CN106959310A - 数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统及方法，该系统包括检测室、直接成像装置、延伸至成像区域内供运载车移动的横轨和用于控制直接成像装置自动完成图像采集且对所采集的图像进行图像处理的处理器；该方法包括步骤：一、安装复合板并将复合板送入成像区域；二、确定X射线机与X射线平板探测器的相对距离；三、调节X射线平板探测器与X射线机射线放射窗口的投影重叠；四、控制X射线机与X射线平板探测器同步移动并对复合板界面进行数字射线直接成像检测；五、图像处理并观看复合板界面结合区波纹形貌。本发明可快速、清晰、直观的采集复合板界面的数字射线成像，快速甄别复合板界面弱结合区域的波纹形貌。

Description

数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统及方法

技术领域

本发明属于复合材料界面形貌检测技术领域，具体涉及一种数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统及方法。

背景技术

金属复合材料兼具基体金属组元各自的优点，使其在获得单一金属所不具有的物理和化学性能外，也节约了大量的有色金属、稀有金属。层状金属复合材料是一种将任意同种或异种金属采用爆炸复合方法制备而成的新型金属复合材料，主要包括钛/钢、钛/不锈钢、铜/钢、锆/钢、钽/钢、钛/镍等。目前这种复合材料已被广泛地应用于石油化工、火电核电、航空航天等领域。层状金属复合材料，尤其大幅面层状金属复合板瞬间完成爆炸复合，复合板的整体性能主要依赖于复合板波形界面的结合情况，比如材料缺陷、板面板型、间隙、排气等因素都可能影响复合板界面形貌，使其出现局部冲刷条、熔化等弱结合现象，直接导致复合板在后续机加工过程中开裂。而目前，常规的非破坏性检测方法无法确定这些弱结合区域的存在，因此，如何有效的检测出复合板界面的弱结合区对于爆炸复合工艺的改进及产品质量的提高就显得尤为迫切。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统，其设计新颖合理，可根据实际复合板厚度调节X射线机和X射线平板探测器的相对位置，快速对复合板整体进行探测，甄别复合板界面弱结合区域的波纹形貌效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统，其特征在于：包括检测室、设置在检测室内成像区域的直接成像装置、延伸至所述成像区域内供运载车移动的横轨和用于控制所述直接成像装置自动完成图像采集且对所采集的图像进行图像处理的处理器，所述成像区域外设置有立方体支撑架，立方体支撑架的中上部且沿检测室长度方向设置有两个等高的横梁，所述直接成像装置包括X射线机、X射线平板探测器、带动X射线机移动的X射线机运动机构和带动X射线平板探测器移动的探测器运动机构，所述X射线机运动机构由垂直连接在两个横梁之间且沿横梁长度方向移动的纵梁、滑动安装在纵梁上的气缸和设置在气缸底部用于升降X射线机的升降杆组成，横轨位于所述成像区域内部的一端设置有与横轨垂直且供所述探测器运动机构移动的纵轨，所述探测器运动机构由固定在安装座上的竖杆、沿检测室长度方向且滑动安装在竖杆上的横杆和滑动安装在横杆上用于安装X射线平板探测器的滑块组成，安装座与纵轨滑动配合，横杆与安装座呈水平布设且横杆与安装座之间设置有横杆支撑限位模块，运载车上安装有用于承载复合板的工件支架，工件支架与运载车的上表面构成供横杆移动的通道；

所述处理器包括计算机、向计算机输送图像信息的图像采集卡、显示计算机运行结果的显示器以及均由计算机控制的用于驱动气缸带动升降杆工作的气缸动力驱动模块、用于带动纵梁移动的纵梁移动驱动模块、用于带动气缸移动的气缸移动驱动模块、用于带动安装座移动的安装座移动驱动模块、用于带动滑块移动的滑块移动驱动模块、用于带动横杆移动的横杆移动驱动模块和用于驱动运载车运行的运载车动力驱动模块，X射线平板探测器的信号输出端与图像采集卡的信号输入端相接。

上述的数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统，其特征在于：所述检测室安装有防护铅门，防护铅门上安装有用于提示X射线平板探测器接收到X射线机发射的X射线信号的警示灯，警示灯的信号输入端与计算机的输出端相接，检测室为混凝土结构检测室，防护铅门为自动控制打开与关闭的铅门。

上述的数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统，其特征在于：所述纵梁上开设有供气缸滑动的气缸滑槽，气缸由上至下竖直穿过所述气缸滑槽，X射线机安装在气缸的伸缩端，气缸为多级升降气缸。

上述的数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统，其特征在于：所述横杆支撑限位模块包括用于增强竖杆固定在安装座上强度的第一加强筋和与第一加强筋配合支撑限位横杆的第二加强筋，第一加强筋与第二加强筋配合的接触面为阶梯结构，第二加强筋滑动安装在横杆的底面上。

上述的数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统，其特征在于：所述纵梁移动驱动模块、气缸移动驱动模块、安装座移动驱动模块、滑块移动驱动模块和横杆移动驱动模块均为电机模块。

上述的数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统，其特征在于：所述计算机的内存容量不低于512MB、硬盘容量不低于40GB、动态灵敏度优于2.5％、静态灵敏度为1.0～1.5％，显示器的亮度不低于250cd/㎡、灰度等级不小于8bit、图像显示分辨率不低于1024×768、像素点距不高于0.3mm。

上述的数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统，其特征在于：所述复合板为金属复合板。

同时，本发明还公开了一种方法步骤简单，可快速、清晰、直观的观看复合板界面的数字射线成像，快速甄别复合板界面弱结合区域的波纹形貌的数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、安装复合板并将复合板送入成像区域：将复合板水平安装在运载车上的工件支架的顶部，打开防护铅门，运载车沿伸出检测室外的横轨驶入检测室内的成像区域，保持横杆伸入至工件支架与运载车的上表面构成的通道内，待载有复合板的运载车全部进入所述成像区域后关闭防护铅门；

步骤二、确定X射线机与X射线平板探测器的相对距离，过程如下：

步骤201、根据复合板的材质和厚度设置X射线机的输出电压U，并确定X射线机与X射线平板探测器的相对距离值；

步骤202、通过所述横杆支撑限位模块先增强竖杆强度，所述横杆支撑限位模块由阶梯结构的第一加强筋和滑动安装在横杆的底面上且与第一加强筋配合的第二加强筋组成，并通过计算机驱动横杆移动驱动模块带动横杆沿竖杆长度方向上下移动对X射线平板探测器的高度进行粗调，再将第二加强筋滑动至第一加强筋位置处与第一加强筋相抵加固横杆；

步骤203、根据步骤201中确定的X射线机与X射线平板探测器的相对距离值以及步骤202中确定的X射线平板探测器的高度位置，采用计算机驱动气缸动力驱动模块，使气缸带动升降杆上下伸缩对X射线机的高度进行精调，满足X射线机与X射线平板探测器之间的相对距离值；

步骤三、调节X射线平板探测器与X射线机射线放射窗口的投影重叠：首先，通过计算机驱动安装座移动驱动模块带动安装座移动，从而带动横杆移动至工件支架的一侧，通过计算机驱动滑块移动驱动模块带动滑块移动至复合板的底部边缘，确定X射线平板探测器的探测起始位置；然后，通过计算机驱动纵梁移动驱动模块和气缸移动驱动模块使X射线机移动至X射线平板探测器上方；最后，通过计算机控制X射线机放射射线，根据X射线平板探测器接收X射线机放射的射线能量确定判断X射线平板探测器与X射线机射线放射窗口的投影是否重叠；

步骤四、控制X射线机与X射线平板探测器同步移动并对复合板界面进行数字射线直接成像检测：通过计算机同步控制X射线机与X射线平板探测器的移动方位和移送速度，保持X射线平板探测器与X射线机射线放射窗口的投影实时重叠，当X射线平板探测器与X射线机射线放射窗口的投影错位时，通过警示灯提示，X射线平板探测器接收X射线机放射的射线，且将接收的射线转换为数字图像信号输出，图像采集卡批量采集、存储所述数字图像信号并传输给计算机；

步骤五、图像处理并观看复合板界面结合区波纹形貌：计算机对图像采集卡传输的所述数字图像信号进行积分降噪，并进行图像锐化和图像增强处理，通过显示器实时观看复合板界面结合区波纹形貌图像。

上述的方法，其特征在于：步骤二中复合板的材质为黑色金属与有色金属结合的复合板或有色金属与有色金属结合的复合板，复合板的厚度为4mm～28mm，X射线机的输出电压U满足：0V＜U＜225kV，X射线机与X射线平板探测器的相对距离为300mm～700mm。

上述的方法，其特征在于：步骤四中计算机可先确定复合板长度方向上的位置，同步控制X射线机与X射线平板探测器沿复合板的宽度方向移动成像；步骤四中计算机也可先确定复合板宽度方向上的位置，同步控制X射线机与X射线平板探测器沿复合板的长度方向移动成像。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用的复合材料界面形貌检测系统通过设置X射线机运动机构对X射线机实现x轴、y轴、z轴三个方向的位置调节，通过设置探测器运动机构对X射线平板探测器也实现x轴、y轴、z轴三个方向的位置调节，满足X射线机和X射线平板探测器的配合探测，便于推广使用。

2、本发明采用的复合材料界面形貌检测系统通过在运载车上设置工件支架，将复合板安装在工件支架上，工件支架与运载车的上表面构成供横杆移动的通道，保证X射线机运动机构和探测器运动机构分别设置在复合板的上下两侧，实现对复合板的探测，可靠稳定，使用效果好。

3、本发明采用的复合材料界面形貌检测方法，步骤简单，先通过横杆与横杆支撑限位模块确定X射线平板探测器的高度，通过气缸带动升降杆上下伸缩确定X射线机的高度，保证X射线机和X射线平板探测器之间的有效距离，确保探测效果；再通过通过计算机同步控制X射线机与X射线平板探测器位于各自所在高度位置的移动方位和移送速度，保证X射线机和X射线平板探测器对复合板整体的探测，甄别复合板界面弱结合区域的波纹形貌效果好。

综上所述，本发明设计新颖合理，可根据实际复合板厚度调节X射线机和X射线平板探测器的相对位置，快速对复合板整体进行探测，甄别复合板界面弱结合区域的波纹形貌效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明复合材料界面形貌检测系统的结构示意图。

图2为本发明复合材料界面形貌检测系统中处理器的电路原理框图。

图3为本发明复合材料界面形貌检测系统中横杆支撑限位模块的结构示意图。

图4为本发明方法的流程框图。

图5为本发明复合板界面结合区未出现弱结合波纹形貌的成像图。

图6为本发明复合板界面结合区出现弱结合波纹形貌的成像图。

附图标记说明:

1—检测室； 2—防护铅门； 3—警示灯；

4—立方体支撑架； 5—横梁； 6—纵梁；

7—气缸； 8—升降杆； 9—X射线机；

10—滑块； 11—纵轨； 12—安装座；

13—竖杆； 14—横杆； 15—第一加强筋；

16—第二加强筋； 17—横轨； 18—运载车；

19—工件支架； 20—复合板； 21—X射线平板探测器；

22—图像采集卡； 23—计算机； 24—显示器；

26—气缸动力驱动模块； 27—纵梁移动驱动模块；

28—气缸移动驱动模块； 29—安装座移动驱动模块；

30—滑块移动驱动模块； 31—横杆移动驱动模块；

32—运载车动力驱动模块。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明所述的数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统，包括检测室1、设置在检测室1内成像区域的直接成像装置、延伸至所述成像区域内供运载车18移动的横轨17和用于控制所述直接成像装置自动完成图像采集且对所采集的图像进行图像处理的处理器，所述成像区域外设置有立方体支撑架4，立方体支撑架4的中上部且沿检测室1长度方向设置有两个等高的横梁5，所述直接成像装置包括X射线机9、X射线平板探测器21、带动X射线机9移动的X射线机运动机构和带动X射线平板探测器21移动的探测器运动机构，所述X射线机运动机构由垂直连接在两个横梁5之间且沿横梁5长度方向移动的纵梁6、滑动安装在纵梁6上的气缸7和设置在气缸7底部用于升降X射线机9的升降杆8组成，横轨17位于所述成像区域内部的一端设置有与横轨17垂直且供所述探测器运动机构移动的纵轨11，所述探测器运动机构由固定在安装座12上的竖杆13、沿检测室1长度方向且滑动安装在竖杆13上的横杆14和滑动安装在横杆14上用于安装X射线平板探测器21的滑块10组成，安装座12与纵轨11滑动配合，横杆14与安装座12呈水平布设且横杆14与安装座12之间设置有横杆支撑限位模块，运载车18上安装有用于承载复合板20的工件支架19，工件支架19与运载车18的上表面构成供横杆14移动的通道；

检测室1内成像区域设置有直接成像装置，检测室1的设置是为了给复合材料界面形貌检测的直接成像装置提供一个空间，所述成像区域外设置有立方体支撑架4，立方体支撑架4一方面限定了直接成像装置活动的范围，便于处理器控制直接成像装置运行，另一方面提供了直接成像装置的安装基础；横轨17延伸至所述成像区域内是为了运载车18自由的进出检测室1，立方体支撑架4的中上部且沿检测室1长度方向设置有两个等高的横梁5，横梁5的设置是为了供所述X射线机运动机构横向移动，实现X射线机9在x轴方向上灵活滑动，垂直连接在两个横梁5之间且沿横梁5长度方向移动的纵梁6的设置是为了供所述X射线机运动机构相对于横向而纵向移动，实现X射线机9在y轴方向上灵活滑动，气缸7滑动安装在纵梁6上是为了供所述X射线机运动机构垂直于横纵方向移动，实现X射线机9在z轴方向上灵活滑动，完成X射线机9三坐标任意调节的功能；

横轨17位于所述成像区域内部的一端设置有与横轨17垂直且供所述探测器运动机构移动的纵轨11，纵轨11的设置一是限制了运载车18的最大滑行位置，进而限制了复合板20的位置，二是为安装座12提供了滑动轨道；安装座12上安装有竖杆13，安装座12滑动代表着竖杆13滑动，进而带动了X射线平板探测器21的移动，因此，纵轨11的设置是为了供所述探测器运动机构纵向移动，实现X射线平板探测器21在y轴方向上灵活滑动；竖杆13的设置是为了供所述探测器运动机构垂直移动，实现X射线平板探测器21在z轴方向上灵活滑动；沿检测室1长度方向且滑动安装在竖杆13上的横杆14上安装有滑块10，滑块10的设置是为X射线平板探测器21的安装提供的安装基础，横杆14的设置是为了供所述探测器运动机构横向移动，实现X射线平板探测器21在x轴方向上灵活滑动；

横杆14与安装座12呈水平布设且横杆14与安装座12之间设置有横杆支撑限位模块，所述横杆支撑限位模块的设置一是为了限定了横杆14的升降高度，二是为了加固横杆14，使横杆14保持与安装座12呈水平布设，进而保证X射线平板探测器21的探测结果精确。

工件支架19与运载车18的上表面构成供横杆14移动的通道，所述通道的设置是为了限定X射线平板探测器21的活动范围，将X射线平板探测器21与X射线机9分别隔离在复合板20的两侧，保证X射线机9发出的射线透过复合板20被X射线平板探测器21接收，达到探测复合板20焊接是否合格的目的。

所述处理器包括计算机23、向计算机23输送图像信息的图像采集卡22、显示计算机23运行结果的显示器24以及均由计算机23控制的用于驱动气缸7带动升降杆8工作的气缸动力驱动模块26、用于带动纵梁6移动的纵梁移动驱动模块27、用于带动气缸7移动的气缸移动驱动模块28、用于带动安装座12移动的安装座移动驱动模块29、用于带动滑块10移动的滑块移动驱动模块30、用于带动横杆14移动的横杆移动驱动模块31和用于驱动运载车18运行的运载车动力驱动模块32，X射线平板探测器21的信号输出端与图像采集卡22的信号输入端相接。

实际使用中，X射线具有辐射危害，采用人工控制X射线机9和X射线平板探测器21移动具有一定的危险性，因此，采用计算机23自动控制气缸动力驱动模块26、纵梁移动驱动模块27、气缸移动驱动模块28、安装座移动驱动模块29、滑块移动驱动模块30、横杆移动驱动模块31和运载车动力驱动模块32，实现X射线机9和X射线平板探测器21在三坐标上的自由移动。

本实施例中，所述检测室1安装有防护铅门2，防护铅门2上安装有用于提示X射线平板探测器21接收到X射线机9发射的X射线信号的警示灯3，警示灯3的信号输入端与计算机23的输出端相接，检测室1为混凝土结构检测室，防护铅门2为自动控制打开与关闭的铅门。

混凝土结构检测室是为了保证X射线不泄露，安全可靠，防护铅门2为自动控制打开与关闭的铅门，便于操作人员远程操控，不必操作人员近距离的靠近检测室1，保证了操作人员的人身安全，警示灯3用于提示X射线平板探测器21接收X射线机9发射的射线，当X射线平板探测器21未接收到X射线机9发射的射线，则通过计算机23控制警示灯3报警提示。

本实施例中，所述纵梁6上开设有供气缸7滑动的气缸滑槽，气缸7由上至下竖直穿过所述气缸滑槽，X射线机9安装在气缸7的伸缩端，气缸7为多级升降气缸。

如图3所示，本实施例中，所述横杆支撑限位模块包括用于增强竖杆13固定在安装座12上强度的第一加强筋15和与第一加强筋15配合支撑限位横杆14的第二加强筋16，第一加强筋15与第二加强筋16配合的接触面为阶梯结构，第二加强筋16滑动安装在横杆14的底面上。

第一加强筋15的设置一是为了加固竖杆13，二是为了与第二加强筋16配合固定横杆14，同时限定横杆14与复合板20底部的距离，当横杆14靠近复合板20底部时，将第二加强筋16滑动至第一加强筋15上部的阶梯位置并与第一加强筋15的阶梯结构相抵固定横杆14；当横杆14远离复合板20底部时，沿远离竖杆13的方向滑动第二加强筋16，并将横杆14向下降，第二加强筋16与第一加强筋15下部的阶梯位置相抵并固定横杆14，效果好。

本实施例中，所述纵梁移动驱动模块27、气缸移动驱动模块28、安装座移动驱动模块29、滑块移动驱动模块30和横杆移动驱动模块31均为电机模块。

优选的电机模块可选用步进电机模块，易于控制，操作简单。

本实施例中，所述计算机23的内存容量不低于512MB、硬盘容量不低于40GB、动态灵敏度优于2.5％、静态灵敏度为1.0～1.5％，显示器24的亮度不低于250cd/㎡、灰度等级不小于8bit、图像显示分辨率不低于1024×768、像素点距不高于0.3mm。

计算机23和显示器24的配置参数需满足X射线数字成像部件对处理显示设备的性能和速度的要求，较低配置的计算机23和显示器24无法清晰反应图像处理结果，造成复合材料界面形貌检测难以甄别，X射线平板探测器21将采集的图像信息传输至图像采集卡22，图像采集卡22批量的将图像信息传输至计算机23处理，并通过显示器24实时显示复合材料界面形貌成像结果。

本实施例中，所述复合板20为金属复合板。

如图4所示的一种数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测的方法，包括以下步骤：

步骤一、安装复合板并将复合板送入成像区域：将复合板20水平安装在运载车18上的工件支架19的顶部，打开防护铅门2，运载车18沿伸出检测室1外的横轨17驶入检测室1内的成像区域，保持横杆14伸入至工件支架19与运载车18的上表面构成的通道内，待载有复合板20的运载车18全部进入所述成像区域后关闭防护铅门2；

保持横杆14伸入至工件支架19与运载车18的上表面构成的通道内是为了通过复合板20将X射线机9与X射线平板探测器21隔开，探测复合板20复合材料界面形貌，待载有复合板20的运载车18全部进入所述成像区域后关闭防护铅门2，保证X射线封闭式探测，隔离辐射，保证复合板20的探测结果的同时保证工作人员的人身安全。

步骤二、确定X射线机与X射线平板探测器的相对距离，过程如下：

步骤201、根据复合板20的材质和厚度设置X射线机9的输出电压U，并确定X射线机9与X射线平板探测器21的相对距离值；

由于复合板20复合时采用的材质不同，厚度不同，需要的X射线的强度就不同，根据复合板20的材质和厚度设置X射线机9的输出电压U，并为X射线机9与X射线平板探测器21估计一个的相对距离值；

步骤202、通过所述横杆支撑限位模块先增强竖杆13强度，所述横杆支撑限位模块由阶梯结构的第一加强筋15和滑动安装在横杆14的底面上且与第一加强筋15配合的第二加强筋16组成，并通过计算机23驱动横杆移动驱动模块31带动横杆14沿竖杆13长度方向上下移动对X射线平板探测器21的高度进行粗调，再将第二加强筋16滑动至第一加强筋15位置处与第一加强筋15相抵加固横杆14；

由于X射线平板探测器21位于工件支架19内，空间有限，调节X射线平板探测器21的高度幅度较小，因此对X射线平板探测器21的高度进行粗调，通过调节横杆14位于竖杆13上的位置改变X射线平板探测器21的高度，第二加强筋16可沿横杆14底部自由滑动，当横杆14高度确定后，将第二加强筋16沿靠近竖杆13的方向滑动至与第一加强筋15的阶梯结构相抵，加固横杆14，确保横杆14保持水平。

步骤203、根据步骤201中确定的X射线机9与X射线平板探测器21的相对距离值以及步骤202中确定的X射线平板探测器21的高度位置，采用计算机23驱动气缸动力驱动模块26，使气缸7带动升降杆8上下伸缩对X射线机9的高度进行精调，满足X射线机与X射线平板探测器之间的相对距离值；

由于X射线机9位于复合板20上方，空间富裕，调节复合板20的高度幅度较大，因此对复合板20的高度进行精调，由于步骤二中确定了X射线平板探测器21的高度，根据步骤201中估计的相对距离值确定了X射线机9的高度值。

本实施例中，步骤二中复合板20的材质为黑色金属与有色金属结合的复合板或有色金属与有色金属结合的复合板，复合板20的厚度为4mm～28mm，X射线机9的输出电压U满足：0V＜U＜225kV，X射线机9与X射线平板探测器21的相对距离为300mm～700mm。

步骤三、调节X射线平板探测器与X射线机射线放射窗口的投影重叠：首先，通过计算机23驱动安装座移动驱动模块29带动安装座12移动，从而带动横杆14移动至工件支架19的一侧，通过计算机23驱动滑块移动驱动模块30带动滑块10移动至复合板20的底部边缘，确定X射线平板探测器21的探测起始位置；然后，通过计算机23驱动纵梁移动驱动模块27和气缸移动驱动模块28使X射线机9移动至X射线平板探测器21上方；最后，通过计算机23控制X射线机9放射射线，根据X射线平板探测器21接收X射线机9放射的射线能量确定判断X射线平板探测器21与X射线机9射线放射窗口的投影是否重叠；

工件支架19与运载车18的上表面构成供横杆14移动的通道限定X射线平板探测器21的活动范围，因此，通过计算机23驱动安装座移动驱动模块29带动安装座12移动，从而带动横杆14移动至工件支架19的一侧，工件支架19的支腿限定了横杆14的最大移动范围，因此，限定了X射线平板探测器21探测复合板20的宽度，滑块10移动带动X射线平板探测器21移动，满足了X射线平板探测器21探测复合板20的长度，通过计算机23驱动滑块移动驱动模块30带动滑块10移动至复合板20的底部边缘，固定X射线平板探测器21的探测起始位置；实际使用中，X射线机9发射X射线，X射线穿透复合板20后被X射线平板探测器21接收，X射线平板探测器21内部的闪烁层收到X射线撞击，该闪烁层以与所撞击的射线能量成正比的关系发出光电子，这些光电子被X射线平板探测器21内部的硅光电二极管阵列采集到，并且将它们转化成光电信号，储存于X射线平板探测器21内部的薄膜晶体管内的电容器中，当X射线平板探测器与X射线机射线放射窗口的投影重叠，X射线平板探测器21的闪烁层发出光电子最大，通过X射线平板探测器21内部的硅光电二极管阵列采集到的光电子量判断X射线平板探测器21与X射线机9射线放射窗口的投影是否重叠；

步骤四、控制X射线机与X射线平板探测器同步移动并对复合板界面进行数字射线直接成像检测：通过计算机23同步控制X射线机9与X射线平板探测器21的移动方位和移送速度，保持X射线平板探测器21与X射线机9射线放射窗口的投影实时重叠，当X射线平板探测器21与X射线机9射线放射窗口的投影错位时，通过警示灯3提示，X射线平板探测器21接收X射线机9放射的射线，且将接收的射线转换为数字图像信号输出，图像采集卡22批量采集、存储所述数字图像信号并传输给计算机23；

本实施例中，步骤四中计算机23可先确定复合板20长度方向上的位置，同步控制X射线机9与X射线平板探测器21沿复合板20的宽度方向移动成像；步骤四中计算机23也可先确定复合板20宽度方向上的位置，同步控制X射线机9与X射线平板探测器21沿复合板20的长度方向移动成像。

当先确定复合板20长度方向上的位置，计算机23控制气缸移动驱动模块28带动X射线机9沿纵梁6移动，同时，计算机23控制安装座移动驱动模块29带动X射线平板探测器21沿复合板20的宽度方向移动，改变复合板20长度方向上的位置循环同步控制X射线机9与X射线平板探测器21沿复合板20的宽度方向移动成像，X射线平板探测器21将接收到X射线机9发射的射线信号传输至计算机23进行处理；

当先确定复合板20宽度方向上的位置，计算机23控制纵梁移动驱动模块27带动X射线机9沿横梁5移动，同时，计算机23控制滑块移动驱动模块30带动X射线平板探测器21沿复合板20的长度方向移动，改变复合板20宽度方向上的位置循环同步控制X射线机9与X射线平板探测器21沿复合板20的长度方向移动成像，X射线平板探测器21将接收到X射线机9发射的射线信号传输至计算机23进行处理。

步骤五、图像处理并观看复合板界面结合区波纹形貌：计算机3对图像采集卡22传输的所述数字图像信号进行积分降噪，并进行图像锐化和图像增强处理，通过显示器24实时观看复合板20界面结合区波纹形貌图像。

需要说明的是，如图5所示，复合板20界面结合区未出现弱结合波纹形貌时，显示器24显示的波纹形貌图像均具有规律的纹路；如图6所示，复合板20界面出现弱结合区时，显示器24显示的复合板20界面弱结合区纹路微弱或没有纹路，如图6的A区域，波纹不成形，因此，该区域为检测出的复合板20界面弱结合区，显示器24显示清晰，直观，该方法可快速甄别复合板20界面弱结合区域的波纹形貌，效果好。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统，其特征在于：包括检测室(1)、设置在检测室(1)内成像区域的直接成像装置、延伸至所述成像区域内供运载车(18)移动的横轨(17)和用于控制所述直接成像装置自动完成图像采集且对所采集的图像进行图像处理的处理器，所述成像区域外设置有立方体支撑架(4)，立方体支撑架(4)的中上部且沿检测室(1)长度方向设置有两个等高的横梁(5)，所述直接成像装置包括X射线机(9)、X射线平板探测器(21)、带动X射线机(9)移动的X射线机运动机构和带动X射线平板探测器(21)移动的探测器运动机构，所述X射线机运动机构由垂直连接在两个横梁(5)之间且沿横梁(5)长度方向移动的纵梁(6)、滑动安装在纵梁(6)上的气缸(7)和设置在气缸(7)底部用于升降X射线机(9)的升降杆(8)组成，横轨(17)位于所述成像区域内部的一端设置有与横轨(17)垂直且供所述探测器运动机构移动的纵轨(11)，所述探测器运动机构由固定在安装座(12)上的竖杆(13)、沿检测室(1)长度方向且滑动安装在竖杆(13)上的横杆(14)和滑动安装在横杆(14)上用于安装X射线平板探测器(21)的滑块(10)组成，安装座(12)与纵轨(11)滑动配合，横杆(14)与安装座(12)呈水平布设且横杆(14)与安装座(12)之间设置有横杆支撑限位模块，运载车(18)上安装有用于承载复合板(20)的工件支架(19)，工件支架(19)与运载车(18)的上表面构成供横杆(14)移动的通道；

所述处理器包括计算机(23)、向计算机(23)输送图像信息的图像采集卡(22)、显示计算机(23)运行结果的显示器(24)以及均由计算机(23)控制的用于驱动气缸(7)带动升降杆(8)工作的气缸动力驱动模块(26)、用于带动纵梁(6)移动的纵梁移动驱动模块(27)、用于带动气缸(7)移动的气缸移动驱动模块(28)、用于带动安装座(12)移动的安装座移动驱动模块(29)、用于带动滑块(10)移动的滑块移动驱动模块(30)、用于带动横杆(14)移动的横杆移动驱动模块(31)和用于驱动运载车(18)运行的运载车动力驱动模块(32)，X射线平板探测器(21)的信号输出端与图像采集卡(22)的信号输入端相接。

2.按照权利要求1所述的数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统，其特征在于：所述检测室(1)安装有防护铅门(2)，防护铅门(2)上安装有用于提示X射线平板探测器(21)接收到X射线机(9)发射的X射线信号的警示灯(3)，警示灯(3)的信号输入端与计算机(23)的输出端相接，检测室(1)为混凝土结构检测室，防护铅门(2)为自动控制打开与关闭的铅门。

3.按照权利要求1或2所述的数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统，其特征在于：所述纵梁(6)上开设有供气缸(7)滑动的气缸滑槽，气缸(7)由上至下竖直穿过所述气缸滑槽，X射线机(9)安装在气缸(7)的伸缩端，气缸(7)为多级升降气缸。

4.按照权利要求1或2所述的数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统，其特征在于：所述横杆支撑限位模块包括用于增强竖杆(13)固定在安装座(12)上强度的第一加强筋(15)和与第一加强筋(15)配合支撑限位横杆(14)的第二加强筋(16)，第一加强筋(15)与第二加强筋(16)配合的接触面为阶梯结构，第二加强筋(16)滑动安装在横杆(14)的底面上。

5.按照权利要求1或2所述的数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统，其特征在于：所述纵梁移动驱动模块(27)、气缸移动驱动模块(28)、安装座移动驱动模块(29)、滑块移动驱动模块(30)和横杆移动驱动模块(31)均为电机模块。

6.按照权利要求1或2所述的数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统，其特征在于：所述计算机(23)的内存容量不低于512MB、硬盘容量不低于40GB、动态灵敏度优于2.5％、静态灵敏度为1.0～1.5％，显示器(24)的亮度不低于250cd/㎡、灰度等级不小于8bit、图像显示分辨率不低于1024×768、像素点距不高于0.3mm。

7.按照权利要求1或2所述的数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测系统，其特征在于：所述复合板(20)为金属复合板。

8.一种利用如权利要求2所述系统进行数字射线直接成像的复合材料界面形貌检测的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、安装复合板并将复合板送入成像区域：将复合板(20)水平安装在运载车(18)上的工件支架(19)的顶部，打开防护铅门(2)，运载车(18)沿伸出检测室(1)外的横轨(17)驶入检测室(1)内的成像区域，保持横杆(14)伸入至工件支架(19)与运载车(18)的上表面构成的通道内，待载有复合板(20)的运载车(18)全部进入所述成像区域后关闭防护铅门(2)；

步骤二、确定X射线机与X射线平板探测器的相对距离，过程如下：

步骤201、根据复合板(20)的材质和厚度设置X射线机(9)的输出电压U，并确定X射线机(9)与X射线平板探测器(21)的相对距离值；

步骤202、通过所述横杆支撑限位模块先增强竖杆(13)强度，所述横杆支撑限位模块由阶梯结构的第一加强筋(15)和滑动安装在横杆(14)的底面上且与第一加强筋(15)配合的第二加强筋(16)组成，并通过计算机(23)驱动横杆移动驱动模块(31)带动横杆(14)沿竖杆(13)长度方向上下移动对X射线平板探测器(21)的高度进行粗调，再将第二加强筋(16)滑动至第一加强筋(15)位置处与第一加强筋(15)相抵加固横杆(14)；

步骤203、根据步骤201中确定的X射线机(9)与X射线平板探测器(21)的相对距离值以及步骤202中确定的X射线平板探测器(21)的高度位置，采用计算机(23)驱动气缸动力驱动模块(26)，使气缸(7)带动升降杆(8)上下伸缩对X射线机(9)的高度进行精调，满足X射线机与X射线平板探测器之间的相对距离值；

步骤三、调节X射线平板探测器与X射线机射线放射窗口的投影重叠：首先，通过计算机(23)驱动安装座移动驱动模块(29)带动安装座(12)移动，从而带动横杆(14)移动至工件支架(19)的一侧，通过计算机(23)驱动滑块移动驱动模块(30)带动滑块(10)移动至复合板(20)的底部边缘，确定X射线平板探测器(21)的探测起始位置；然后，通过计算机(23)驱动纵梁移动驱动模块(27)和气缸移动驱动模块(28)使X射线机(9)移动至X射线平板探测器(21)上方；最后，通过计算机(23)控制X射线机(9)放射射线，根据X射线平板探测器(21)接收X射线机(9)放射的射线能量确定判断X射线平板探测器(21)与X射线机(9)射线放射窗口的投影是否重叠；

步骤四、控制X射线机与X射线平板探测器同步移动并对复合板界面进行数字射线直接成像检测：通过计算机(23)同步控制X射线机(9)与X射线平板探测器(21)的移动方位和移送速度，保持X射线平板探测器(21)与X射线机(9)射线放射窗口的投影实时重叠，当X射线平板探测器(21)与X射线机(9)射线放射窗口的投影错位时，通过警示灯(3)提示，X射线平板探测器(21)接收X射线机(9)放射的射线，且将接收的射线转换为数字图像信号输出，图像采集卡(22)批量采集、存储所述数字图像信号并传输给计算机(23)；

步骤五、图像处理并观看复合板界面结合区波纹形貌：计算机(3)对图像采集卡(22)传输的所述数字图像信号进行积分降噪，并进行图像锐化和图像增强处理，通过显示器(24)实时观看复合板(20)界面结合区波纹形貌图像。

9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤二中复合板(20)的材质为黑色金属与有色金属结合的复合板或有色金属与有色金属结合的复合板，复合板(20)的厚度为4mm～28mm，X射线机(9)的输出电压U满足：0V＜U＜225kV，X射线机(9)与X射线平板探测器(21)的相对距离为300mm～700mm。

10.按照权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤四中计算机(23)可先确定复合板(20)长度方向上的位置，同步控制X射线机(9)与X射线平板探测器(21)沿复合板(20)的宽度方向移动成像；步骤四中计算机(23)也可先确定复合板(20)宽度方向上的位置，同步控制X射线机(9)与X射线平板探测器(21)沿复合板(20)的长度方向移动成像。