CN109696448B - 一种工业x光胶片数字化成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种X光胶片数字化成像装置，包括：测试台，其上设有两个胶片导槽；滚轮驱动模块，驱动工业X光胶片沿着所述胶片导槽前后运动；测速反馈模块，包括伸缩电机、用于给工业X光胶片标记的打标装置和用于检测工业X光胶片上标记记号的光电开关；成像模块，用于采集工业X光胶片的图像；自动控制模块，包括计算机、微处理器、第一驱动源和第二驱动源，计算机与微处理器连接，微处理器与成像模块、滚轮驱动模块、第一驱动源、第二驱动源和光电开关连接，本发明引入了运动反馈机制，将胶辊旋转速度和工业X光胶片直线运行速度结合分析的方法，向成像模块发送图像采集外触发命令，提高了图像匹配和拼接的鲁棒性。

Description

一种工业X光胶片数字化成像装置

技术领域

本发明涉及数字化成像装置，尤其涉及一种工业X光胶片数字化成像装置。

背景技术

X射线底片成像法在管道焊接质量无损检测行业应用极为广泛，利用射线穿过管道的强度变化及胶片感光情况，在底片上形成具有黑度差异的影像，其成像结果作为后期焊缝缺陷分析和质量判定的重要依据。数字化的X射线成像设备价格昂贵，且常无法适用于恶劣的管道铺设现场，成像结果常以实物底片保存，但针对实际应用而言，该方法存在以下不足：底片无法长期保存；底片数量庞大，不便管理和借阅，难以实现跟踪化管理；评片依赖于专业人员，劳动强度大。因此，将工业底片的实物化向数字化转换，是焊缝无损检测技术发展方向。

经检索，现有技术中公开了一种工业胶片数字化成像系统，包括外壳、光学镜头、图像采集模块、冷光源和用于送入工业胶片的送片模块，该装置的不足之处在于，其一次成像对象的尺寸受限于图像采集模块的视野范围，无法适用于大尺寸工业胶片的成像需求；现有技术中还公开了一种工业射线检测底片数字化装置，通过光路反射、进片导向与遮光联动、对滚轮传动底片，解决了装置外形比例失调、底片传动偏斜、底片传动时划伤的问题，该装置的不足之处在于，装置整体的机械结构复杂，且不具有运动反馈与光照条件反馈功能，难以应付滚动摩擦传片过程的打滑以及胶片厚度的不一致性。

经调研，常用工业胶片宽度为80mm，长度为2m，其尺寸的特殊性使得现有产品不具有适用性；此外，由于其尺寸较长，在滚筒式摩擦驱动作用下常伴有不可预知的阻力，传输过程难以将滚轮的圆周运动完全转换为胶片的直线运行，增加了胶片扫描数字化成像的难度，甚至会引起成像畸变；此外，同一张工业X光胶片厚度还会存在较大的差异性，使得所保存数字化图片的对比度无法保证一致。因此，一种适用于工业X光胶片使用的数字化成像装置在管道焊接质量无损检测行业是必要的。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种工业X光胶片数字化成像装置，满足工业X光胶片数字化成像的要求，并提高图像匹配和拼接的鲁棒性。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种工业X光胶片数字化成像装置，包括：

测试台，所述测试台上设有两个用于限制工业X光胶片上下运动以及左右运动的胶片导槽；

滚轮驱动模块，安装于所述测试台上，并驱动工业X光胶片沿着所述胶片导槽前后运动；

测速反馈模块，位于工业X光胶片的上方，包括伸缩电机、用于给工业X光胶片标记的打标装置和用于检测工业X光胶片上标记记号的光电开关，所述打标装置与所述伸缩电机固定连接；

成像模块，位于所述测试台上，用于采集工业X光胶片的图像；

自动控制模块，包括计算机、微处理器、第一驱动源和第二驱动源，所述计算机与所述微处理器连接，所述微处理器与所述成像模块、滚轮驱动模块、所述第一驱动源、所述第二驱动源和所述光电开关连接，所述第一驱动源与所述滚轮驱动模块连接，所述第二驱动源与所述伸缩电机连接，所述成像模块采集的图像传递给所述计算机，所述微处理器根据所述计算机传递的信号分别控制第一驱动源和第二驱动源，以分别控制工业X光胶片前后运动的速度以及所述打标装置的标记频率，所述微处理器根据滚轮驱动模块和光电开关的信号，控制成像模块进行图像采集。

优选地，所述成像模块包括工业相机、镜头、光源和第二支架；所述第二支架固定安装于所述测试台上，所述工业相机和所述镜头均安装于所述第二支架上，并位于工业X光胶片的正上方，所述光源用于为工业X光胶片提供背光。

优选地，所述自动控制模块还包括光源控制器，所述光源控制器与所述计算机连接，所述计算机根据所述成像模块采集的图像的亮度信息通过所述光源控制器调整所述光源的光照亮度。

优选地，两个所述胶片导槽相对设置，所述胶片导槽包括从上至下依次连接的上板、中间板和下板，所述中间板的宽度小于所述上板和所述下板的宽度，使得所述上板与所述下板之间设有用于容纳工业X光胶片的空间。

优选地，所述打标装置为两个带有可擦拭黄色颜料的圆筒，两个所述圆筒分别对应工业X光胶片的两侧边。

优选地，所述滚轮驱动模块包括两个胶辊组、固定架、旋转电机和编码器，所述固定架安装于所述测试台上，两个所述胶辊组均平行安装于所述固定架上，所述胶辊组包括设置于测试台上方的上胶辊和设置于测试台下方的下胶辊，所述上胶辊和下胶辊两端的外侧面均设有圆环，所述下胶辊的圆环上沿与所述测试台的表面齐平，所述上胶辊的圆环外侧紧靠下胶辊的圆环；

所述旋转电机用于驱动其中一个所述胶辊组转动，两个所述胶辊组通过传送机构连接，使得另一个所述胶辊组同步转动，所述编码器用于测量其中一个所述胶辊组的转动频率。

优选地，所述胶辊和下胶辊的两端轴均通过轴承套和滑槽与所述固定架连接，在滑槽的顶端与所述固定架之间设有弹性元件。

优选地，所述传动机构包括同步带和同步带轮，两个所述下胶辊的同一端轴上均设有一个所述同步带轮，所述同步带连接两个所述同步带轮。

本发明的有益效果：

1)本发明引入了运动反馈机制，将胶辊旋转速度和工业X光胶片直线运行速度结合分析的方法，向成像模块发送图像采集外触发命令，提高了图像匹配和拼接的鲁棒性。

2)采用机器视觉技术和滚筒式的传动方式，可满足工业X光胶片数字化成像的要求，有利于推进管道焊接质量无损检测行业的发展。

3)本发明中计算机根据所述成像模块采集的图像的亮度信息通过所述光源控制器调整所述光源的光照亮度，从而引入了光源亮度负反馈，克服了工业X光胶片厚度不一致所引起的成像对比度问题。

附图说明

图1为根据本发明实施例的一种工业X光胶片数字化成像装置的结构示意图。

图2为根据本发明实施例的测试台的结构示意图。

图3为根据本发明实施例的胶片导槽的结构示意图。

图4为根据本发明实施例的滚轮驱动模块的结构示意图。

图5为根据本发明实施例的测速反馈模块的结构示意图。

图6为根据本发明实施例的成像模块的结构示意图。

图7为根据本发明实施例的控制系统电气连接图。

附图标记：

1.平板架；1-1.平板；1-2.导槽；1-2-1.上板；1-2-2.中间板；1-2-3.下板；2.滚动驱动模块；2-1.上胶辊；2-2.下胶辊；2-3.固定架；2-4.滑槽；2-5.旋转电机；2-6.编码器；2-7.联轴器；2-8.同步带；2-9.同步带轮；3.测速反馈模块；3-1.伸缩电机；3-2.打标装置；3-3.光电开光；3-4.第一支架；4.成像模块；4-1.工业相机；4-2.镜头；4-3.光源；4-4.第二支架。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的一种工业X光胶片数字化成像装置。

请参阅1至图7，根据本发明实施例的一种工业X光胶片数字化成像装置，包括测试台1、滚轮驱动模块2、测速反馈模块3、成像模块4和自动控制模块。

如图2所示，测试台1包括平板1-1和胶片导槽1-2，如图3所示，胶片导槽1-2用于限定工业X光胶片的活动空间，使工业X光胶片在滚轮驱动模块2的驱动下平整的向前传输，两个胶片导槽1-2左右对称分布，胶片导槽1-2包含有上板1-2-1、中间板1-2-2和下板1-2-3，其硬度应小于胶片材质，上板1-2-1用于限定X光胶片的纵向运动，为减小摩擦所引起的X光胶片损伤，左右两侧上板之间的间隔距离为5-7.5mm；所述中间板1-2-2用于限定X光胶片的横向运动，左右两侧中间板之间的间隔距离为8-9mm；所述下板1-2-3用于支撑X光胶片，避免胶片在平板上的摩擦，左右两侧下板之间的间隔距离为4-7.5mm。

平板1-1为支撑板，作为装置的整体支架，分布有滚轮孔、光源孔及螺纹孔，滚轮孔用于将下胶辊2-2上沿与平板上端面齐平，其开孔尺寸需大于下胶辊2-2的尺寸；光源孔用于使光源4-3穿过平板，为后端成像提供光照条件，其开孔尺寸大于光源平面，所述螺纹孔用于固定滚轮驱动模块2、测速反馈模块3和成像模块4。

如图4所示，滚轮驱动模块2包括两个胶辊组、轴承套、固定架2-3、滑槽2-4、旋转电机2-5、编码器2-6、联轴器2-7、同步带2-8和同步带轮2-9，固定架2-3是滚轮驱动模块2的机械支架，安装于测试台1上，胶辊组中包括上下对称布置的上胶辊2-1和下胶辊2-2，上胶辊2-1和下胶辊2-2结构相同，两端的外侧面均设有圆环，圆环材质为橡胶，上胶辊2-1和下胶辊2-2的两端轴均通过轴承套和滑槽2-4与固定架2-3连接，在滑槽2-4的顶端与固定架2-3之间设有弹性元件，以满足不同厚度工业X光胶片和不同的摩擦力选择的需求。两个下胶辊2-2中的其中一个通过联轴器2-7与旋转电机2-5连接，另一个通过联轴器2-7与编码器2-6连接，以实现下胶辊2-1的转动驱动及转动反馈，同步带2-8和同步带轮2-9组成同步机构，将两个下胶辊2-2连接，以实现转动的同步性。

如图5所示，测速反馈模块3位于工业X光胶片的上方，并位于两个胶辊组之间，包括伸缩电机3-1、打标装置3-2、光电开关3-3及第一支架3-4；伸缩电机3-1按照一定频率上下运动，打标装置3-2为两个带有可擦拭黄色颜料的圆筒，两个圆筒分别对应工业X光胶片的两侧边。打标装置3-2与伸缩电机3-1相固定，在X光胶片上印下可擦拭黄色圆形颜料；光电开关3-3用于检测打标装置所预留的黄色记号，第一支架3-4是测速反馈模块3的机械装置机架，并与固定架2-3相连接。

如图6所示，成像模块4包括工业相机4-1、镜头4-2、光源4-3和第二支架4-4；工业相机4-1和镜头4-2搭配使用，并固定于光源孔的正上方，其视野范围需覆盖整个光源4-3区域；光源4-3为X光胶片成像提供背光，并贴合于平板1-1，第二支架4-4用于将成像模块4固定于测试台1。

如图7所示，自动控制模块包括计算机、光源控制器、微处理器、第一驱动源和第二驱动源，计算机与工业相机通过USB接口相连，完成工业相机参数的配置和图像的实时采集、处理及保存；光源控制器通过串口与计算机相连，计算机根据所采集X光胶片图像的亮度信息调整光照亮度；光源控制器与光源相连，实现对光源的亮度调节；微处理器与计算机通过串口相连，计算机向微处理器发送电机转速信息；微处理器通过I/O口与第一驱动源相连，通过调节脉冲输出频率控制旋转电机2-5的转速；微处理器通过I/O口与第二驱动源相连，通过输出电平信号及频率控制伸缩电机3-1的运动，微处理器与编码器通过I/O口相连，实时反馈旋转电机2-5的转动频率；微处理器与光电开关3-3通过I/O口相连，用于检测标记信号，并根据两相邻标记间的距离间隔和信号响应间隔计算X光胶片的实时在线运动速度；微处理器通过I/O口与工业相机外触发口连接，微处理器综合编码器2-6和光电开关3-3的信号，将胶辊旋转速度和工业X光胶片直线运行速度结合分析，并向工业相机4-1发送图像采集信号，防止由局部打滑引起的图像误匹配。

根据本发明实施例的一种工业X光胶片数字化成像装置，在出厂前采用标准标定板对工业相机4-1进行标定，校正镜头4-2的畸变，以及获取工业相机4-1的内、外参数；并采用标准黑度校准标准样片进行黑度校准，即不同黑度条件下对应的工业相机4-1及光源控制器参数。

在使用过程中，包括以下步骤：

(1)通过上位机软件设置旋转电机2-5的速度，并通过串口通讯方式发送至微处理器5-3；

(2)将待检X射线胶片人工插入导槽1-2，推送至胶辊位置，并由滚动驱动模块2将X射线胶片沿着导槽1-2限制空间向前推送；

(3)微处理器根据编码器2-6、测速反馈模块3信号及旋转电机2-5速度，通过I/O口向工业相机4-1发送外触发信号；

(4)计算机5-1接收工业相机4-1实时采集的图像信息，根据步骤(1)的相机标定参数实时校正图像，并通过数字图像处理方法进行图像的匹配及拼接；

(5)计算机5-1接收工业相机4-1实时采集的图像信息，根据步骤(2)的黑度校正信息以及所采集图像的灰度值，通过串口通讯方式调整工业相机4-1及光源控制器参数；

(6)重复步骤(2)～步骤(5)，直至整张工业X射线胶片扫描完成；

(9)通过上位机软件停止扫描过程，并将扫描过程的图像进行保存。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种工业X光胶片数字化成像装置，其特征在于，包括：

测试台(1)，所述测试台(1)上设有两个用于限制工业X光胶片上下运动以及左右运动的胶片导槽(1-2)；

滚轮驱动模块(2)，安装于所述测试台(1)上，并驱动工业X光胶片沿着所述胶片导槽(1-2)前后运动；

测速反馈模块(3)，位于工业X光胶片的上方，包括伸缩电机(3-1)、用于给工业X光胶片标记的打标装置(3-2)和用于检测工业X光胶片上标记记号的光电开关(3-3)，所述打标装置(3-2)与所述伸缩电机(3-1)固定连接；

成像模块(4)，位于所述测试台(1)上，用于采集工业X光胶片的图像，所述成像模块(4)包括工业相机(4-1)、镜头(4-2)、光源(4-3)和第二支架(4-4)；所述第二支架(4-4)固定安装于所述测试台(1)上，所述工业相机(4-1)和所述镜头(4-2)均安装于所述第二支架(4-4)上，并位于工业X光胶片的正上方，所述光源(4-3)用于为工业X光胶片提供背光；

自动控制模块(5)，包括计算机、微处理器、第一驱动源、光源控制器和第二驱动源，所述计算机与所述微处理器连接，所述微处理器与所述成像模块(4)、滚轮驱动模块(2)、所述第一驱动源、所述第二驱动源和所述光电开关(3-3)连接，所述第一驱动源与所述滚轮驱动模块(2)连接，所述第二驱动源与所述伸缩电机(3-1)连接，所述成像模块(4)采集的图像传递给所述计算机，所述微处理器根据所述计算机传递的信号分别控制第一驱动源和第二驱动源，以分别控制工业X光胶片前后运动的速度以及所述打标装置(3-2)的标记频率，所述微处理器根据滚轮驱动模块(2)和光电开关(3-3)的信号，控制成像模块(4)进行图像采集，所述光源控制器与所述计算机连接，所述计算机根据所述成像模块(4)采集的图像的亮度信息通过所述光源控制器调整所述光源(4-3)的光照亮度。

2.根据权利要求1所述的工业X光胶片数字化成像装置，其特征在于，两个所述胶片导槽(1-2)相对设置，所述胶片导槽(1-2)包括从上至下依次连接的上板(1-2-1)、中间板(1-2-2)和下板(1-2-3)，所述中间板(1-2-2)的宽度小于所述上板(1-2-1)和所述下板(1-2-3)的宽度，使得所述上板(1-2-1)与所述下板(1-2-3)之间设有用于容纳工业X光胶片的空间。

3.根据权利要求1所述的工业X光胶片数字化成像装置，其特征在于，所述滚轮驱动模块(2)包括两个胶辊组、固定架(2-3)、旋转电机(2-5)和编码器(2-6)，所述固定架(2-3)安装于所述测试台(1)上，两个所述胶辊组均平行安装于所述固定架(2-3)上，所述胶辊组包括设置于测试台上方的上胶辊(2-1)和设置于测试台下方的下胶辊(2-2)，所述上胶辊(2-1)和下胶辊(2-2)两端的外侧面均设有圆环，所述下胶辊(2-2)的圆环上沿与所述测试台(1)的表面齐平，所述上胶辊(2-1)的圆环外侧紧靠下胶辊(2-2)的圆环；

所述旋转电机(2-5)用于驱动其中一个所述胶辊组转动，两个所述胶辊组通过传送机构连接，使得另一个所述胶辊组同步转动，所述编码器(2-6)用于测量其中一个所述胶辊组的转动频率。

4.根据权利要求3所述的工业X光胶片数字化成像装置，其特征在于，所述上胶辊(2-1)和下胶辊(2-2)的两端轴均通过轴承套和滑槽(2-4)与所述固定架(2-3)连接，在滑槽(2-4)的顶端与所述固定架(2-3)之间设有弹性元件。

5.根据权利要求3所述的工业X光胶片数字化成像装置，其特征在于，所述传送机构包括同步带(2-8)和同步带轮(2-9)，两个所述下胶辊的同一端轴上均设有一个所述同步带轮(2-9)，所述同步带(2-8)连接两个所述同步带轮(2-9)。

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