CN111595870A - 三维曲面夹层结构x射线自动化检测*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种三维曲面夹层结构X射线自动化检测***，待检测的三维曲面夹层结构安装在可升降转台上，X射线发生器安装在射线管头多自由度工装的作动臂末端，所述的数字成像板安装在工业机器人的作动臂末端，控制***驱动射线管头多自由度工装及工业机器人，使X射线发生器出射的射线束垂直穿过待检测产品型面后垂直入射数字成像板，采集该区域的检测图像；X射线发生器和数字成像板在控制***驱动下遍历整个待检测产品型面，获得检测结果。本发明能够实现对三维复杂曲面夹层结构钎焊缝的高效率、高质量检测。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测技术，尤其涉及一种三维复杂曲面夹层结构的检测装置。
背景技术
对于三维复杂曲面夹层钎焊结构结构钎焊缝主要采用X射线检测技术，常规的手工X射线照相检测方法无法有效提高检测效率及检测可靠性，影响产品的可靠性。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种三维曲面夹层结构X射线自动化检测***，能够实现对三维复杂曲面夹层结构钎焊缝的高效率、高质量检测。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种三维曲面夹层结构X射线自动化检测***，包括工业机器人、X射线发生器、数字成像板、射线管头多自由度工装、可升降转台和控制***。
待检测的三维曲面夹层结构安装在可升降转台上，在可升降转台的带动下做旋转升降运动；所述的X射线发生器安装在射线管头多自由度工装的作动臂末端，所述的数字成像板安装在工业机器人的作动臂末端；所述的控制***驱动射线管头多自由度工装及工业机器人，使X射线发生器出射的射线束垂直穿过待检测产品型面后垂直入射数字成像板，采集该区域的检测图像；所述的X射线发生器和数字成像板在控制***驱动下遍历整个待检测产品型面，获得检测结果。
本发明还包括图像处理***，对检测图像进行处理，获得图像的特征结构的影像；利用所述检测图像，分析获得所述产品的缺陷，并对所述缺陷进行标记。
所述的可升降旋转平台包括平台、升降柱和环形导轨；所述的平台四角分别有一个直立的升降柱，平台在至少一个伺服驱动机构的带动下沿升降柱的竖直导轨上下运动；所述的平台上表面设置有环形导轨，换型导轨上安装有固定待检测产品用的卡座，卡座在至少一个伺服驱动机构的带动下沿环形导轨转动。
所述的可升降旋转平台提供连续或步进的升降旋转，升降精度不大于1mm，旋转精度不大于1°。
所述的X射线发生器出射的射线束垂直穿过待检测产品型面后垂直入射数字成像板，采集该区域的检测图像，射线源焦点不大于0.3mm，直径不大于120mm。
所述的控制***将待检测产品型面进行预置分区，驱动激光指示器在待检测产品型面上指示位置，引导X射线发生器和数字成像板按照设定的顺序遍历各个分区。
本发明的有益效果是：对三维复杂曲面夹层钎焊结构的钎焊缝进行了数字成像检测，通过自动化控制***提高了检测效率，降低人工劳动强度，通过高动态范围的数字成像板获得了数字图像，识别钎焊缝缺陷的特征图像，提高了检测灵敏度。本发明能够实现对推力室复杂型面钎焊结构钎焊缝的高效检测，使检测时间由2天缩短为2小时，检测灵敏度较常规射线检测提高1个等级。
附图说明
图1是本发明实施例的***检测示意图(初始采集区)；
图2是本发明实施例的***检测示意图(第N采集区)；
图3是本发明实施例的工业机器人及数字成像板示意图；
图4是本发明实施例的多自由度管头工装可升降转台示意图；
图5是本发明实施例的可升降转台示意图；
图6是被检测的三维复杂曲面夹层钎焊结构示意图；
图中，1-工业机器人；2-X射线发生器，3-数字成像板，4-多自由度管头工装，5-可升降旋转平台。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明提供了一种三维复杂曲面夹层钎焊结构钎焊缝射线自动化检测装置，包括：工业机器人1、X射线发生器2、数字成像板3、射线管头多自由度工装4、可升降转台5、控制***和图像处理***。可升降转台可稳定的使三维复杂曲面夹层钎焊结构产品做旋转升降运动；分区装置在程序控制下指示人员对产品进行检测分区划分；对应产品的检测程序可驱动射线管头多自由度工装及机器人，使射线束与产品型面垂直，同时使机器人夹持数字成像板沿产品型面运动；运动到程序指定位置时，检测程序采集该区域的检测图像；自动调用图像处理模板对采集图像进行处理，突出显示特征结构的影像；检测程序依次完成整个产品所有图像的和处理；利用所述检测图像，分析所述产品特定位置的缺陷，并对所述缺陷进行标记。
可升降旋转平台可将钎焊结构产品固定，并能提供连续或步进的升降旋转，升降精度不大于1mm，旋转精度不大于1°。
检测程序可编辑建立检测分区模板，可驱动射线管头多自由度工装及分区指示装置，按程序指示进行产品分区；
检测程序可调用产品检测模板对所述钎焊结构产品进行图像采集，射线源焦点不大于0.3mm，直径不大于120mm。
检测程序调用检测模板后，可驱动机器人上的数字成像板沿产品型面进行仿形跟踪，同时使射线源与成像板同步运动，使中心射线束始终与产品型面垂直并垂直入射的数字成像板上。
检测程序对采集图像可按程序模板进行自动处理，突出显示特征结构的影像；利用所述检测图像，分析所述待检面的缺陷，并可对所述缺陷进行标记测量，测量精度不大于0.1mm。
本发明的具体检测过程包括：
(1)将复杂型面钎焊结构产品固定在可升降旋转平台上；
(2)对所述钎焊结构产品的进行分区；
(3)射线源发出射线穿过产品，数字成像板接收射线获得检测数字图像；
(4)利用所述图像，分析所述待检面的缺陷，并对所述缺陷进行标记测量。
进一步地，所述检测程序可预置分区模板，检测程序调用预置分区模板，驱动分区装置指示器，对所述钎焊结构产品的进行分区。
进一步地，所述分区装置为管头激光指示装置，对模板预置的特定位置进行指示，按指示位置放置分区标识。
进一步地，所述射线源的焦点不大于0.3mm，功率不低于200W。
进一步地，所述数字成像板像素不小于0.127mm，帧速不小于20帧每秒。
进一步地，所述可升降转台可连续或等间隔自动旋转，且与数字成像板、射线发生器传递信号，实现联动。
进一步地，所述机器人运动轴数量不小于6，负载不小于50kg。
进一步地，所述多自由度管头工装可实时获取数字成像板的位置信息，并与之随动。
进一步地，控制***可对射线源焦点、功率、开闭进行调节，可驱动机器人调整数字成像板的位置，可驱动管头多自由度工装调节射线束的位置。
进一步地，图像处理***可对数字成像板采集的图像进行自动处理，获得特征结构的图像信息。
图1是本发明实施例的***示意图。参考图1，本实施例提供的钎焊缝射线自动化检测方法具体可以包括如下步骤：
将复杂型面钎焊结构产品固定在可升降旋转平台5上。
调整多自由度管头工装4，使载有激光指示装置的射线源停留在特定位置，旋转平台，使产品的起始位置与激光指示的位置重合，调用分区程序后，激光指示装置依据程序设定值，自下而上运动，运动到指定位置停留，待标识黏贴后，继续运动下一个位置，全部完成后，旋转180°，使标识位置正对数字成像板。
退出屏蔽间后，启动控制软件，驱动可升降转台、管头多自由度工装、机器人按预置程序进行运动，到达指定位置时，软件控制射线源对所述复杂型面钎焊结构产品的进行透照，软件控制探测器对射线进行接收，获得特定位置的检测图像后，软件按程序驱动各***依次完成图像采集。
具体的，图1所示为本发明实施例中的检测***示意图。对图6的产品进行检测，控制***驱动图3中具有可平移的导轨工业机器人1，机器人携带了数字成像板3，编制了机器人的路径点位，使数字成像板平面在每个点位都可与被检产品的母线平行。
当机器人将数字成像板置于设置的点位后，机器人给多自由度管头工装4反馈信号，多自由度管头工装收到信号，调用设置的坐标位置，对射线管头进行升降、平移、偏转的调整。
当射线管头运动到位后，图像处理***按程序开启射线机，并发送信号至数字成像板，数字成像板开始按照预置程序进行采集图像。
当第一幅图像采集完成后，给可升降转台发送信号，可升降转台收到信号后，运行当前点位的旋转参数，旋转到位后反馈信号给数字成像板进行第二幅图像的采集。以此类推直至本点位的图像全部采集完成。
第一个点位图像采集完成后，反馈机器人、管头工装进行第二个点位的运动，完成后依次进行射线源开启、采集图像、转台旋转、采集图像的循环。
当全部点位进行完毕，获得复杂型面钎焊结构产品的全部检测图像，图像处理***对图像进行自动处理，获得缺陷的增强显示，如图6为缺陷数字图像。
可选的，所述射线源焦点不大于0.3mm，电压不低于120KV，电流不低于1.3mA。本实施例选用焦点为0.25mm的射线源。
可选的，对复杂型面钎焊结构产品的待检面进行型面跟踪，机器人运动轴不能小于5。本实施例选用发那科6轴机器人并附加了外部第7平移轴。
可选的，对复杂型面钎焊结构产品100％检测，控制***必需能同时控制多个运动***、射线***、数字成像板***协同工作，按点位采集数百幅图像。
可选的，钎焊结构不同于铸件、焊缝等结构，其数字图像具有特殊特征，需针对该类特征制定图像处理算法，突出显示未焊上及弱连接。
本实施例的技术方案利用机器人的仿型跟踪能力，对复杂型面钎焊结构产品的待检面进行跟踪，使数字成像板始终与母线平行且成像区域处于射线源的中心射线场位置，射线穿过被检产品后，不同区域的衰减情况通过高灵敏度的数字成像板进行记录，转化后获得数字图像，通过特定算法进行图像处理，获得了缺陷突出显示。其基本原理是强度均匀的射线束透照物体时，如果物体局部区域存在缺陷或结构差异，这种缺陷或差异将改变物体对射线的衰减，使得不同部位穿透的射线强度不同。采用一定的成像物质检测记录透射射线的强度，对记录的成像物质进行处理或识别后，即可观测物体内部的缺陷和结构情况。
常规射线采用胶片对射线强度进行记录，处理后形成了常规射线底片，采用强光观片灯对底片进行观察，存在缺陷或结构差异的地方，其呈现的黑度与其他区域不同，评片人员依据标准对底片上的黑度差进行判定，识别缺陷类型及大小，由于采用的是物理胶片，一旦经过处理，底片上的影像黑度及对比度就固定了，不能进行二次调节。
数字射线采用数字成像板记录射线，射线穿透工件后，探测器将光信号转化为电信号，将采集到的数据进行处理，在显示器上呈现一定灰度值的图像，根据图像上的明暗变化，来判定被检产品的内部质量情况。数字图像在射线透照的同时即可被观察到，能立即提供被检对象中缺陷的性质、尺寸、位置及分布等数据。探测器的宽容度高，调节范围广，一次透照后，通过图像处理可以识别不同厚度的内部情况，而无需进行再次曝光。
图6是本发明实施例检测的复杂型面钎焊结构产品的数字图像。
实施例1
(1)三维复杂曲面夹层钎焊结构产品1，直径1000mm，高度1600mm。
(2)将待检产品吊装后进行分区。
(3)机器人路径1，焦距调节结构程序1，转台旋转图像采集程序1。
(4)电压150KV，电流1.3mA，采集时间6.4S，采集图像数量454。
实施例2
(1)三维复杂曲面夹层钎焊结构产品2，直径1400mm，高度2100mm。
(2)将待检产品吊装后进行分区。
(3)机器人路径2，焦距调节结构程序2，转台旋转图像采集程序2。
(4)电压180KV，电流1.3mA，采集时间6.4S，采集图像数量545。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (6)
1.一种三维曲面夹层结构X射线自动化检测***，包括工业机器人、X射线发生器、数字成像板、射线管头多自由度工装、可升降转台和控制***，其特征在于：待检测的三维曲面夹层结构安装在可升降转台上，在可升降转台的带动下做旋转升降运动；所述的X射线发生器安装在射线管头多自由度工装的作动臂末端，所述的数字成像板安装在工业机器人的作动臂末端；所述的控制***驱动射线管头多自由度工装及工业机器人，使X射线发生器出射的射线束垂直穿过待检测产品型面后垂直入射数字成像板，采集该区域的检测图像；所述的X射线发生器和数字成像板在控制***驱动下遍历整个待检测产品型面，获得检测结果。
2.根据权利要求1所述的三维曲面夹层结构X射线自动化检测***，其特征在于：还包括图像处理***，对检测图像进行处理，获得图像的特征结构的影像；利用所述检测图像，分析获得所述产品的缺陷，并对所述缺陷进行标记。
3.根据权利要求1所述的三维曲面夹层结构X射线自动化检测***，其特征在于：所述的可升降旋转平台包括平台、升降柱和环形导轨；所述的平台四角分别有一个直立的升降柱，平台在至少一个伺服驱动机构的带动下沿升降柱的竖直导轨上下运动；所述的平台上表面设置有环形导轨，换型导轨上安装有固定待检测产品用的卡座，卡座在至少一个伺服驱动机构的带动下沿环形导轨转动。
4.根据权利要求1所述的三维曲面夹层结构X射线自动化检测***，其特征在于：所述的可升降旋转平台提供连续或步进的升降旋转，升降精度不大于1mm，旋转精度不大于1°。
5.根据权利要求1所述的三维曲面夹层结构X射线自动化检测***，其特征在于：所述的X射线发生器出射的射线束垂直穿过待检测产品型面后垂直入射数字成像板，采集该区域的检测图像，射线源焦点不大于0.3mm，直径不大于120mm。
6.根据权利要求1所述的三维曲面夹层结构X射线自动化检测***，其特征在于：所述的控制***将待检测产品型面进行预置分区，驱动激光指示器在待检测产品型面上指示位置，引导X射线发生器和数字成像板按照设定的顺序遍历各个分区。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200828 |
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