RU221165U1 - Портативное устройство для беспленочной цифровой радиографии - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к дефектоскопическому оборудованию и может быть использована для радиографического неразрушающего контроля электронных технических устройств и их компонентов, контроля качества сварных соединений металлических труб и конструкций из металла, контроля геометрических параметров и целостности изделий из различных материалов, контроля веществ в твердом и жидком состоянии на наличие (отсутствие) определенных включений, проверки подозрительных объектов на наличие запрещенных предметов в режиме реального времени в лабораторных и полевых условиях. Портативное устройство для беспленочной цифровой радиографии содержит корпус 1 с пластиной 2 для размещения объекта контроля. Внутри корпуса 1 расположены: детектор 3 с механизмом перемещения детектора, опорная площадка 4, контроллер 5, электродвигатели 6 и драйверы 7. Опорная площадка 4 снабжена ребрами жесткости 8. На опорной площадке 4 закреплены параллельно друг другу две направляющие 9 по оси X, на каждой из которых установлена несъемная каретка 10, перемещающаяся по направляющей 9. К кареткам 10 закреплена промежуточная площадка 12, на которой перпендикулярно направляющим 9 закреплена направляющая 13 по оси Y. На направляющей 13 установлена несъемная каретка 14, перемещающаяся по направляющей 13. К каретке 14 закреплена площадка 15 под детектор. Две направляющие 9 по оси X, каретки 10, промежуточная площадка 12, направляющая 13 по оси Y, каретка 14 и площадка 15 под детектор составляют механизм перемещения детектора. Детектор 3 может перемещаться по двум осям X и Y. Полезная модель обеспечивает повышение качества получаемого единого рентгеновского изображения объекта контроля из множества рентгеновских изображений частей объекта.

Description

Заявляемая полезная модель относится к дефектоскопическому оборудованию и может быть использована для радиографического неразрушающего контроля электронных технических устройств и их компонентов, контроля качества сварных соединений металлических труб и конструкций из металла, контроля геометрических параметров и целостности изделий из различных материалов, контроля веществ в твердом и жидком состоянии на наличие (отсутствие) определенных включений, проверки подозрительных объектов на наличие запрещенных предметов в режиме реального времени в лабораторных и полевых условиях.

Известно устройство рентгеновского неразрушающего контроля, содержащее корпус, расположенные в корпусе источник излучения, детектор, элемент для размещения объекта контроля, механизмы для перемещения источника излучения, детектора и элемента для размещения объекта контроля, при этом применяется многоосевая комбинированная форма движения (заявка Китая CN 113588690, 2021 г.). Данное устройство принято за ближайший аналог.

Недостатком указанного устройства является сравнительно низкое качество получаемого единого рентгеновского изображения объекта контроля из множества рентгеновских изображений частей объекта, поскольку в устройстве перемещаются и источник излучения, и детектор, и объект контроля, что не позволяет сделать высокоточную «сшивку» изображений частей объекта в единое изображение и усиливает вибрацию.

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении качества получаемого единого рентгеновского изображения объекта контроля из множества рентгеновских изображений частей объекта.

Указанный технический результат достигается тем, что портативное устройство для беспленочной цифровой радиографии, содержащее корпус, с расположенным в нем детектором и механизмом перемещения детектора, с пластиной для размещения объекта контроля, также содержит опорную площадку с ребрами жесткости, контроллер, электродвигатели и драйверы, при этом детектор перемещается по двум осям, а пластина для размещения объекта контроля неподвижно закреплена на корпусе без возможности перемещения объекта контроля.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых изображено:

на фиг. 1 - общий вид портативного устройства для беспленочной цифровой радиографии;

на фиг. 2 - вид спереди портативного устройства для беспленочной цифровой радиографии;

на фиг. 3 - вид сверху портативного устройства для беспленочной цифровой радиографии без пластины для размещения объекта контроля;

на фиг. 4 - разрез А-А;

на фиг. 5 - разрез Б-Б;

на фиг. 6 - разрез В-В;

на фиг. 7 - разрез Г-Г.

Согласно фиг. 1-7, портативное устройство для беспленочной цифровой радиографии содержит корпус 1 с пластиной 2 для размещения объекта контроля. Внутри корпуса 1 расположены: детектор 3 с механизмом перемещения детектора, опорная площадка 4, контроллер 5, электродвигатели 6 и драйверы 7.

Корпус 1 выполнен из металла, например, алюминия и имеет форму горизонтально ориентированного прямоугольного короба, площадь основания которого составляет не менее 300×300 кв. мм, а высота - не менее 120 мм. Одна из боковых сторон корпуса 1 имеет Г-образное углубление для размещения корпусной ручки, разъема питания, разъема для соединения с компьютером и кнопки включения (на чертеже не показаны).

Пластина 2 для размещения объекта контроля закреплена на верхней части корпуса 1 с помощью крепежных элементов, например, винтов, расстояние между которыми составляет 10-5 0 мм для исключения деформации, выполнена из материала с малым коэффициентом поглощения рентгеновского излучения, например, углепластика и имеет толщину 2-4 мм. На пластину 2 размещают исследуемые объекты, например, электронные компоненты. Суммарный распределенный вес исследуемых объектов не должен превышать 50 кг. При максимально допустимом весе размещенных на пластине 2 объектов контроля возможен прогиб пластины 2, но не более чем на 1 см.

Опорная площадка 4 закреплена к основанию корпуса 1 с помощью крепежных элементов, например, болтов, выполнена из металла с пределом прочности на растяжение 200-500 МПа, например, алюминиевого сплава, имеет толщину 5-10 мм и снабжена ребрами жесткости 8. Ребра жесткости 8 включают в себя четыре уголка, образованных сгибом прямоугольных выступов опорной площадки под прямым углом, которые крепятся с помощью крепежных элементов, например, болтов, к боковым стенкам корпуса, а также отгибы, образованные изгибом опорной площадки. Высота ребер жесткости 8 составляет от 25 до 100 мм.

На опорной площадке 4 закреплены с помощью крепежных элементов, например, болтов, параллельно друг другу две направляющие 9 по оси X, составляющие часть механизма перемещения детектора, а также контроллер 5 и драйверы 7.

Направляющие 9 по оси X выполнены из металла, например, алюминия, и снабжены ременным приводом.

На каждой из направляющих 9 установлена несъемная каретка 10 П-образной формы, которая перемещается по направляющей 9 с помощью шариковых подшипников. Шкивы ременных приводов с помощью соединительных муфт прикреплены к соединяющему стержню 11, обеспечивающему синхронизацию движения кареток 10 по направляющим 9.

К кареткам 10 закреплена с помощью крепежных элементов, например, болтов, промежуточная площадка 12, выполненная из металла, например, алюминиевого сплава, и имеющая толщину 3-7 мм. На промежуточной площадке 12 перпендикулярно направляющим 9 закреплена с помощью крепежных элементов, например, болтов, направляющая 13 по оси Y, выполненная из металла, например, алюминия, и снабженная ременным приводом. На направляющей 13 установлена несъемная каретка 14 П-образной формы, которая перемещается по направляющей 13 с помощью шариковых подшипников. К каретке 14 закреплена с помощью крепежных элементов, например, болтов, площадка 15 под детектор, выполненная из металла, например, алюминиевого сплава, и имеющая толщину 3-6 мм. На площадку 15 установлен и закреплен с помощью крепежных элементов, например, болтов, детектор 3.

Две направляющие 9 по оси X, каретки 10, промежуточная площадка 12, направляющая 13 по оси Y, каретка 14 и площадка 15 под детектор составляют механизм перемещения детектора, который приводится в движение электродвигателями 6 под управлением драйверов 7. Механизм перемещения детектора устроен таким образом, что при движении детектора 3 по направляющей 13 по оси Y сама направляющая 13 остается неподвижной, а детектор 3 перемещается за счет качения каретки 14. Движение детектора 3 по направляющим 9 по оси X обеспечивается синхронным качением обеих кареток 10, перемещающих направляющую 13 вместе с детектором 3, при этом направляющие 9 всегда неподвижны. Таким образом, детектор 3 может перемещаться по двум осям X и Y.

Контроллер 5 включает в себя модуль управления электродвигателями 6, модуль управления детектором 3, модуль питания и модуль контроля концевых положений кареток 10 и 14. Контроллер 5 функционирует под управлением программного обеспечения по протоколу TCP/IP по LAN кабелю с внешнего компьютера (на чертежах не показан). Контроллер 5 управляет драйверами 7 электродвигателей 6 для перемещения детектора 3, взаимодействует с детектором 3 для получения, накопления, обработки и передачи рентгеновских изображений на внешний компьютер, сохраняет полученные рентгеновские изображения в случае потери связи между устройством и внешним компьютером, синхронизирует перемещение детектора 3 и сбор полученных рентгеновских изображений и осуществляет диагностику детектора 3, электродвигателей 6 и канала передачи данных на внешний компьютер.

Электродвигатели 6 представляют собой бесколлекторные двигатели постоянного тока, например, шаговые. Один из электродвигателей 6 закреплен с помощью фланца к направляющей 9, а другой электродвигатель 6 закреплен с помощью фланца к направляющей 13.

Драйверы 7 представляют собой силовые устройства, формирующие токи питания для каждой обмотки статора электродвигателей 6. Один из драйверов 7 управляет движением электродвигателя 6, закрепленного к направляющей 9, а другой драйвер 7 управляет движением электродвигателя 6, закрепленного к направляющей 13.

Детектор 3 представляет собой плоскопанельный детектор рентгеновского излучения на основе КМОП-матрицы, т.е. сетки чувствительных к рентгеновскому излучению элементов (пикселей), которые располагаются под сцинтилляционным экраном типа GOS на основе оксисульфида гадолиния или структурированного йодида цезия, обладающего высокой разрешающей способностью. Детектор 3 имеет прямоугольный корпус, выполненный из металла или пластика, и карбоновый экран. Размер чувствительной зоны детектора 3 составляет от 50×50 мм до 300×300 мм, а размер пикселя детектора 3 составляет 14-70 мкм.

Детектор 3 перемещается в режиме «старт-стоп» от позиции к позиции. Набор позиций детектора 3 формирует зону контроля. Минимальная зона контроля определяется размером чувствительной зоны детектора 3, а максимальная зона контроля зависит от длины направляющих 9 и 13 и, соответственно, размеров корпуса устройства. Максимальное количество позиций детектора 3 определяется делением максимальной зоны контроля на размер чувствительной зоны детектора с учетом перекрытий (не менее 5 мм). Если размеры объекта контроля не превышают размер чувствительной зоны детектора, контроль происходит в одной позиции без передвижения детектора 3 по направляющим 9 и 13. Необходимые зоны контроля выбираются перед началом контроля.

В процессе перемещения детектор 3 формирует набор цифровых рентгеновских изображений. Рентгеновское изображение с каждой позиции детектора 3 в процессе сканирования передается через контроллер 5 на внешний компьютер. Затем эти рентгеновские изображения с помощью программного обеспечения «сшиваются» в единое большое изображение.

Перемещение детектора 3 осуществляется плавно, чтобы не создавать вибрацию, которая может привести к смещению объекта контроля небольшого веса и последующему неправильному формированию единого цифрового рентгеновского изображения. Плавный старт и стоп обеспечивается настройкой драйверов 7 электродвигателей 6. При старте электродвигатели 6 плавно выходят на постоянную скорость, затем плавно тормозят до полной остановки.

Кроме того, детектор 3 двигается ровно, не отклоняясь ни влево-вправо, ни вверх-вниз, чтобы «строки» и «столбцы» КМОП-матрицы детектора были строго параллельны осям перемещения X и Y.

Портативное устройство для беспленочной цифровой радиографии работает следующим образом.

Перед включением устройство помещают в шкаф рентгеновской защиты, в котором неподвижно закреплен источник рентгеновского излучения таким образом, чтобы облучать всю зону контроля. Поскольку детектор 3 внутри устройства располагается на расстоянии 5-30 мм от пластины 2 для размещения объекта контроля, используют источник рентгеновского излучения с размером фокусного пятна от 10 мкм до 3 мм. Затем объект контроля размещают на пластине 2. При этом расстояние от источника рентгеновского излучения до объекта контроля составляет 0.7 - 2 м. Далее закрывают шкаф и с внешнего компьютера запускают процесс сканирования. В контроллер 5 поступает команда, содержащая информацию о выбранной зоне контроля, необходимом количестве позиций детектора 3 и времени, в течение которого детектор 3 будет находиться в каждой позиции для накопления необходимого количества рентгеновских изображений. После этого под управлением контроллера 5 детектор 3 перемещается из начального положения (Х=0, Y=0) в начальную позицию выбранной зоны контроля. Контроллер 5 формирует последовательность сигналов «шаг» и «направление». Сигнал «направление» указывает драйверам 7 направление вращения - по часовой стрелке или против часовой стрелки. Сигнал «шаг» представляет собой последовательность прямоугольных импульсов, частота которых постепенно возрастает от нуля до требуемой частоты, чтобы обеспечить плавный разгон кареток 10 или каретки 14. Драйверы 7, получая сигналы «шаг», формируют потенциал на обмотках электродвигателей 6 для приведения их в движение. После перемещения детектора 3 в начальную позицию выбранной зоны контроля контроллер 5 плавно понижает частоту сигнала «шаг» до полной остановки электродвигателей 6. Далее контроллер 5 запускает детектор 3 для сбора рентгеновских изображений объекта контроля в конкретной позиции выбранной зоны контроля в течение заданного времени экспозиции. Полученные рентгеновские изображения поступают в контроллер 5 и предварительно, перед отправкой на внешний компьютер, проходят обработку. При этом в ходе процесса передачи полученных и обработанных рентгеновских изображений контроллер 5 параллельно инициирует перемещение детектора 3 на следующую позицию выбранной зоны контроля таким образом, чтобы текущая и предыдущая позиции имели перекрытие, необходимое для последующего формирования единого цифрового рентгеновского изображения. Процесс повторяется до тех пор, пока детектор 3 не соберет рентгеновские изображения объекта контроля в каждой позиции выбранной зоны контроля. После завершения контроля контроллер 5 останавливает передачу рентгеновских изображений от детектора 3 и инициирует перемещение детектора 3 в начальное положение (Х=0, Y=0).

Портативное устройство для беспленочной цифровой радиографии может работать как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. При вертикальном положении устройства объект контроля располагается в непосредственной близости от пластины 2 для размещения объекта контроля, а источник рентгеновского излучения неподвижно располагается сбоку. Если размеры объекта контроля превышают размеры устройства, то объект контроля размещается на пластине 2 или около нее той частью, которая подлежит контролю.

Поскольку в портативном устройстве для беспленочной цифровой радиографии перемещается только детектор по двум осям, а объект контроля и используемый источник рентгеновского излучения расположены неподвижно, удается получить рентгеновские изображения высокого качества, пригодные для программного объединения и создания единого цифрового рентгеновского изображения высокого качества.

Кроме того, наличие опорной площадки с ребрами жесткости, обеспечивающей жесткость и механическую прочность всей конструкции, и плавный разгон и остановка электродвигателей с помощью драйверов под управлением контроллера способствуют минимизации вибрации, что также повышает качество получаемых рентгеновских изображений и, следовательно, единого рентгеновского изображения объекта контроля.

Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает повышение качества получаемого единого рентгеновского изображения объекта контроля из множества рентгеновских изображений частей объекта.

Claims (1)

1. Портативное устройство для беспленочной цифровой радиографии, содержащее корпус с расположенным в нем детектором и механизмом перемещения детектора, с пластиной для размещения объекта контроля, отличающееся тем, что также содержит опорную площадку с ребрами жесткости, контроллер, электродвигатели и драйверы, при этом детектор перемещается по двум осям, а пластина для размещения объекта контроля неподвижно закреплена на корпусе без возможности перемещения объекта контроля.

Images