CN103424416B - 一种基于x射线的轮毂检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于X射线的轮毂检测系统，包括上位机、下位机、射线源、图像增强器、高压发生器和CCD图像传感器；所述上位机中设有半自动缺陷检测系统，所述下位机中设有PLC机械控制系统和高压控制系统。本发明还提供了一种应用于基于X射线的轮毂检测系统的检测方法，包括以下步骤：初始化设置；创建轮毂型号工位数据库；轮毂型号识别；系统调节轮毂拍摄位置及射线源强度；用户判断轮毂合格性；轮毂分流。具有能根据事先创建轮毂型号工位数据库，在系统工作过程中自动调节轮毂拍摄部位及射线源强度，实现轮毂缺陷的半自动检测，具有智能化、调节效率高和效果好等优点。

Description

一种基于X射线的轮毂检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种X射线缺陷检测技术，具体涉及一种基于X射线的轮毂检测系统及其检测方法，本发明是一种通过射线增强器和射线源获取轮毂图像，并通过轮毂工位数据库及轮型识别实现图像拍摄工位的自动选择的系统及其方法。

背景技术

目前，在轮毂铸件生产中常采用X射线图像检测系统进行缺陷检测，即通过X射线源和射线增强器，获取轮毂的射线图像进行缺陷检测分析。受图像增强器拍摄面积的限制，对一个轮毂，通常需要在正面、侧面各拍3至9幅不等的图像，才能将轮毂的所有部位都检测到。在现有轮毂缺陷检测系统中，射线增强器和轮毂均需要移动到合适位置，以便获得轮毂各部位的射线图像。现有缺陷检测系统中，不能通过计算机自动判断轮毂拍摄部位，以及根据相应部位按照设定值，调整射线源的电压和电流参数，只能由操作员根据实时射线图像进行主观视觉判断，手动调节轮毂拍摄部位，并手工设定射线源电压和电流参数，获得期望拍摄的工位及一定光源强度下的轮毂射线图像，使得人眼可以清楚检测轮毂关键部位是否存在缺陷。这样操作者在流水线上检测缺陷时，每一个轮毂均需根据待检部位手动调节增强器和轮毂位置，并根据需要随时改变射线源强度，即电流电压参数，操作繁琐；其次稳定性差，手工调节难以保证轮毂所有关键部位都能完整经过检测，有可能因人为疏忽造成某部位漏检；更重要的是这种手工调节方法无法进行后续的全自动检测，因图像的自动识别检测算法依赖于所设定的工位值，以及自动提供的射线源参数。

现有的轮毂缺陷检测系统均采用PLC控制系统，既控制机械运动又调节射线源强度。PLC对机械的运动控制包括：轮毂移动、转动，增强器平移和摆动，对射线源控制包括：射线源电压和电流的开启和关闭、电压电流参数调节，以及非法状态的报警。现有的PLC控制系统均是通过控制面板上的按钮、旋钮及触摸屏，手动控制机械运动及射线源强度的调节。本发明定义轮毂拍摄工位为涉及上述轮毂拍摄部位的控制参数，包括轮毂平移距离、C型臂平移距离、C型臂摆臂角度和射线源强度，将检测轮毂所需的所有工位参数，由操作者对新型号的轮毂一次性设定，输入给上位机系统，由轮毂型号数据库保存不同型号轮毂检测工位数据，再由上位机图像检测系统与下位机PLC控制系统连接通信，并在轮毂检测时由上位机发送相应命令控制PLC，实现对轮毂拍摄部位参数的自动调节，取代在每一个拍摄位置对所有参数的手工操作调整，半自动方式只需操作者确定是否进行下一工位的检测，无需再关心下一工位的参数调节，这样不仅大大降低了使用设备的技术要求和熟练程度，也从技术角度保证了不会出现漏检部位，同时也为轮毂全自动检测提供了必要的技术措施。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种基于X射线的轮毂检测系统，该系统是一种操作方便简单的轮毂检测工位自动控制系统，通过事先通过数据库保存不同型号轮毂需要检测部位的一系列工位数据及型号信息，在系统工作时，根据检测轮毂型号在数据库中提取相应工位参数发送给PLC，实现系统自动控制轮毂检测部位。

本发明的另一目的在于提供一种实现基于X射线的轮毂检测系统的检测方法，该方法启动工作后，由上位机图像检测系统自动控制下位机PLC控制系统实现轮毂移动及检测部位工位控制，尽管射线图像缺陷判断仍由人工进行，但操作者仅需在上位机系统上对检测系统的运动发出指令，其余所有PLC控制命令均由上位机系统自动完成，大大提高工作效率及减少工作量。

本发明的首要目的通过下述技术方案实现：一种基于X射线的轮毂检测系统，包括上位机即PC机、下位机、射线源、射线增强器、高压发生器和CCD图像传感器，所述射线源、下位机、上位机、射线增强器、CCD图像传感器和高压发生器通过连接线依次连接；所述上位机中设有缺陷检测半自动工作系统，所述下位机中设有PLC机械控制系统、PLC高压控制系统、手动控制面板、轮毂进仓传送区、型号识别区、射线房工位控制区和轮毂出仓区。所述手动控制面板分别与所述PLC高压控制系统、PLC机械控制系统连接，所述PLC高压控制系统与所述高压发生器连接。

所述缺陷检测半自动工作系统包括高压控制模块、射线图像采集模块、工位管理模块、轮毂进仓线程控制模块、轮毂检测线程控制模块，所述工位管理模块包括型号识别图像采集模块、工位数据库和型号匹配模块。所述型号识别图像采集模块和所述CCD图像传感器连接，所述射线图像采集模块与所述射线增强器连接，所述轮毂进仓线程控制模块和轮毂检测线程控制模块与所述PLC机械控制系统连接，所述高压控制模块和所述PLC高压控制系统连接。

本发明的另一目的通过下述技术方案实现：上述上位机还包括用户输入设备，所用输入设备为鼠标和键盘。

由上述的系统实现的轮毂缺陷半自动检测方法，一种实现基于X射线的轮毂检测系统的检测方法，包括如下步骤：

（1）初始化设置：射线增强器实时获取射线图像；

（2）创建轮毂型号工位数据库；

(3)启动半自动工作系统前确保下位机轮毂进仓传送区、型号识别区、射线房工位控制区和轮毂出仓区均无轮毂，用户通过上位机启动半自动工作系统；

(4)放置轮毂到型号识别区，上位机确定轮毂型号，提取工位数据，传送轮毂进射线房工位控制区；

(5)轮毂所有工位均经过人工缺陷判断，然后上位机发送指令给轮毂出仓模块，将轮毂送出仓，并分别由合格或不合格区推出。

所述步骤（2）中，用户创建轮毂型号工位数据库的具体流程包括如下步骤：

（2-1）放置期望创建工位数据型号的轮毂到型号识别区，用户通过用户输入设备输入轮毂型号名信息创建新型号，并通过CCD图像传感器拍摄轮毂型号识别图像，由型号识别图像采集模块采集拍摄图像保存进工位数据库对应型号所在列表中；

（2-2）用户通过手动控制面板控制PLC机械控制系统将采集完型号识别图像的轮毂从型号识别模块经轮毂进仓传送模块运送到射线房工位控制区；

（2-3）用户通过手动控制面板控制PLC机械控制系统调节轮毂平移距离、C型臂平移距离、C型臂摆臂角度和射线源强度这4套工位数据到合适数值后工位管理模块获取工位数据并保存到工位数据库对应型号所在的工位列表中；

（2-4）完成工位数据获取后轮毂通过手动控制面板控制控制PLC机械控制系统传送轮毂进入轮毂出仓区。

所述步骤（4）中，轮毂经型号识别到进入射线房工位控制区的具体流程包括如下步骤：

（4-1）等待型号识别区状态为等轮毂后，放置轮毂到型号识别区进行型号识别，获取轮毂工位列表；

（4-2）等待轮毂进仓传送区状态为等轮毂后，轮毂传送到轮毂进仓传送区，等候进入射线房工位控制区；

（4-3）等射线房工位控制区状态为等轮毂后，轮毂进入射线房工位控制区；

（4-4）循环执行步骤（4-1）～（4-4）。

所述步骤（5）中，用户检测轮毂缺陷的具体流程包括如下步骤：

（5-1）轮毂检测线程控制模块将当前工位数据中的轮毂移动距离、C型臂平移距离和C型臂旋转角度三个参数传送给PLC机械控制系统，控制轮毂在射线房工位控制模块中的移动位置，C型臂平移距离，C型臂旋转角度，实现拍摄轮毂部位自动选择；

（5-2）轮毂检测线程控制模块将当前工位数据中射线源强度参数电压和电流值传送给PLC电压控制系统，控制高压发生器调节射线源电压和电流值，实现射线源强度自动选择；

（5-3）操作者通过用户输入设备对上位机采集到的射线图像进行缺陷判断；

（5-4）如果用户判断为合格，如果当前工位不是工位列表中最后一个工位，则上位机获取工位列表下一行工位数据作为当前工位，跳到步骤（5-1）继续执行，如果当前工位是工位列表最后一个工位，则上位机判断轮毂出仓区状态是否为等轮毂，是则将轮毂传送到轮毂出仓区。如果用户判断为不合格，则上位机判断轮毂出仓区状态是否为等轮毂，是则将轮毂传送到轮毂出仓区；

（5-5）循环执行步骤（5-1）～（5-5），直至轮毂需要检测的部位全部检测完毕。

本发明相对现有技术有如下优点和效果：

1、通过轮毂型号工位数据库保存轮毂需检测部位工位数据，在系统工作时系统根据工位数据调节轮毂拍摄检测部位和射线源强度，实现轮毂检测工位、射线源强度自动调节，具有智能化、调节效率高和射线源控制参数稳定等优点，在生产检测中，可大大提高生产的检测效率和检测系统的稳定性。

2、系统工作过程中通过采集检测轮毂图像与数据库中保存轮毂图像进行型号匹配，自动实现轮毂型号识别，提高系统工作智能化程度。

3、通过上位机和下位机配合，在检测过程中用户仅需对待检轮毂采集的射线图像进行合格性判断，可大大减少用户在检测过程中的工作量。

附图说明

图1是检测系统的整体框架示意图。

图2是本发明的方法的总体流程示意图。

图3是图2所示创建轮毂型号工位数据库的流程示意图。

图4是图2所示的半自动检测系统开启后轮毂放置轮毂到型号识别模块到轮毂进入射线房工位控制模块这一流程的示意图。

图5是图2中所示的轮毂进入射线房工位控制模块到轮毂出仓这一检测流程的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，所述缺陷检测半自动工作系统包括高压控制模块、射线图像采集模块、工位管理模块、轮毂进仓线程控制模块、轮毂检测线程控制模块，所述工位管理模块包括型号识别图像采集模块、工位数据库和型号匹配模块。所述上位机依次与射线增强器、射线源、高压发生器和下位机通过连接线连接，所述CCD图像传感器和上位机通过连接线与上位机单独连接。所述轮毂进仓线程控制模块和轮毂检测线程控制模块与所述PLC机械控制系统连接，所述高压控制模块和所述PLC高压控制系统连接。

上述上位机还包括用户输入设备，所用输入设备为鼠标和键盘。

如图2所示，由上述的系统实现的轮毂缺陷半自动检测方法，包括如下步骤：

（1）初始化设置：射线增强器实时获取射线图像；

（2）创建轮毂型号工位数据库，流程如图3所示；

(3)启动半自动工作系统前确保下位机轮毂进仓传送区、型号识别区、射线房工位控制区和轮毂出仓区均无轮毂，用户通过上位机启动半自动工作系统；

(4)放置轮毂到型号识别区，上位机确定轮毂型号，提取工位数据，传送轮毂进射线房工位控制区，流程如图4所示；

(5)轮毂所有工位均经过人工缺陷判断，然后上位机发送指令给轮毂出仓区，将轮毂送出仓，并分别由合格或不合格区推出，流程如图5所示。

如图3所示，所述步骤（2）中，用户创建轮毂型号工位数据库的具体流程包括如下步骤：

（2-1）放置期望创建工位数据型号的轮毂到型号识别区，用户通过用户输入设备输入轮毂型号名信息创建新型号，并通过CCD图像传感器拍摄轮毂型号识别图像，由型号识别图像采集模块采集拍摄图像保存进工位数据库对应型号所在列表中；

（2-2）用户通过手动控制面板控制PLC机械控制系统将采集完型号识别图像的轮毂从型号识别模块经轮毂进仓传送模块运送到射线房工位控制区；

（2-3）用户通过手动控制面板控制PLC机械控制系统调节轮毂平移距离、C型臂平移距离、C型臂摆臂角度和射线源强度这4套工位数据到合适数值后工位管理模块获取工位数据并保存到工位数据库对应型号所在的工位列表中；

（2-4）完成工位数据获取后轮毂通过手动控制面板控制控制PLC机械控制系统传送轮毂进入轮毂出仓区。

如图4所示，所述步骤（4）中，轮毂经型号识别到进入射线房工位控制区的具体流程包括如下步骤：

（4-1）等待型号识别区状态为等轮毂后，放置轮毂到型号识别区进行型号识别，获取轮毂工位列表；

（4-2）等待轮毂进仓传送区状态为等轮毂后，轮毂传送到轮毂进仓传送区，等候进入射线房工位控制区；

（4-3）等射线房工位控制区状态为等轮毂后，轮毂进入射线房工位控制区；

（4-4）循环执行步骤（4-1）～（4-4）。

如图5所示，所述步骤（5）中，用户检测轮毂缺陷的具体流程包括如下步骤：

（5-1）轮毂检测线程控制模块将当前工位数据中的轮毂移动距离、C型臂平移距离和C型臂旋转角度三个参数传送给PLC机械控制系统控制轮毂在射线房工位控制区中的移动位置，C型臂平移距离，C型臂旋转角度，实现拍摄轮毂部位自动选择；

（5-2）轮毂检测线程控制模块将当前工位数据中射线源强度参数电压和电流值传送给PLC电压控制系统控制高压发生器调节射线源电压和电流值，实现射线源强度自动选择；

（5-3）用户通过用户输入设备对上位机采集到的射线图像进行缺陷判断；

（5-4）如果用户判断为合格，如果当前工位不是工位列表中最后一个工位，则上位机获取工位列表下一行工位数据作为当前工位，跳到步骤（5-1）继续执行，如果当前工位是工位列表最后一个工位，则上位机判断轮毂出仓区状态是否为等轮毂，是则将轮毂传送到轮毂出仓区；如果用户判断为不合格，则上位机判断轮毂出仓区状态是否为等轮毂，是则将轮毂传送到轮毂出仓区；

（5-5）循环执行步骤（5-1）～（5-5），直至轮毂需要检测的部位全部检测完毕。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于X射线的轮毂检测系统，其特征在于，包括：上位机、下位机、射线源、射线增强器、高压发生器和CCD图像传感器，所述上位机、射线增强器、射线源、高压发生器和下位机通过连接线依次连接，所述CCD图像传感器通过连接线与上位机连接；所述上位机包括缺陷检测半自动工作系统，所述下位机包括PLC机械控制系统、PLC高压控制系统、手动控制面板、轮毂进仓传送区、型号识别区、射线房工位控制区和轮毂出仓区；所述轮毂进仓传送区、型号识别区、射线房工位控制区和轮毂出仓区均与PLC机械控制系统连接；所述PLC高压控制系统和PLC机械控制系统均与手动控制面板连接，所述PLC高压控制系统与所述高压发生器连接；

所述缺陷检测半自动工作系统包括高压控制模块、射线图像采集模块、工位管理模块、轮毂进仓线程控制模块和轮毂检测线程控制模块，所述工位管理模块包括依次连接的型号识别图像采集模块、工位数据库和型号匹配模块；所述型号识别图像采集模块和所述CCD图像传感器连接，所述射线图像采集模块与所述射线增强器连接，所述轮毂进仓线程控制模块和轮毂检测线程控制模块与所述PLC机械控制系统连接，所述高压控制模块和PLC高压控制系统连接，所述上位机为PC机。

2.根据权利要求1所述的基于X射线的轮毂检测系统，其特征在于，所述上位机具有用户输入设备，所述用户输入设备包括鼠标和键盘。

3.一种实现权利要求1所述的基于X射线的轮毂检测系统的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)初始化设置：射线增强器实时获取射线图像；

(2)创建轮毂型号工位数据库；

(3)启动半自动工作系统前确保下位机轮毂进仓传送区、型号识别区、射线房工位控制区和轮毂出仓区均无轮毂，用户通过上位机启动半自动工作系统；

(4)放置轮毂到型号识别区，上位机确定轮毂型号，提取工位数据，传送轮毂进射线房工位控制区；

(5)轮毂所有工位均经过人工缺陷判断，然后上位机发送指令给轮毂出仓模块，将轮毂送出仓，并分别由合格或不合格区推出。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述创建轮毂型号工位数据库包括如下步骤：

(2-1)放置期望创建工位数据型号的轮毂到型号识别区，用户通过用户输入设备输入轮毂型号名信息创建新型号，并通过CCD图像传感器拍摄轮毂型号识别图像，由型号识别图像采集模块采集拍摄图像保存进工位数据库对应型号所在列表中；

(2-2)用户通过手动控制面板控制PLC机械控制系统将采集完型号识别图像的轮毂从型号识别模块经轮毂进仓传送模块运送到射线房工位控制区；

(2-3)用户通过手动控制面板控制PLC机械控制系统调节轮毂平移距离、C型臂平移距离、C型臂摆臂角度和射线源强度这4套工位数据到合适数值后工位管理模块获取工位数据并保存到工位数据库对应型号所在的工位列表中；

(2-4)完成工位数据获取后轮毂通过手动控制面板控制控制PLC机械控制系统传送轮毂进入轮毂出仓区。

5.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(4)包括如下步骤：

(4-1)等待型号识别区状态为等轮毂后，放置轮毂到型号识别区进行型号识别，获取轮毂工位列表；

(4-2)等待轮毂进仓传送区状态为等轮毂后，轮毂传送到轮毂进仓传送区，等候进入射线房工位控制区；

(4-3)等射线房工位控制区状态为等轮毂后，轮毂进入射线房工位控制区；

(4-4)循环执行步骤(4-1)～(4-4)。

6.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述人工缺陷判断的判断方法包括如下步骤：

(5-1)轮毂检测线程控制模块将当前工位数据中的轮毂移动距离、C型臂平移距离和C型臂旋转角度这三个参数传送给PLC机械控制系统控制轮毂在射线房工位控制模块中的移动位置，C型臂平移距离，C型臂旋转角度，实现拍摄轮毂部位自动选择；

(5-2)轮毂检测线程控制模块将当前工位数据中射线源强度参数电压和电流值传送给PLC电压控制系统控制高压发生器调节射线源电压和电流值，实现射线源强度自动选择；

(5-3)用户通过用户输入设备对上位机采集到的射线图像进行缺陷判断；

(5-4)如果用户判断为合格，如果当前工位不是工位列表中最后一个工位，则上位机获取工位列表下一行工位数据作为当前工位，跳到步骤(5-1)继续执行，如果当前工位是工位列表最后一个工位，则上位机判断轮毂出仓区状态是否为等轮毂，是则将轮毂传送到轮毂出仓区；如果用户判断为不合格，则上位机判断轮毂出仓区状态是否为等轮毂，是则将轮毂传送到轮毂出仓区；

(5-5)循环执行步骤(5-1)～(5-5)，直至轮毂需要检测的部位全部检测完毕。