CN215263210U

CN215263210U - 一种数字射线检测装置

Info

Publication number: CN215263210U
Application number: CN202121327116.8U
Authority: CN
Inventors: 王海鹏; 李保磊; 徐圆飞; 司昌楠; 胡艳涛; 张晓杰; 田子夜; 谷柱
Original assignee: Beijing Hangxing Machinery Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Beijing Hangxing Machinery Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2021-06-15
Filing date: 2021-06-15
Publication date: 2021-12-21
Anticipated expiration: 2031-06-15

Abstract

本实用新型涉及一种数字射线检测装置属于射线无损检测领域，解决了现有工件检测系统中运动机构设计复杂，控制难度大、无法实现自动化检测的问题。本申请数字射线检测装置包括射线源、探测器、工件转台、第一机械臂、第二机械臂以及数据采集系统；第一机械臂和第二机械臂放置在工件转台两侧，射线源和探测器分别安装在第一机械臂和第二机械臂上；待测工件安装在工件转台上，工件转台带动工件沿圆周方向运动；数据采集系统用于采集探测器成像数据。该装置通过设置两个机械臂带动射线源和探测器运动，简化了运动机构。降低了运动控制控制难度，能够实现检测的自动化。

Description

一种数字射线检测装置

技术领域

本实用新型涉及数字射线无损检测领域，尤其涉及一种数字射线检测装置。

背景技术

无损检测是工业发展中必不可少的工具，在一定程度上反映了一个国家工业发展水平。X射线检测技术作为一种常规的无损检测方法，其应用于工业领域已有近百年的历史。在早期以及现在的一些工业领域(如军工制造领域)，X射线检测通常以胶片照相为主要检测方法，这种检测方法存在检测周期长、检测效率低、检测费用高、暗室处理废液污染环境等问题，已不适应信息化时代的无损检测发展趋势。目前，数字射线无损检测技术在工业领域已经得到了广泛应用。在确保产品检测质量的前提下，数字射线无损检测技术具有检测速度快、检测成本低、图像易保存、易实现远程分析和诊断等特点，是射线检测发展的方向。采用数字射线无损检测技术可以通过灰度调节、增强、锐化等数字图像处理方法提高图像对比度，提高缺陷的辨识力，进一步采用缺陷识别算法实现缺陷自动筛选、定位、分类，从而实现智能化评片，大大提高了缺陷识别的准确性和评片效率。

目前，数字射线检测方案通常都是将工件放置到载物台上，载物台位于射线管和探测器的中间，从而实现X射线对工件的透照成像。为满足对不同工件尺寸、不同工件位置、不同透照角度、不同放大比的透照要求，需要在射线管、探测器、工件载物台增加多个运动自由度。由于数字射线检测的成像视野受探测器平面大小、射线辐射角度及成像放大比等因素的限制，为了满足对大尺寸工件的全覆盖检测，通常会对射线管和探测器(或工件载物台)增加多个直线运动自由度，从而扩大检测范围。为了满足对工件不同角度的检测，通常会采用工件载物台旋转或射线管探测器旋转(如C形臂)的方案实现。

对于上述通用工件检测系统，为了能够满足对不同工件尺寸、不同工件位置、不同透照角度、不同放大比的透照要求，需要对射线源、探测器、工件载物台增加多个运动自由度，通常需要10个运动自由度左右，对于不同角度的检测，尤其需要对多个旋转轴方向进行多角度检测时，或者需要沿工件表面法向方向检测时，系统机械运动机构将设计的非常复杂，使得运动控制也变得异常复杂，同时基于这种复杂运动机构的检测装置也无法实现自动化检测。

另外，上述通用工件检测系统只能适用于小尺寸工件的检测，当工件尺寸较大时，例如工件为火箭发动机推力室时，无法实现对大尺寸工件的全面检测。

实用新型内容

鉴于上述的分析，为解决现有工件检测系统运动机构复杂、运动控制难度大、无法适用于大尺寸工件检测的问题，本实用新型实施例旨在提供一种数字射线检测装置。

本实施例提供了一种数字射线检测装置，该装置包括射线源、探测器、工件转台、第一机械臂、第二机械臂以及数据采集系统；

第一机械臂和第二机械臂放置在工件转台两侧，射线源和探测器分别安装在第一机械臂和第二机械臂上；

待测工件安装在工件转台上，工件转台带动工件沿圆周方向运动；

数据采集系统用于采集探测器成像数据。

进一步，第一机械臂和第二机械臂采用地面安装或吊装的方式进行安装。

进一步，采用地面安装方式时，将所述第一机械臂、第二机械臂分别安装在第一基座和第二基座上。

进一步，所述第一基座和第二基座底部设置有万向轮。

进一步，所述第一基座和第二基座为直线导轨，所述第一机械臂和第二机械臂能够沿直线导轨滑动。

进一步，采用吊装的安装方式时，将所述第一机械臂、第二机械臂安装在龙门双头桁架上。

进一步，所述第一机械臂和第二机械臂为六自由度机械臂。

进一步，所述六自由度机械臂包括：依次连接的底座、肩关节组件、大臂结构件、肘关节组件、小臂结构件和腕关节组件；其中，肩关节组件安装在底座上，大臂结构件与肩关节组件、肘关节组件实现可转动连接，小臂结构件与肘关节组件、腕关节组件实现可转动连接。

进一步，工件转台包括基座、伺服电机、旋转平台以及用于放置待测工件的支撑平台，所述伺服电机固定安装在基座上，旋转平台可旋转的安装在基座上并通过伺服电机驱动，支撑平台固定安装在旋转平台上。

进一步，所述射线源为X射线发生器，所述探测器为平板探测器。

与现有技术相比，本实用新型至少可实现如下有益效果之一：

1、本实用新型通过采用双机械臂带动探测器和射线源运动，简化了运动结构，对机械臂的运动控制易于实现；

2、本实用新型通过在第一机械臂和第二机械臂底部安装具有万向轮的基座，或者将基座设置为直线导轨，能够扩展第一机械臂和第二机械臂的运动范围，实现对大工件的检测。

3、本实用新型根据待测工件大小以及检测环境的不用，可以灵活变换安装方式，采用地面安装或者是吊装，扩大了装置的适用范围。

本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

图1为数字射线检测装置示意图；

图2为机械臂结构示意图；

图3为工件转台结构示意图；

附图标记：

1-射线源；2-探测器；3-工件转台；4-第一机械臂；5-第二机械臂； 6-数据采集系统；21-基座；22-肩关节组件；23-大臂结构件；24-肘关节组件；25-小臂结构件；26-腕关节组件；31-基座；32-伺服电机；33-旋转平台；34-支撑平台。

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

本实用新型的一个具体实施例，公开了一种数字射线检测装置，如图1所示，该装置包括射线源1、探测器2、工件转台3、第一机械臂4、第二机械臂5以及数据采集系统6；

第一机械臂4和第二机械臂5放置在工件转台3两侧，射线源1和探测器2分别安装在第一机械臂4和第二机械臂5上；

待测工件安装在工件转台3上，工件转台3带动工件沿圆周方向运动；

数据采集系统6用于采集探测器2成像数据。

在工件转台3中心建立直角坐标系，Z轴竖直向上。第二机械臂末端执行器为探测器2，第一机械臂4末端执行器为射线源1，待检测工件放置于工件转台3上。通过调节第一机械臂4和第二机械臂5各运动轴，使探测器2和射线源1沿Y轴或Z轴平移，实现相同透照方向不同透照位置的扫描检测；使探测器2和射线源1沿X轴平移，实现对成像系统焦距、物距、像距、放大比调节。通过调节第二机械臂5和第一机械臂4 各运动轴，使探测器和射线源沿Y轴旋转，并沿Z轴相反运动，实现对被检测工件沿Y轴旋转方向的多角度检测。通过调节第二机械臂5和第一机械臂4各运动轴，使探测器2和射线源1沿Z轴旋转，并沿Y轴相反运动，实现对被检测工件沿Z轴旋转方向的多角度检测。考虑到机械臂运动范围的限制，对被检测工件沿Z轴旋转方向的多角度检测通过工件转台旋转实现。

具体的，根据待测工件大小、检测环境的不同，第一机械臂4和第二机械臂5可以采用地面安装或吊装的方式进行安装。

当采用地面安装方式时，为使该检测装置能够适用于大尺寸工件的检测，例如火箭发动机推力室等大型工件，则需要探测器和射线源在较大范围内移动，由于机械臂运动范围是有限制的，因此优选的方式是将第一机械臂和第二机械臂分别安装在底部有滑轮的第一基座和第二基座上，通过第一基座和第二基座的滑动来扩展第一机械臂和第二机械臂的运动范围，从而扩大了探测器和射线源的运动范围，实现对大工件的检测。

当待测工件为长条形工件时，探测器和射线源需要沿长条形工件的长度方向进行移动，以实现工件全面检测，此时可将第一基座和第二基座均设置为一个只有一维运动方向的直线导轨，第一机械臂和第二机械臂分别安装在各自的直线导轨上，并且能够沿导轨进行移动。

当地面安装不方便时，可以采用吊装的安装方式，优选的，采用龙门双头桁架的方式，将第一机械臂和第二机械臂安装在龙门双头桁架上，第一机械臂和第二机械臂倒挂在龙门头双头桁架上，带动射线源和探测器运动。

具体的，第一机械臂和第二机械臂为六自由度机械臂，如图2所示，包括依次连接的基座21、肩关节组件22、大臂结构件23、肘关节组件 24、小臂结构件25和腕关节组件26，其中，肩关节组件22安装在基座 21上，大臂结构件23与肩关节组件22、肘关节组件24实现可转动连接，小臂结构件25与肘关节组件24、腕关节组件26实现可转动连接。

待测工件可以是能被射线穿透的任意材质、任意形状工件，具体的，可以为铸件、焊接件、复合材料等；

工件转台为能够满足支撑工件重量，并可以沿顺时针或逆时针旋转的机械机构。具体的，如图3所示，工件转台包括基座31、伺服电机32、旋转平台33以及用于放置待测工件的支撑平台34，所述伺服电机32固定安装在基座31上，旋转平台33可旋转的安装在基座31上并通过伺服电机32驱动，支撑平台34固定安装在旋转平台33上。

另一可选的实施方式中，射线源采用COMET公司生产的工业X射线发生器，该类型射线发生器射线管电压可达225kv，具体参数为焦点 0.4mm，功率900W，管电流4mA，质量10.7kg。

另一可选的实施方式中，探测器采用VAREX公司17英寸大平板探测器，该类型探测器成像面积较大，适用于大尺寸工件的检测，检测效率高。

另一可选的实施方式中，数据采集系统采用超微工作站，Intel E3处理器，16G内存，4TB硬盘，GTX1060 6GB显卡，运算能力强，可对X 射线发生器进行控制，实现开关射线；对平板探测器进行控制，实现数据采集及保存。

本实用新型通过采用双机械臂带动探测器和射线源运动，简化了运动结构，对机械臂的运动控制易于实现；

本实用新型通过在第一机械臂和第二机械臂底部安装具有万向轮的基座，或者将基座设置为直线导轨，能够扩展第一机械臂和第二机械臂的运动范围，实现对大工件的检测。

本实用新型根据待测工件大小以及检测环境的不用，可以灵活变换安装方式，采用地面安装或者是吊装，扩大了装置的适用范围。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种数字射线检测装置，其特征在于，该装置包括射线源、探测器、工件转台、第一机械臂、第二机械臂以及数据采集系统；

数据采集系统用于采集探测器成像数据。

2.根据权利要求1所述的数字射线检测装置，其特征在于，第一机械臂和第二机械臂采用地面安装或吊装的方式进行安装。

3.根据权利要求2所述的数字射线检测装置，其特征在于，采用地面安装方式时，将所述第一机械臂、第二机械臂分别安装在第一基座和第二基座上。

4.根据权利要求3所述的数字射线检测装置，其特征在于，所述第一基座和第二基座底部设置有万向轮。

5.根据权利要求3所述的数字射线检测装置，其特征在于，所述第一基座和第二基座为直线导轨，所述第一机械臂和第二机械臂能够沿直线导轨滑动。

6.根据权利要求2所述的数字射线检测装置，其特征在于，采用吊装的安装方式时，将所述第一机械臂、第二机械臂安装在龙门双头桁架上。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的数字射线检测装置，其特征在于，所述第一机械臂和第二机械臂为六自由度机械臂。

8.根据权利要求7所述的数字射线检测装置，其特征在于，所述六自由度机械臂包括：依次连接的底座、肩关节组件、大臂结构件、肘关节组件、小臂结构件和腕关节组件；其中，肩关节组件安装在底座上，大臂结构件与肩关节组件、肘关节组件实现可转动连接，小臂结构件与肘关节组件、腕关节组件实现可转动连接。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的数字射线检测装置，其特征在于，工件转台包括基座、伺服电机、旋转平台以及用于放置待测工件的支撑平台，所述伺服电机固定安装在基座上，旋转平台可旋转的安装在基座上并通过伺服电机驱动，支撑平台固定安装在旋转平台上。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的数字射线检测装置，其特征在于，所述射线源为X射线发生器，所述探测器为平板探测器。