CN103512909A

CN103512909A - 一种x射线对焦装置

Info

Publication number: CN103512909A
Application number: CN201210201369.XA
Authority: CN
Inventors: 吴忠; 周玉茹; 崔涛; 史国荣; 李林侃
Original assignee: No 618 Research Institute of China Aviation Industry
Current assignee: No 618 Research Institute of China Aviation Industry
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2014-01-15

Abstract

本发明一种X射线对焦装置，本方法使用两个摄像头，两个摄像头分别连接显示器，根据两个摄像头的镜头轴线相交于被测点的几何原理，可以调整被测材料上被测点的“+”字标记的图像，使之出现在显示器图像的几何中心位置，从而方便地实现X射线的对焦。本发明解决了X射线非接触式快速对焦和位置对准问题，在现有的X射线衍射仪和X射线残余应力仪上使用，可以提高X射线测量的准确性和效率。

Description

一种X射线对焦装置

技术领域

本发明一种X射线对焦装置，涉及金属材料X射线理化参数分析领域，主要应用于X射线衍射分析、X射线残余应力分析和X射线探伤等领域。

背景技术

在X射线对材料进行分析的过程中，X射线必须准确地对焦在被测材料的被测点上，现有的对焦方法有机械探针方法和双激光束方法。美国Proto公司使用机械探针方法，即使用一种长度等于X射线管焦距的探针安装于X射线管上，当探针与被测表面刚好接触时，对焦完成。这种方法的缺点是探针的安装和拆卸需要人工操作，耗时较多，此外探针的针尖位置是否在被测点上由肉眼判断，有一定的视觉误差。国内邯郸的爱斯特公司采用双激光束法确定X射线的焦距，当两束激光在被测材料表面的光斑重合时，对焦完成，光斑也同时指示被测点的位置，但当激光束照射到光滑材料的表面时会发生镜面发射，不容易观察到光斑的位置，使对焦误差增大。芬兰应力技术有限公司推出的Xstress系列残余应力测试仪采用单激光束和单个摄像头方法进行X射线的对焦，在激光束照射到光滑材料的表面时也会发生镜面发射，不容易观察到光斑的位置，从而引起对焦误差。

发明内容

本发明目的是针对目前X射线对焦方法速度慢、精度差和不便于观察对焦位置的缺点，提出一种使用双摄像头的可视化X射线快速辅助对焦装置，以提高X射线的对焦精度和效率。

本发明一种X射线对焦装置的技术方案为：该X射线对焦装置包括水平台面1，二维电控平移台2，角度可调的摄像头一3，角度可调的摄像头二4，X射线管5，悬臂6，一维平移台7，立柱8，显示器一9，显示器二10；将二维电控平移台2水平放置在水平台面1上；在距离二维电控平移台2底座中心L处，将立柱8垂直安装于水平台面1上，并在立柱8的圆柱面中间位置朝向二维电控平移台2一侧安装平移台7，使平移台7的轴向与立柱8的轴向平行；将长度为2L的圆柱体形状的悬臂6底面端面固定连接于平移台7的滑块上，并在悬臂6圆柱面的中间位置固定连接X射线管5，并使X射线管5能够垂直向下发出X射线，在悬臂6上距离悬臂6中心位置L/2处分别固定连接两个角度可调节的摄像头一3和摄像头二4，摄像头一3的数据输出端通过电缆连接到显示器一9上，摄像头二4的数据输出端通过电缆连接到显示器二10上。3~6可以组成一个整体通过平移台7在立柱8上垂直上下滑动。

本发明具有的优点和有益效果：本发明采用摄像头作为对焦的辅助手段，是一种非接触式的光学对焦装置，操作者通过观察显示屏上的被测点图像就可以同时完成X射线对焦和定位。相比机械探针和单、双激光激光束对焦装置，具有对焦过程直观、对焦速度快及准确度较高的优点，同时人员可以用过观察显示器进行遥控操作，避免了X射线对人体的伤害。

附图说明

图1是X射线对焦装置的示意图；

图2是本发明的对焦工作流程；

图3是显示器一上显示X射线对焦未完成的示意图；

图4是显示器二上显示X射线对焦未完成的示意图；

图5是显示器一上显示X射线对焦已完成的示意图；

图6是显示器二上显示X射线对焦已完成的示意图；

1是水平台面，2是二维电控平移台，3是摄像头一，4是摄像头二，5是X射线管，6是悬臂，7是一维平移台，8是立柱，9是显示器一，10是显示器二。

具体实施方式

本发明使用两个摄像头，两个摄像头分别连接显示器，根据两个摄像头的镜头轴线相交于被测点的几何原理，可以调整被测材料上被测点的“+”字标记的图像，使之出现在显示器图像的几何中心位置，从而方便地实现X射线的对焦。

本发明一种X射线对焦装置包括水平台面1，二维电控平移台2，角度可调的摄像头一3，角度可调的摄像头二4，X射线管5，悬臂6，一维平移台7，立柱8，显示器一9，显示器二10；将二维电控平移台2水平放置在水平台面1上；在距离二维电控平移台2底座中心L处，将立柱8垂直安装于水平台面1上，并在立柱8的圆柱面中间位置朝向二维电控平移台2一侧安装平移台7，使平移台7的轴向与立柱8的轴向平行；将长度为2L的圆柱体形状的悬臂6底面端面固定连接于平移台7的滑块上，并在悬臂6圆柱面的中间位置固定连接X射线管5，并使X射线管5能够垂直向下发出X射线，在悬臂6上距离悬臂6中心位置L/2处分别固定连接两个角度可调节的摄像头一3和摄像头二4，摄像头一3的数据输出端通过电缆连接到显示器一9上，摄像头二4的数据输出端通过电缆连接到显示器二10上。3~6可以组成一个整体通过平移台7在立柱8上垂直上下滑动。

X射线对焦和定位装置的具体操作步骤如下：

1.准备阶段：将被测材料放置在X射线管5下方，二维电控平移台2上，被测位置用“+”符号标记出来，当X射线管5下端面与被测位置“+”标记之间的垂直距离为S，且X射线管5的轴心线对准被测位置“+”字中心时，对焦完成；

2.校准阶段：首次使用前，先对摄像头一3和摄像头二4的角度进行校准，校准时使用长度与焦距S相等的探针放置在X射线管5和被测材料的上表面之间。调整二维电控平移台2、电控平移台7，使探针上、下方均无间隙，并使探针针尖指向“+”字标记中心。这时调整摄像头一3和摄像头二4的俯仰角度，使显示器9、10的图像几何中心点恰好与“+”字标记中心点相重合，显示器图像的几何中心点是指图像水平平分线和垂直平分线的交点，此时校准完成，将探针取下；

3.测量阶段：实际测量过程中，把被测材料放在二维电控平移台2上，调整二维电控平移台2，使被测点的“+”字标记落在显示器9、显示器10图像的水平平分线上，然后上下调整电控平移台7，使被测材料上的“+”字标记落在显示器9、显示器10图像的水平平分线和垂直平分线的交点上，此时对焦完成；

4.后续的测量过程中，只需要重复步骤3即可完成X射线的对焦。

可以选用有球形关节和自动补光装置的摄像头，以方便摄像头角度的调整；也可以选用有自动补光装置的摄像头，可以在环境光线不良的情况下正常工作。

实施例

1.准备阶段：选用美国Proto公司的300瓦X射线管，将被测材料放置在X射线管5下方，二维电控平移台2上，二维电控平移台2选用北京卓立汉光公司的ASA150型产品，电控平移台7选用北京卓立汉光公司的TSA150-E。被测位置用“+”符号标记出来，X射线管的焦距为S（S=40mm），摄像头选用罗技500万像素电脑摄像头C170；

2.校准阶段：先对摄像头一3和摄像头二4的角度进行校准，校准时使用长度为40mm的探针放置在X射线管5和被测材料的上表面之间。调整二维电控平移台2、电控平移台7，使探针上、下方均无间隙，并使探针针尖指向“+”字标记中心。这时调整摄像头一3和摄像头二4的俯仰角度，使显示器9、10的图像几何中心点恰好与“+”字标记中心点相重合，显示器图像的几何中心点是指图像水平平分线和垂直平分线的交点，此时校准完成，将探针取下；

3.测量阶段：使用两台运行Windows操作系统的IBM X200笔记本电脑，分别连接两个摄像头，在两台笔记本电脑的显示器9、10上分别显示两个摄像头的图像，在每个图像的水平平分线和垂直平分线位置用软件生成十字线，把被测材料放在二维电控平移台2上，调整二维电控平移台2，使被测点的“+”字标记落在笔记本电脑显示器9、显示器10图像的水平平分线上，然后上下调整电控平移台7，使被测材料上的“+”字标记落在显示器9、显示器10图像的水平平分线和垂直平分线的交点上，此时对焦完成；

Claims

1.一种X射线对焦装置，其特征在于，该X射线对焦装置包括水平台面[1]，二维电控平移台[2]，角度可调的摄像头一[3]，角度可调的摄像头二[4]，X射线管[5]，悬臂[6]，一维平移台[7]，立柱[8]，显示器一[9]，显示器二[10]；将二维电控平移台[2]水平放置在水平台面[1]上；在距离二维电控平移台[2]底座中心L处，将立柱[8]垂直安装于水平台面[1]上，并在立柱[8]的圆柱面中间位置朝向二维电控平移台[2]一侧安装平移台[7]，使平移台[7]的轴向与立柱[8]的轴向平行；将长度为2L的圆柱体形状的悬臂[6]底面端面固定连接于平移台[7]的滑块上，并在悬臂[6]圆柱面的中间位置固定连接X射线管[5]，并使X射线管[5]能够垂直向下发出X射线，在悬臂[6]上距离悬臂[6]中心位置L/2处分别固定连接两个角度可调节的摄像头一[3]和摄像头二[4]，摄像头一[3]的数据输出端通过电缆连接到显示器一[9]上，摄像头二[4]的数据输出端通过电缆连接到显示器二[10]上；摄像头一[3]、摄像头二[4]、X射线管[5]、悬臂[6]组成一个整体通过一维平移台[7]在立柱[8]上垂直上下滑动。