CN203838081U - X射线工业dr/ct卧式自动无损检测系统及其卡具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及X射线工业DR/CT卧式自动无损检测系统及其卡具。一种X射线工业DR/CT卧式无损检测系统，包括：加速器组件，其包括产生所述X射线的加速器、加速器平台和加速器床身；所述加速器平台在其上布置有所述加速器并且能够沿所述加速器床身平移。探测器组件包括探测器、探测器平台和探测器床身；所述探测器平台在其上布置有所述探测器并且能够沿所述探测器床身随所述加速器平台同步平移。保持被检工件的被检工件保持装置定位在所述加速器组件与所述探测器组件之间，使得所述加速器能够沿所述被检工件的长度方向进行DR/CT扫描。所述被检工件的所述长度方向大体平行于地面。本实用新型还涉及一种用于工业DR/CT卧式无损检测系统的卡具，以及一种X射线工业DR和CT卧式自动无损检测方法。

Description

X射线工业DR/CT卧式自动无损检测系统及其卡具

技术领域

本实用新型涉及X射线无损检测，尤其涉及一种用于X 射线工业DR/CT卧式自动无损检测系统及其卡具。

背景技术

这里提供的背景技术描述用于总体上介绍本实用新型的背景。当前所署名实用新型人的在本背景技术部分中所描述的程度上的工作，以及本描述中在申请时不构成现有技术的各方面，既非明示也非默示地被承认为与本实用新型相抵触的现有技术。

X射线工业DR/CT无损检测是现代工业生产中质量检测、质量控制、质量保证的重要手段，广泛应用在航天、航空、兵器、铁路系统、汽车、石油、重型机械制造等领域。如用于摇枕、侧架、辙叉、航空发动机、焊接件、铝镁合金铸件、各种铸钢阀门、泵体、岩芯、涡轮叶片等，以确定其内部缺陷，如夹渣、裂纹、气孔、缩松、缩孔、未焊透、未融合等体积性缺陷。

X射线工业DR/CT无损检测系统是以辐射成像技术为核心，将X射线源系统、探测器系统、重建检查系统、扫描控制系统、扫描装置（机械）系统、土建系统、辐射防护系统等集于一体的无损检测系统。射线源（例如加速器）产生的X射线在机械系统的限制下，形成扇形X射线束。X射线束穿透被检工件后发生衰减，不同的衰减程度反映了被检工件内部信息。探测器及重建检查系统接收衰减X射线束并将其转换为数字信号产生图像。DR扫描是通过加速器与探测器的同步平移扫描被检工件获取整体投影数据，然后对获取的投影数据进行处理、重建，便能够获得被检工件的透射图像（DR）。CT扫描是通过加速器与探测器的同步平移到工件确定位置扫描旋转被检工件，从多个角度获取投影数据，然后对获取的投影数据进行处理、重建，便能够获得被检工件的断层图像（CT）。

目前，国内外的X射线工业DR/CT检测系统普遍采用立式结构布置，这存在如下的不足：1）立式结构布置检测效率低，使用手动装载工件浪费大量时间，无法实现大规模工业生产的X射线无损检测。2）不适应较长工件的安装，较长的工件（如铁路系统的辙叉）在竖起做DR/CT检验时，如果单独使用底部装载（固定），重心较高，装载不稳，不能满足DR/CT检验对机械精度的要求；而如果使用框架式工装载具，卡具进入检测范围，影响检测质量。3）在检测较高的工件时，成本较高。由于厂房的高度必须高于被检工件，厂房的土建成本很高。由于机械系统承载X射线源系统、探测器系统的立柱较高，而检测系统对机械加工精度要求不变，机械成本较高。4）检测大厅既是工件装载工位，又是X射线扫描的工位。在完成工件扫描后，操作人员由于担心X射线辐射及其产生的臭氧等，而长时间不能进入检测大厅更换被检工件。因此，即降低检测效率，又使操作人员产生心理压力。

因此，本实用新型的目的是为了克服现有立式布置的X射线工业DR/CT检测系统的上述缺点，提供一种X射线工业DR/CT卧式自动无损检测系统。通过使用卧式布置，降低了对厂房高度的要求，从而降低了土建成本；而且由于使用卧式布置，检测床身、X射线源床身、探测器床身可以分段加工，还降低了机械成本。

实用新型内容

本概要提供用于以简化形式介绍本实用新型构思的选择，这些构思在下面的详细说明中将进一步描述。本概要不旨在辨识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用作在确定所要求保护主题的范围时的帮助。

根据本实用新型的一个方面，提供一种X射线工业DR/CT卧式无损检测系统，包括：

加速器组件，其包括产生所述X射线的加速器、加速器平台和加速器床身；所述加速器平台在其上布置有所述加速器并且能够沿所述加速器床身平移；

探测器组件，其包括探测器、探测器平台和探测器床身；所述探测器平台在其上布置有所述探测器并且能够沿所述探测器床身随所述加速器平台同步平移；和

保持被检工件的被检工件保持装置，其定位在所述加速器组件与所述探测器组件之间，使得所述加速器能够沿所述被检工件的长度方向进行DR/CT扫描；

其中，所述被检工件的所述长度方向大体平行于地面。

根据本实用新型的另一方面，所述被检工件保持装置设置成使得所述被检工件能够关于其长度方向旋转第一角度。

根据本实用新型的另一方面，所述第一角度为90°。

根据本实用新型的另一方面，所述加速器组件、所述探测器组件和所述被检工件保持装置固定在由防护墙围封的检测大厅内。

根据本实用新型的另一方面，所述被检工件保持装置包括被检工件滑台和滑台床身，所述被检工件滑台通过直线导轨副与所述滑台床身连接并能够沿所述滑台床身进行直线移动，其中所述加速器组件和所述探测器组件固定在由防护墙围封的检测大厅内，而所述滑台床身从所述检测大厅外延伸到所述检测大厅内。

根据本实用新型的另一方面，所述被检工件滑台设置有用于装卡被检工件的一组或两组卡具。

根据本实用新型的另一方面，在所述检测大厅的一侧布置所述被检工件滑台。

根据本实用新型的另一方面，在所述检测大厅的两侧对称布置所述被检工件滑台。

根据本实用新型的另一方面，所述被检工件滑台中还设置有偏摆装置，使得被检工件在水平面内能够偏摆第二角度。

根据本实用新型的另一方面，所述第二角度在-12°到12°的范围内。

根据本实用新型的另一方面，所述直线导轨副由伺服电机驱动齿轮齿条进行所述直线运动。

根据本实用新型的另一方面，所述直线导轨副由伺服电机驱动丝杠导轨副进行所述直线运动。

根据本实用新型的另一方面，所述卡具包括旋转支撑架和辅助支撑架，所述旋转支撑架固定在所述被检工件滑台上，所述辅助支撑架沿所述被检工件滑台能够平移，所述旋转支撑架和辅助支撑架配合能够固定地保持不同长度的被检工件。

根据本实用新型的另一方面，所述旋转支撑架和辅助支撑架上还设置有支架，并安装有压紧油缸，所述压紧油缸上安装有定位块，其中，在所述被检工件被安放在所述支架上后，所述压紧油缸能够推动所述定位块以压紧所述被检工件，从而自动完成被检工件定位。

根据本实用新型的另一方面，所述卡具还包括位于所述旋转支撑架和所述辅助支撑架之间的中心架，所述中心架在所述被检工件滑台上可移动，其中，所述旋转支撑架、辅助支撑架以及中心架配合以较小的下挠变形地固定地保持所述被检工件，从而满足检测要求。

根据本实用新型的另一方面，所述中心架为可打开的两半式圆环，其中上半圆环能够打开以装入所述被检工件，并且所述圆环能够闭合以保持所述被检工件。

根据本实用新型的又一方面，提供一种用于工业DR/CT卧式无损检测系统的卡具，其中所述检测系统具有被检工件滑台，所述卡具包括旋转支撑架和辅助支撑架，所述旋转支撑架固定在所述被检工件滑台上，所述辅助支撑架沿所述被检工件滑台能够平移，所述旋转支撑架和辅助支撑架配合成能够固定地保持不同长度的被检工件。

根据本实用新型的再一方面，提供一种X射线工业DR卧式自动无损检测方法，包括步骤：

a） 在检测大厅外的工件装卸工位将工件水平地装载到工件保持装置上；

b） 开启所述检测大厅的防护门，以将工件保持装置进入到所述检测大厅内；

c） 关闭所述防护门；

d） 将水平地布置在所述检测大厅内的加速器组件和探测器组件同步平移，同时沿工件的长度方向进行DR扫描；其中，加速器组件发射出X射线；

e） 使工件绕其长度方向旋转一角度；

f） 使所述加速器组件和所述探测器组件与步骤d）相反方向同步平移，并同时对所述工件进行DR扫描；

g） 停止X射线出束，并打开所述防护门，将工件保持装置退出所述检测大厅。

根据本实用新型的另一方面，所述角度为90°。

根据本实用新型的再一方面，提供一种X射线工业CT卧式自动无损检测方法，包括步骤：

a） 在检测大厅外的工件装卸工位将工件水平地装载到工件保持装置上；

b） 开启所述检测大厅的防护门，以将工件保持装置进入到所述检测大厅内；

c） 关闭所述防护门；

d） 使所述工件绕其长度方向旋转，并同时将水平地布置在所述检测大厅内的加速器组件和探测器组件平移到确定的检测位置后加速器出束，对沿工件的长度方向确定的检测位置进行CT扫描；其中，加速器组件发射出X射线；

e） 停止X射线出束，并打开所述防护门，将所述工件保持装置退出所述检测大厅。

附图说明

在实施例的以下详细描述中仅通过示例方式呈现其它特征、优点和细节，详细描述参考附图，在附图中：

图1是根据本实用新型原理的X射线工业DR/CT卧式自动无损检测系统的侧视示意图。

图2是根据本实用新型原理的检测系统的俯视示意图。

图3是用于检测系统的自动卡具的示意图。

图4（A）-（C）是用于检测系统的手动卡具的示意图。

图5是用于图4的卡具的中心架的示意图。

附图标记列表

1加速器  2加速器平台  3加速器床身  4上滑台  5下滑台 

6滑台床身  7探测器  8探测器平台  9探测器床身  11被检工件

12滑台B  13防护门  14工位四  15工位三 16防护墙  17工位二

18滑台A  19工位一  20辅助支撑架  21旋转支撑架 22压紧油缸

23支架  24 定位块  25工件偏摆装置  26 滑台  27中心架

28 可更换支架  31上半支撑环  32下半支撑  33压紧螺钉

34 径向定位轮组  35 轴向定位轮组。

具体实施方式

下面的描述本质上仅是示范性的并且不旨在限制本实用新型、应用或使用。此外，无意于受到在前面的技术领域、背景技术和实用新型内容或下面的详细描述中所呈现的任何明示或默示理论的限制。应当理解在整个附图中，相应的参考标记标识相似或相应的部件或特征。

现在将会进一步进行阐述本实用新型。在下面的段落中，更详细地限定本实用新型的不同方面。除非明显地相反指示，如此限定的每一方面可与任何其他（多个）方面进行结合。特别地，指示为优选或有利的任何特征可与指示为优选或有利的任何其它（多个）特征相结合。

现在参考图1和图2，示出了根据本实用新型原理的X射线工业DR/CT卧式自动无损检测系统。所述检测系统包括：加速器组件，其包括产生X射线的加速器1、加速器平台2和加速器床身3；其中，加速器平台3在其上布置有所述加速器1并且能够沿加速器床身3平移；探测器组件，包括探测器7、探测器平台8和探测器床身9；探测器平台8在其上布置有所述探测器7并且能够沿探测器床身9平移；和保持被检工件的被检工件保持装置，其定位在加速器组件与探测器组件之间，使得加速器1能够沿被检工件的长度方向进行DR/CT扫描。根据本实用新型原理，来自加速器1的X射线扇束大体上垂直于地面，被检工件水平地保持在被检工件保持装置中，使得被检工件的长度方向大体平行于地面，从而形成卧式布置的检测系统。

被检工件保持装置包括被检工件滑台（其在图1中被示意性地示出为包括上滑台4和下滑台5）和滑台床身6，其中，被检工件滑台通过直线导轨副与滑台床身6连接并能够沿滑台床身6进行直线移动。如由本领域技术人员所明白，直线导轨副可由伺服电机驱动齿轮齿条来实现直线运动，或者可由伺服电机驱动丝杠导轨副来实现直线运动。

如图2所示，加速器组件和探测器组件固定地布置在由防护墙16围封的检测大厅内，其中检测大厅的两侧设置有防护门13，以在进行DR/CT扫描时通过关闭防护门13而防止射线从检测大厅内辐射到外界环境。滑台床身6在检测大厅外从其两侧延伸到检测大厅内，使得能够分别通过滑台A 18、滑台B 12将被检工件从布置在检测大厅两侧的工位（图2示例性地示出了工位一 19 、工位二 17、工位三 15和工位四 14）运输到检测大厅内进行DR/CT扫描。

下面分别描述根据本实用新型原理的DR和CT扫描的工艺流程。

表一示出了根据本实用新型原理的DR扫描的工艺流程。

初始状态时，滑台A、B均在检测大厅外，滑台B装卡工件后首先进入大厅开始检测，随后进入循环操作：滑台B出束检测过程中，滑台A在装卸位安装工件——滑台B完成检测——双侧辐射防护门开启——滑台B退出，滑台A同时进入检测大厅——防护门关闭——滑台A出束检测，同时滑台B在装卸位卸载工件并安装新工件，重复上述动作形成流水线型DR扫描工艺流程。

其中，每个滑台A、B在检测大厅内出束检测的过程包括：加速器出束、加速器和探测器平移，完成一个角度的DR扫描，工件绕装载其的轴线（大体平行于工件长度方向）旋转90°，加速器和探测器反向平移，完成另一个角度的DR扫描，停止出束。如本领域技术人员所明白的，可根据需要选择任意扫描角度进行DR扫描。

CT扫描与DR扫描基本相同，只是需要的检测动作略有不同。表二示出了根据本实用新型原理的CT扫描的工艺流程。

本领域技术人员将明白的是，根据需要，可仅在检测大厅一侧设置滑台（例如仅滑台A或仅滑台B），相应地，仅在检测大厅相应一侧设置防护门。本领域技术人员还将明白，在这种情况下，表一和表二中的DR/CT工艺流程中的仅滑台A或仅滑台B的工序被使用。

如图2所示，在检测大厅的每一侧均设置有两个工位，从而能使用如图3所示的自动卡具（后文将详细描述）分别将两个工件夹装到被检工件保持装置中以备扫描检测，这在检测长度在大约2-4米的较短工件例如铁路系统的摇枕、侧架时特别有利，能够提高检测的效率。然而，本领域技术人员将意识到的是，也可以替代地仅设置一个工位，以便使用如图4所示的手动卡具（后文将详细描述）检测例如长度在大约5-6米、大约7-9米的较长工件，例如铁路系统的各种辙叉。

为了能够在不增加加速器剂量的情况下，使X射线可以穿透被检工件，从而减少加速器与土建成本，有利地是，在被检工件滑台中设置偏摆装置25（参见图3），使得被检工件能够在水平面内偏摆一定角度（参见图2），例如-12°到12°。这对于具有较厚筋板部分的被检工件来说尤其有利，因为在工件偏摆一角度后改变了X射线需要穿透的厚度，从而可以在不增加加速器剂量的情况下穿透被检工件，进而满足DR和CT扫描的检测要求。

现在参考图3，示出了用于根据本实用新型原理的检测系统的卡具。这里同时示出了两组卡具，本领域技术人员显见的是，可以根据需要仅使用其中的一组。所述卡具包括旋转支撑架21和辅助支撑架20，旋转支撑架21固定在被检工件滑台例如上滑台4上，辅助支撑架20可以沿上滑台4平移，以适应被检工件的长度。支撑架20,21上设置有支架23，并且安装有压紧油缸22，压紧油缸22安装有定位块，在被检工件安放在支架上后，压紧油缸22推动定位块压紧被检工件，从而自动完成被检工件定位。

当检测较长工件例如长度为5-10米的工件时，如果只采用旋转支撑架21和辅助支撑架20两点固定工件，则由于工件在自重的作用会产生下挠变形，这样高度方向变形和宽度方向变形不能满足无损检测的机械精度要求（图4（A）所示）。图4（B）示出了用于根据本实用新型原理的检测系统的另一卡具，其与图3的卡具相类似，但额外地在位于所述旋转支撑架和所述辅助支撑架之间设置有中心架27（如下将详细地描述）。旋转支撑架21固定在所述被检工件滑台上，辅助支撑架20和中心架27在被检工件滑台上可移动。被检工件先由人工安装在支撑架20,21上的支架以及中心架27上，压紧油缸22推动定位块压紧被检工件，然后调整中心架27的位置以减小工件的下挠变形，进而完成被检工件的定位。本领域技术人员将明白，由两点支撑工件改变为三点支撑工件，能够减小被检工件由于在旋转时中间部分的下挠变形，从而满足DR/CT扫描检测的机械精度要求。

此外，对于某些较长工件例如长度在大约5-6米的工件，也可以只采用旋转支撑架21和中心架27的两点支撑的工件固定方式，即旋转支撑架一端固定，中心架一端开放（如图4（C）所示）。

图5是示出中心架27的示意图。中心架27为可打开的圆环，包括上半支撑环31和下半支撑环32，其由定位装置安装在可更换支架28上。打开上半支撑环31可以将工件吊装到位，闭合圆环使用压紧螺钉33将工件卡紧。在下半支撑环32的两侧对称位置安装径向定位轮组34和轴向定位轮组35，以分别在圆环的内壁、侧壁上限制圆环在轴向与径向的跳动，从而满足工业无损检测的机械精度要求。

此外，本领域技术人员还将明白的是，对于检测较长工件、检测效率要求不高的情况下，被检工件不采用滑台进出检测大厅的形式，而是使被检工件定位装置在检测大厅中固定地布置在加速器组件与探测器组件之间，此时，可以不设置偏摆装置，以降低相应的成本。这样，被检工件的装载和卸载均在检测大厅内完成，而不是如图2所示那样被检工件的装载和卸载均在检测大厅外完成。

虽然在前面的详细描述中描述了至少一个示范性实施例，但是应当明白存在大量的变形。还应当明白在此描述的一个示范性实施例或多个示范性实施例仅仅是例子，并不旨在以任何方式限制本实用新型的范围、适用性或构造。相反，前面的详细描述将为本领域技术人员提供方便的指引以实施一个示范性实施例或多个示范性实施例。应当理解在不偏离由所附权利要求及其合法等同方案阐明的本实用新型范围的情况下可以对元件的功能和排列做出各种变化。

Claims (20)

1.一种X射线工业DR/CT卧式无损检测系统，包括：

加速器组件，其包括产生所述X射线的加速器、加速器平台和加速器床身；所述加速器平台在其上布置有所述加速器并且能够沿所述加速器床身平移；

探测器组件，其包括探测器、探测器平台和探测器床身；所述探测器平台在其上布置有所述探测器并且能够沿所述探测器床身随所述加速器平台同步平移；和

保持被检工件的被检工件保持装置，其定位在所述加速器组件与所述探测器组件之间，使得所述加速器能够沿所述被检工件的长度方向进行DR/CT扫描；

其中，所述被检工件的所述长度方向平行于地面。

2.如权利要求1所述的X射线工业DR/CT卧式无损检测系统，其特征在于，所述被检工件保持装置设置成使得所述被检工件能够关于其长度方向旋转第一角度。

3.如权利要求2所述的X射线工业DR/CT卧式无损检测系统，其特征在于，所述第一角度为90°。

4.如权利要求1-3中任一项所述的X射线工业DR/CT卧式无损检测系统，其特征在于，所述加速器组件、所述探测器组件和所述被检工件保持装置固定在由防护墙围封的检测大厅内。

5.如权利要求1-3中任一项所述的X射线工业DR/CT卧式无损检测系统，其特征在于，所述被检工件保持装置包括被检工件滑台和滑台床身，所述被检工件滑台通过直线导轨副与所述滑台床身连接并能够沿所述滑台床身进行直线移动，其中所述加速器组件和所述探测器组件固定在由防护墙围封的检测大厅内，而所述滑台床身从所述检测大厅外延伸到所述检测大厅内。

6.如权利要求5所述的X射线工业DR/CT卧式无损检测系统，其特征在于，所述被检工件滑台设置有用于装卡被检工件的一组或两组卡具。

7.如权利要求6所述的X射线工业DR/CT卧式无损检测系统，其特征在于，在所述检测大厅的一侧布置所述被检工件滑台。

8.如权利要求6所述的X射线工业DR/CT卧式无损检测系统，其特征在于，在所述检测大厅的两侧对称布置所述被检工件滑台。

9.如权利要求7或8所述的X射线工业DR/CT卧式无损检测系统，其特征在于，所述被检工件滑台中还设置有偏摆装置，使得被检工件在水平面内能够偏摆第二角度。

10.如权利要求9所述的X射线工业DR/CT卧式无损检测系统，其特征在于，所述第二角度在-12°到12°的范围内。

11.如权利要求5所述的X射线工业DR/CT卧式无损检测系统，其特征在于，所述直线导轨副由伺服电机驱动齿轮齿条进行所述直线运动。

12.如权利要求5所述的X射线工业DR/CT卧式无损检测系统，其特征在于，所述直线导轨副由伺服电机驱动丝杠导轨副进行所述直线运动。

13.如权利要求6所述的X射线工业DR/CT卧式无损检测系统，其特征在于，所述卡具包括旋转支撑架和辅助支撑架，所述旋转支撑架固定在所述被检工件滑台上，所述辅助支撑架沿所述被检工件滑台能够平移，所述旋转支撑架和辅助支撑架配合成能够固定地保持不同长度的被检工件。

14.如权利要求13所述的X射线工业DR/CT卧式无损检测系统，其特征在于，所述旋转支撑架和辅助支撑架上还设置有支架，并安装有压紧油缸，所述压紧油缸上安装有定位块，其中，在所述被检工件被安放在所述支架上后，所述压紧油缸能够推动所述定位块以压紧所述被检工件，从而自动完成被检工件定位。

15.如权利要求13所述的X射线工业DR/CT卧式无损检测系统，其特征在于，所述卡具还包括位于所述旋转支撑架和所述辅助支撑架之间的中心架，所述中心架在所述被检工件滑台上可移动，其中，所述旋转支撑架、辅助支撑架以及中心架配合成能够无下挠变形地固定地保持所述被检工件。

16.如权利要求15所述的X射线工业DR/CT卧式无损检测系统，其特征在于，所述中心架为可打开的两半式圆环，其中上半圆环能够打开以装入所述被检工件，并且所述圆环能够闭合以保持所述被检工件。

17.一种用于工业DR/CT卧式无损检测系统的卡具，其中所述检测系统具有被检工件滑台，所述卡具包括旋转支撑架和辅助支撑架，所述旋转支撑架固定在所述被检工件滑台上，所述辅助支撑架沿所述被检工件滑台能够平移，所述旋转支撑架和辅助支撑架配合成能够固定地保持不同长度的被检工件。

18.如权利要求17所述的卡具，其特征在于，所述旋转支撑架和辅助支撑架上还设置有支架，并安装有压紧油缸，所述压紧油缸上安装有定位块，其中，在所述被检工件被安放在所述支架上后，所述压紧油缸能够推动所述定位块以压紧所述被检工件，从而自动完成被检工件定位。

19.如权利要求17所述的卡具，其特征在于，所述卡具还包括位于所述旋转支撑架和所述辅助支撑架之间的中心架，所述中心架在所述被检工件滑台上可移动，其中，所述旋转支撑架、辅助支撑架以及中心架配合成能够无下挠变形地固定地保持所述被检工件。

20.如权利要求19所述的卡具，其特征在于，所述中心架为可打开的两半式圆环，其中上半圆环能够打开以装入所述被检工件，并且所述圆环能够闭合以保持所述被检工件。