字信号，由PC机进行整体控制和数据储存。但由于用面阵CCD摄像头对长条形X射线底片进行采集，一次采集的分辨率很难满足X射线检测的要求。国内采用多CCD图像传感器进行采集，将多个面阵CCD传感器排成阵列，在同步信号和采集控制信号的指挥下采集图像，但却带来了后期图像重建、各个CCD参数差引起的图像几何校正、亮度校正问题，取得了一定的成效，但加大了图像后续处理的难度和复杂度。

虽然这两种底片数字化方法得到了一定应用，但由于他们在空间分辨率、和采集速度方面比传统的X射线底片都相差很大，所以很难在大范围内得到应用。

近年来，各大扫描仪厂家将开始关注高端数字化扫描市场，出现了A3大幅面透射扫描仪。由于专业化的扫描仪性能稳定，技术比较成熟，通过透射扫描仪直接将底片进行数字化获取，已经成为未来一段时间X射线底片数字化的方向。遗憾的是，大多透射扫描仪主要应用在医学底片的扫描，工业X射线底片片基较厚，黑度大，对比度很低，目前仍没有可以直接用于所有工业X射线底片数字化的扫描系统。

综上所述，需要有一种专门针对工业X射线底片的新型数字化扫描装置。

发明内容

本发明涉及一套工业X射线底片的扫描仪，其目的是实现焊接或其它工业X射线探伤底片的扫描成像，转化为数字图像并存储到计算机中。

采用线阵摄像机的工业X射线底片扫描仪，其特征在于，该装置的总体构成包括线阵摄像机1、底片移动装置、光源4、电机7、计算机21和控制器22；其中底片移动装置为底片平动装置2，底片平动装置2带有底片托板11和底片导向槽12；底片托板11位于底片3下方防止底片3下拖，并在底片3正下方开有窗口遮挡无用光照；底片导向槽12位于底片3入口处，防止底片3斜向进给，可以伸缩，适应不同长度底片3的要求；

线阵摄像机1、底片平动装置2及光源4依次排布，底片3装入底片平动装置2，底片正面正对线阵摄像机1，背面正对光源4；

电机7通过连轴器5与底片平动装置2连接；

底片3的入口与出口处各有一个光电开关23，光电开关23带有延时器，电机7带有编码器，光电开关的延时器和电机的编码器通过控制器22与线阵摄像机1的帧触发和行触发信号端分别连接；

控制器22设有光源4、电机7启停和换向的开关，同时设有光源4强弱、电机7转速的调节旋钮；控制器22设有手动和自动选择开关。控制器22的手动和自动选择开关在手动位置时，光源4的开关和强弱，电机7的启停和转速，光电开关23的延时器的参数由控制器22上的开关和旋钮设定，在自动位置时，这些开关和参数由计算机21通过软件设定，并设有默认值。

线阵摄像机1通过网线或其它数字图像传输线与计算机21连接，控制器22与计算机21通过数据线连接。

该扫描仪的底片移动装置还可以为底片转动装置，底片转动装置为一环形插槽13，底片3插入该插槽，光源4位于环形插槽13内部或外部对着底片3，线阵摄像机1位于环形插槽13外部或内部对着底片3，底片转动装置通过连轴器5与电机7连接。

该扫描仪的电机7还可以与减速器6组成传动装置通过连轴器5与底片移动装置连接。

该扫描仪的底片3入口处还可以安装底片黑度测量装置，并通过控制器22将信号传给计算机21，控制曝光时间。

线阵摄像机、底片及光源三者之间的关系可改为底片静止、线阵摄像机与光源相对移动。

线阵摄像机1采集参数、采集模式、图片大小通过计算机21中的软件设置。通过电机7的编码器输出的行触发信号控制行采集时间，使底片3图像在纵向无局部的拉伸或压缩。在电机7转速恒定的情况下，线阵摄像机1也可采用内部连续触发方式。

本发明最终实现工业X射线底片的一次性数字化扫描并存储到计算机中。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1～本发明的装置示意图

图2～底片平动装置的底片托板11与底片导向槽12构成

图3～底片转动装置的构成

图4～底片扫描仪电气组成

附图符号：

1～线阵摄像机；2～底片平动装置；3～底片；4～光源；5～连轴器；6～减速器；7～电机；11～底片托板；12～底片导向槽；13～环形插槽；21～计算机；22～控制器；23～光电开关

具体实施方式

线阵摄像机1采用线阵CCD，光源4采用冷光源，电机7为伺服电机，自带有编码器，底片3移动方式为平动，设定控制器22的控制方式为手动，通过控制器22设定底片平动速度，光源4的发光强度，光电开关23所带延时器的延时时间，CCD采用外触发模式。

通过计算机21中的软件设定底片采集的模式为外触发模式，设定采集行数和行频，设定采集图像的列数，设定采集图像的水平偏移和垂直偏移，曝光时间为行时间，设定CCD增益大小，选择图像存储的路径。以上参数均有默认值，也可根据实际需要设定并保存，在以后调用。

底片3由底片导向槽12插入，底片进入采像区域后，位于入口处的光电感应器件23随即响应，产生一个开关信号a1，电机7开始转动，同时带动底片平动装置运动，咬入底片3。a1后，根据底片3行走的速度产生一个延迟t1，其中，

t1＝光电开关与底片扫描位置之间的距离/底片扫描速度

t1结束后产生一个外触发信号b1，一方面控制光源4打开，另一方面作为帧触发信号输给线阵摄像头，摄像头开始采像。根据底片3的长度和底片扫描速度预定一个采像延迟时间t2，其中，t2＝底片长度/底片扫描速度

t2结束后再产生一个触发信号b2，控制光源4关闭，同时输入CCD一个帧结束信号。当底片3完全移出走片装置的辊轮后，将底片3取走，此时，出口处的另一个光电开关23响应，产生开关信号a2，关闭电机7，以上的控制由控制器22完成。

底片图像首先读入计算机内存，可以在屏幕上显示出来，然后通过软件保存到预先设定的文件夹当中。

以一张宽60mm、长300mm的工业底片为例，选择采集行数为6000行，列数为1200行，行频为1.8kHz，镜头放大系数调整为默认值，此时扫描分辨率为0.05mm/s，扫描速度设为90mm/s，扫描整张底片的速度为3.3秒。

Claims (5)

1、采用线阵摄像机的工业X射线底片专用扫描仪，其特征在于，该装置的总体构成包括线阵摄像机(1)、底片移动装置、光源(4)、电机(7)、计算机(21)和控制器(22)；其中当底片移动装置为底片平动装置(2)时，底片平动装置(2)包括底片托板(11)和底片导向槽(12)；底片托板(11)位于底片(3)下方，并在底片(3)正下方开有窗口，防止底片(3)斜向进给的底片导向槽(12)位于底片(3)入口处；

线阵摄像机(1)、底片平动装置(2)及光源(4)依次排布，底片(3)装入底片平动装置(2)，底片正面正对线阵摄像机(1)，背面正对光源(4)；电机(7)通过连轴器(5)与底片平动装置(2)连接；底片(3)的入口与出口处各有一个光电开关(23)，光电开关(23)带有延时器，电机(7)带有编码器，光电开关的延时器和电机的编码器通过控制器(22)与线阵摄像机(1)的帧触发和行触发信号端分别连接；

控制器(22)设有光源(4)、电机(7)启停和换向的开关，同时设有光源(4)强弱、电机(7)转速的调节旋钮；控制器(22)设有手动和自动选择开关；

当底片移动装置为底片转动装置时，底片转动装置为一环形插槽(13)，底片(3)插入该插槽，光源(4)位于环形插槽(13)内部或外部对着底片(3)，线阵摄像机(1)位于环形插槽(13)外部或内部对着底片(3)，底片转动装置通过连轴器(5)与电机(7)连接。

2、根据权利要求1所述的采用线阵摄像机的工业X射线底片专用扫描仪，其特征在于，还包括一台计算机(21)，线阵摄像机(1)通过数字图像传输线与计算机(21)连接，控制器(22)与计算机(21)通过数据线连接。

3、根据权利要求1所述的采用线阵摄像机的工业X射线底片专用扫描仪，其特征在于，电机(7)与减速器(6)组成传动装置通过连轴器(5)与底片移动装置连接。

4、根据权利要求1所述的采用线阵摄像机的工业X射线底片专用扫描仪，其特征在于，底片(3)入口处安装底片黑度测量装置，并通过控制器(22)将信号传给计算机(21)，控制曝光时间。

5、根据权利要求1所述的采用线阵摄像机的工业X射线底片专用扫描仪，其特征在于，在电机(7)转速恒定的情况下，线阵摄像机(1)采用内部连续触发方式。

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