CN202471622U - X射线数字平板成像智能检测系统装置 - Google Patents

Abstract

一种X射线数字平板成像检测系统装置，由多轴移动机械臂、摄像扫描定位装置、平板X射线数字成像系统装置及系统控制台构成。通过系统控制台对各信息进行反馈汇总后，发送驱动控制命令，先后驱动摄像扫描定位装置进行系统扫描定位后，再通过系统软件的工件轮廓定位和焊缝位置定位后确定编译自动检测程序，驱动多轴移动机械臂移动承载平板X射线数字成像系统沿着预定轨迹移动，同时X射线成像功能开启，完成各种工件的自动智能检测。本实用新型克服了传统手工拍片和半自动化射线检测方法的缺陷。具有自动化程度高，定位精度高，广域性好，大大提高了检测效率，降低了劳动强度。

Description

X射线数字平板成像智能检测系统装置

技术领域

本实用新型涉及一种X射线检测系统的检测装置，具体说涉及一种X射线数字平板成像系统程序化智能检测系统装置。

背景技术

近年来随着数字科技的不断普及和发展，X射线无损检测技术也需要向自动化，程序化智能化进一步的发展。而现在仍使用传统的手工拍片射线检测方法和半自动化射线检测方法，需要人工大量调整简单的机械装置来进行射线检测，不仅检测效率低，劳动强度大，而且受到简单机械装置的局限和空间广域的局限，无法精确定位工件，无法进行全局检测。

发明内容

针对现有射线检测装置存在的缺陷，本实用新型提出一种检测效率高，劳动强度低，不受空间广域局限，工件定位精确，进行全局检测的X射线数字平板成像智能检测系统装置。

    解决上述技术问题的具体技术措施是：一种X射线数字平板成像智能检测系统装置，包括平板X射线数字成像系统装置、系统控制台、辅助攝像机、射线机传感器、成像板传感器及中心传感器，其特征是：由多轴移动机械臂1、摄像扫描定位装置2、平板X射线数字成像系统装置3和系统控制台4构成，其中多轴移动机械臂1的结构是：X轴横向移动行车装置101安装在房顶上的X轴横向工字钢轨道上， Y轴纵向移动行车装置102安装在X轴横向移动行车装置下面的Y轴纵向工字钢轨道上，在Y轴纵向移动行车装置102的下面装有固定吊架103，在固定吊架103上装有平转轴承机构，在平转轴承机构上装有悬臂旋转机构104，悬臂旋转机构104上装有电机，电机传动轴连接扇齿轮，在悬臂旋转机构104下面安装悬臂横向导向架105，射线机前后移动机构106上装有行走转轮，行走转轮上装有横向移动电机，行走转轮安装在悬臂横向导向架105内的一端，成像板前后移动机构107上装有行走转轮，行走转轮上装有横向移动电机，行走转轮安装在悬臂横向导向架105内的另一端，在射线机前后移动机构106和成像板前后移动机构107下面分别装有成像板升降机构108和射线机升降机构109，在升降机构上装有升降电动机，在升降电动机的下连接杆上分别装有成像板偏摆机构110和射线机偏摆机构111，成像板偏摆机构110和射线机偏摆机构111的中心轴上分别装有偏转电机，在成像板偏摆机构110下面装有成像板固定架113，成像板固定架113上装有平板成像器及辅助摄像机116，在射线机偏摆机构111的下面装有射线机固定架112，射线机固定架112上固定X射线管，射线机固定架112上装有射线机传感器114，在成像板固定架113上装有成像板传感器115，在悬臂横向导向架105中心轴点上装有中心传感器117；其中摄像扫描定位装置2的结构是：X轴横向移动行车装置201安装在房顶上的X轴横向工字钢轨道上，X轴横向移动行车装置上装有伺服电机，在X轴横向移动行车装置下面装有固定连接架202，在固定连接架202纵向平面上装有直线导轨，与直线导轨平行并列安装齿条，在直线导轨上装有Y轴纵向导向移动装置203，在y轴升降导向移动装置203的导轨座上安装微型伺服电机，电机输出轴上安装齿轮，齿轮与齿条咬合，在Y轴纵向导向移动装置203的下方装有俯视扫描摄像机204，在固定连接架202高度方向平面上固定直线导轨，与直线导轨平行并列安装齿条，在直线导轨上装有Z轴升降导向移动装置205，在Z轴升降导向移动装置205的导轨座上安装微型伺服电机，电机输出轴上安装齿轮，齿轮与齿条咬合，在Z轴升降导向移动装置205的上面装有侧视扫描摄像机206。

X轴横向移动行车装置201与多轴移动机械臂1中的X轴横向移动行车装置101结构相同，并可共用同一套装置，安装在房顶上的X轴横向工字钢轨道上。

本实用新型的有益效果：本实用新型克服了传统手工拍片射线检测方法和半自动化射线检测方法检测的各种局限性与缺陷，具有高自动化，定位精度高，广域性好，大大提高了检测效率，降低了劳动强度，是一种程序化的智能化的无损检测装置，推动了无损检测技术的进一步发展。可广泛应用于X射线无损检测领域，具有广阔的发展空间。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中的多轴移动机械臂结构示意图；

图3是图1中的摄像扫描定位装置结构示意图；

图4是图3中的摄像扫描侧向扫描平面图；

图5是图3中的摄像扫描俯视扫描平面图；

图6是图4中的侧向扫描轮廓定位图；

图7是图5中的俯视扫描轮廓定位图；

图8是图4中的侧向扫描焊缝定位图；

图9是图5中的俯视扫描焊缝定位图；

图10是图1中系统控制台硬件控制结构图。

图中：1多轴移动机械臂，2摄像扫描定位装置，3平板X射线数字成像系统装置，4系统控制台，101 X轴横向移动行车装置，102 Y轴纵向移动行车装置，103固定吊架，104悬臂旋转机构，105悬臂横向导向架，106射线机前后移动机构，107成像板前后移动机构，108成像板升降机构，109射线机升降机构，110成像板偏摆机构，111射线机偏摆机构，112射线机固定架，113成像板固定架，114射线机传感器，115 成像板传感器，116辅助摄像机，117中心传感器，,201 X轴横向移动行车装置，202固定连接架，203 Y轴纵向导向移动装置， 204俯视扫描摄像机，205 Z轴升降导向移动装置，206侧视扫描摄像机。

具体实施方式

结合附图说明本实用新型的结构。

一种X射线数字平板成像智能检测系统装置，如图1所示，是由多轴移动机械臂1、摄像扫描定位装置2、平板X射线数字成像系统装置3和系统控制台4四部分构成。通过系统控制台4对各信息进行反馈汇总后，发送驱动控制命令，先后驱动摄像扫描定位装置2进行系统扫描定位后，再通过系统软件的工件轮廓定位和焊缝位置定位后确定编译自动检测程序，驱动多轴移动机械臂1移动承载平板X射线数字成像系统装置3沿着预订轨迹移动，同时X射线成像功能开启，完成各种工件的自动智能检测。

多轴移动机械臂1如图2所示，其结构是：由X轴横向移动行车装置101，Y轴纵向移动行车装置102，固定吊架103，悬臂旋转机构104，悬臂横向导向架105，射线机前后移动机构106，成像板前后移动机构107，成像板升降机构108，射线机升降机构109，成像板偏摆机构110，射线机偏摆机构111，射线机固定架112，成像板固定架113，射线机传感器114，成像板传感器115，辅助摄像机116，中心传感器117构成，其中X轴横向移动行车装置101安装在房顶上的X轴横向工字钢轨道上， Y轴纵向移动行车装置102安装在X轴横向移动行车装置下面的Y轴纵向工字钢轨道上，上述移动行车装置结构与工程上广泛应用的移动行走吊装电动葫芦的行走车结构相似，由车轮及驱动电机构成，属已有技术。在横跨检测室房顶的这两条X轴Y轴轨道上，通过控制系统驱动X，Y轴移动行车沿轨道移动，就可以实现整个检测室内平面布局任意点定位和任意轨迹移动的功能。在Y轴纵向移动行车装置102的下面装有固定吊架103，在固定吊架103上装有平转轴承机构，在平转轴承机构上装有悬臂旋转机构104，悬臂旋转机构104上装有电机，电机传动轴连接扇齿轮，通过上面安装的平转轴承机构导向，用标准的电机驱动扇齿轮咬合传动，可实现下面的悬臂横向导向架105相对于中心轴线W轴进行±360°的旋转。在悬臂旋转机构104下面安装悬臂横向导向架105，射线机前后移动机构106上装有行走转轮，行走转轮上装有横向移动电机，行走转轮安装在悬臂横向导向架105内的一端，成像板前后移动机构107上装有行走转轮，行走转轮上装有横向移动电机，行走转轮安装在悬臂横向导向架105内的另一端，沿导向架方向可前后移动，可实现射线机前后移动机构106和成像板前后移动机构107分别向中心轴线的X1轴和X2轴前后移动，以调节射线机和成像板的焦距位置。在射线机前后移动机构106和成像板前后移动机构107下面分别装有成像板升降机构108和射线机升降机构109，在升降机构上装有升降电动机，可实现成像板沿Z1轴移动和射线管沿Z2轴移动，在升降电动机的下连接杆上分别装有成像板偏摆机构110和射线机偏摆机构111，成像板偏摆机构110和射线机偏摆机构111是标准的机械铰连接结构，在中心轴上分别装有偏转电机，可分别实现成像板和射线管沿W1轴和W2轴转动，完成各自的偏转定位功能。在成像板偏摆机构110下面装有成像板固定架113，成像板固定架113上装有平板成像器及辅助摄像机116，用于对检测过程进行实时的情况监控。在射线机偏摆机构111的下面装有射线机固定架112，射线机固定架112上固定X射线管，射线机固定架112上装有射线机传感器114，在成像板固定架113上装有成像板传感器115，传感器均为测量距离的数字型传感器，用于检测射线机和成像板各自的位置信息并传送给控制中心。在悬臂横向导向架105中心轴点上装有中心传感器117，传感器为测量距离的数字型传感器用以确定转轴的中心位置及相对高度信息，并反馈到控制中心。

摄像扫描定位装置2如图3所示：利用移动系统的精确移动定位技术，使摄像头进行逐行扫描摄像最后合成处理得到标准图像，即形成平面和侧面的坐标定位图。由于采用摄像头逐行扫描的方法，克服了单一或多点摄像头广角成像时图像失真变形无法精确定位的缺陷，使得成像更加清晰定位更加精确，满足了精确坐标定位的需要。其结构是：由X轴横向移动行车装置201，固定连接架202，Y轴纵向导向移动装置203，俯视扫描摄像机204，Z轴升降导向移动装置205，侧视扫描摄像机206构成，其中X轴横向移动行车装置201与多轴移动机械臂1中的X轴横向移动行车装置101相同，并可共用同一套装置，安装在房顶上的X轴横向工字钢轨道上，X轴横向移动行车装置上装有伺服电机，移动行车装置的结构与工程上广泛应用的移动行走吊装电动葫芦的行走车结构相似，由车轮及驱动电机构成。在X轴横向移动行车装置下面装有固定连接架202，在固定连接架202纵向平面上装有直线导轨，与导轨平行并列安装齿条，在直线导轨上装有Y轴纵向导向移动装置203，在y轴升降导向移动装置203的导轨座上安装微型伺服电机，电机输出轴上安装齿轮，齿轮与固定连接架202上的齿条咬合，构成标准的齿轮齿条机械导向传动结构，可沿Y轴纵向精确移动，在Y轴纵向导向移动装置203的下方装有俯视扫描摄像机204，通过在横跨检测室房顶的这两条X轴Y轴轨道上，通过控制系统驱动X，Y轴各自电机转动工作，沿X，Y轨道有序逐行扫描移动，就可以实现带动俯视扫描摄像机204在整个检测室平面布局内进行有序间隔的全局俯视摄像扫描，图5就是整个检测室内的摄像扫描俯视扫描平面图，其中有一个弯头工件及2个圆管状工件。通过此图的X、Y轴坐标便可以精确的定位工件的平面位置，在固定连接架202高度方向平面上固定直线导轨，与导轨平行并列安装齿条，在直线导轨上装有Z轴升降导向移动装置205，在Z轴升降导向移动装置205的导轨座上安装微型伺服电机，电机输出轴上安装齿轮，齿轮与固定连接架202上的齿条咬合，构成标准的齿轮齿条机械导向传动结构。可沿Z轴高度方向精确移动，在Z轴升降导向移动装置205的上面装有侧视扫描摄像机206，通过驱动X轴横向移动行车机构201和Z轴升降导向移动机构205上的X，Z轴各自电机转动工作，沿X，Z轨道有序逐行扫描移动，就可以实现带动侧视扫描摄像机206在整个检测室布局侧面内进行有序间隔的全局侧视摄像扫描。图4就是整个检测室内的摄像扫描侧视扫描平面图，其中显示有一个弯头工件及2个管柱状工件的高度位置坐标。

平板X射线数字成像系统装置3属于成型的已有技术，主要由X射线管和数字平板成像器核心部件构成。平板X射线数字成像系统装置3受系统控制台4控制，开启工作时，X射线管发射出的X射线穿透被检测工件，照在靠近焊缝位置的数字平板成像器上，数字平板成像器将接收到的射线信号转换成图像数字信号，再将信号传输到系统控制台4上，系统控制台4装有专用成像软件，对图像进行内部缺陷判断及存贮等综合处理。

系统控制台4作为智能检测系统的控制中心，采用已有控制系统装置XYD-160型汽车轮毂X射线自动检测系统控制台，其硬件控制结构如图10所示：在系统控制台4的工控机连接装有运动控制卡、操作面板、X射线数字成像系统控制器、传感器接收控制元件、报警提示元件等部件，运动控制卡通过伺服驱动器分别控制多轴移动机械臂X轴伺服电机A、多轴移动机械臂 Y轴伺服电机B、多轴移动机械臂 Z轴伺服电机C、摄像扫描定位装置Y轴伺服电机D、摄像扫描定位装置Z轴伺服电机E转动，从而实现整套装置机械行程动作，操作面板安装一体触摸屏机来实现人机交互控制，传感器接收控制元件由信号采集反馈芯片及位置编码器的元器件构成，报警提示元件由传感器反馈芯片及报警急停接触器等器件组成。

系统控制台4负责整个系统的信息合成反馈、信息处理、程序运算和驱动控制等全部系统控制。可分为驱动反馈控制单元、摄像扫描成像单元、图像定位单元、扫描轨迹程序单元和实时监控保护单元。驱动反馈控制单元是由装各传感器如射线机传感器114、成像板传感器115、中心传感器117反馈回来信息，传送到工控机上的传感器接收控制元件上，结合初始化位置信息及原点坐标信息等，一同提供给系统控制台。系统控制台给出相应的指令到运动控制卡，通过伺服驱动器分别控制多轴移动机械臂X轴伺服电机A等各轴伺服电机运动，从而带动多轴移动机械臂1各机构部件按照程序要求动作，控制摄像扫描定位装置2中的各轴伺服电机运动，实现俯视摄像机和侧视摄像机的X、Y、Z轴扫描移动定位。摄像扫描成像单元是利用系统控制台4中的计算机图像处理系统将摄像扫描定位装置2中的俯视扫描摄像机204和侧视扫描摄像机206在扫描过程中所形成的俯视、侧视图像进行集中的图像处理和数字合成处理，并结合原点坐标信息，将扫描结果形成详细的扫描坐标平面图，如图4、图5所示。图像定位单元通过操作面板的嵌入式一体触摸屏机，在已生成的图4、图5扫描坐标平面图上，将待检测工件的外形轮廓标记出来，如图6、图7所示。将工件与承载平车及其它环境物件区分开来，并提供外形信息给系统控制台4的扫描轨迹程序单元使用。之后在图4、图5的扫描坐标平面图上，将待检测工件的检测位置或焊缝位置标记出来，如图8、图9所示，将具体的检测方向机位置确定，并将信息传给系统控制台4的扫描轨迹程序单元使用。扫描轨迹程序单元的软件平台采用Windows操纵系统，C#语言开发，模块化程序设计，分为自动和手动两个主要画面，采用以太网进行用户与控制系统之间的通讯，接收工件的位置信息、工件轮廓信息、检测焊缝位置信息及坐标轴原点信息，与多轴移动机械臂1的具体位置信息和射线机与成像板的相对位置信息等进行合成处理，编译多轴移动机械臂1各轴机构的运动程序，发送程序命令到驱动反馈控制单元，驱动多轴移动机械臂1调整各机构位置，带动射线管及成像板沿着工件焊缝轨迹运动，同时系统控制台4通过 X射线数字成像系统控制器，开启平板X射线数字成像系统装置3工作，开始射线成像。实时监控保护单元将辅助摄像机116对检测工件的焊缝处实时监控情况信息及射线机传感器114和成像板传感器115的实时位置信息通过报警提示元件反馈到系统控制台4，更好的保护整个系统的工作正常运行。

Claims (1)

1.一种X射线数字平板成像智能检测系统装置，包括平板X射线数字成像系统装置、系统控制台、辅助攝像机、射线机传感器、成像板传感器及中心传感器，其特征是：由多轴移动机械臂（1）、摄像扫描定位装置（2）、平板X射线数字成像系统装置（3）和系统控制台（4）构成，其中多轴移动机械臂（1）的结构是：X轴横向移动行车装置（101）安装在房顶上的X轴横向工字钢轨道上，Y轴纵向移动行车装置（102）安装在X轴横向移动行车装置下面的Y轴纵向工字钢轨道上，在Y轴纵向移动行车装置（102）的下面装有固定吊架（103），在固定吊架（103）上装有平转轴承机构，在平转轴承机构上装有悬臂旋转机构（104），悬臂旋转机构（104）上装有电机，电机传动轴连接扇齿轮，在悬臂旋转机构（104）下面安装悬臂横向导向架（105），射线机前后移动机构（106）上装有行走转轮，行走转轮上装有横向移动电机，行走转轮安装在悬臂横向导向架（105）内的一端，成像板前后移动机构（107）上装有行走转轮，行走转轮上装有横向移动电机，行走转轮安装在悬臂横向导向架（105）内的另一端，在射线机前后移动机构（106）和成像板前后移动机构（107）下面分别装有成像板升降机构（108）和射线机升降机构（109），在升降机构上装有升降电动机，在升降电动机的下连接杆上分别装有成像板偏摆机构（110）和射线机偏摆机构（111），成像板偏摆机构（110）和射线机偏摆机构（111）的中心轴上分别装有偏转电机，在成像板偏摆机构（110）下面装有成像板固定架（113），成像板固定架（113）上装有平板成像器及辅助摄像机（116），在射线机偏摆机构（111）的下面装有射线机固定架（112），射线机固定架（112）上固定X射线管，射线机固定架（112）上装有射线机传感器（114），在成像板固定架（113）上装有成像板传感器（115），在悬臂横向导向架（105）中心轴点上装有中心传感器（117）；其中摄像扫描定位装置（2）的结构是：X轴横向移动行车装置（201）安装在房顶上的X轴横向工字钢轨道上，X轴横向移动行车装置上装有伺服电机，在X轴横向移动行车装置下面装有固定连接架（202），在固定连接架（202）纵向平面上装有直线导轨，与直线导轨平行并列安装齿条，在直线导轨上装有Y轴纵向导向移动装置（203），在移动装置（203）的导轨座上安装微型伺服电机，电机输出轴上安装齿轮，齿轮与齿条咬合，在Y轴纵向导向移动装置（203）的下方装有俯视扫描摄像机（204），在固定连接架（202）高度方向平面上固定直线导轨，与直线导轨平行并列安装齿条，在直线导轨上装有Z轴升降导向移动装置（205），在Z轴升降导向移动装置（205）的导轨座上安装微型伺服电机，电机输出轴上安装齿轮，齿轮与齿条咬合，在Z轴升降导向移动装置（205）的上面装有侧视扫描摄像机（206）。

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