CN113406118A - 一种用于胶片x射线照相检测的自动化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于胶片X射线照相检测的自动化装置，机房的外部一侧安装有铅门，机房的内部一侧放置有操作手柄，摄像头的一侧安装有红外探测器，机械手J6轴的端部安装有夹持结构，夹持结构内部嵌套有X射线机，基座的一侧安装有旋转台，旋转台上方放置有待检工件，一字激光器与夹持结构通过支架相连接，安装板的内侧嵌套有激光测距仪，控制***置于机房外部，本发明设计合理、结构新颖，将待检工件与射线机相对位置关系的调整由传统的手工搬运方式变为由机械手与旋转台操控的自动化方式，大大降低了人员的劳动强度，节约了检测时间，提高了检测效率，同时保证了检测图像的一致性和重复性，具有很好的生产效益。

Description

一种用于胶片X射线照相检测的自动化装置

技术领域

本发明涉及射线无损检测领域，具体是涉及一种用于胶片X射线照相检测的自动化装置。

背景技术

X射线胶片照相检测具有缺陷显示直观，适用对象广等特点，被广泛应用于航空航天、船舶、武器装备、石油等领域的各类零部件检测。X射线照相检测是发动机大型零部件的主要检测手段之一，由于军品的数字射线检测相关标准尚未建立，胶片法仍然是军品内部缺陷的主要检测手段。

在透照工件的不同部位时，工件与X射线机的位置需要做出调整，当工件体型大，重量较重时，人工手动调整位置将花费较长时间，并且劳动强度大，存在安全隐患，检测效率低。此外，由于很难将工件与X射线机的相对位置准确还原，相同部位多次透照的影像一致性很难得到保证。

目前，针对上述问题的解决方法不多。专利CN201810868312.2公开了一种转台式机器人X射线检测***，利用机械手与旋转台实现了X射线的自动检测，但仍有以下问题：1.检测对象规格小。对于尺寸大于L1500mm×W400mm×H1000mm，重量大于200kg的工件，该专利难以适用。2.记录载体为数字成像设备，不适用于胶片法。3.记录载***置固定。该专利中的记录载体放置在定位支撑架下端，位置固定，难以用于结构复杂零件。4.焦距固定。焦距是射线源到胶片或探测器之间的距离，结构复杂的大型零件各部位通常需要不同焦距以获得更好的图像质量，该专利的射线发射端和接收端位于定位支撑架的上下册，焦距固定，难以适用于大型零件。

发明内容

针对上述背景中提出的问题，本发明提供一种用于胶片X射线照相检测的自动化装置，通过机械手控制X射线机的空间位置，旋转台控制待检工件的偏转角度，解决大型工件检测时间长，存在安全隐患，劳动强度大，一致性差等问题，有效提高检测效率及检测结果稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：用于胶片X射线照相检测的自动化装置，包括机房、铅门、机械手、夹持结构、X射线机、第一一字激光器、第二一字激光器、激光测距仪、旋转台、电缆固定板、摄像头、红外探测器、控制***，所述机房的外部安装有铅门，且机房的内部位于一侧放置有操作手柄，且机房的内部位于顶部安装有摄像头，所述摄像头的一侧安装有红外探测仪，且摄像头的下方安装有机械手，所述机械手J6轴的端部安装有夹持结构，所述夹持结构的内部嵌套有X射线机，所述机械手的另一侧位于下方位置安装有基座，所述基座的一侧安装有旋转台，所述旋转台上方放置有待检工件，所述夹持结构的侧面和底部分别安装有第一一字激光器、第二一字激光器，第一一字激光器、第二一字激光器与夹持结构通过第一支架、第二支架相连接，所述安装板的内侧嵌套有激光测距仪，所述控制***置于所述机房的外部。

进一步的，所述机械手J3轴上安装有电缆固定板，所述电缆固定板的两侧安装有卡箍，所述机械手J6轴下方安装有底板，所述底板的侧部安装有第一支架，所述第一支架上安装有第一一字激光器，所述底板连接有光机固定支座，所述光机固定支座内嵌套有X射线机，且光机固定支座上安装有保险板，且光机固定支座的侧部分别安装有第一卡紧板和第二卡紧板，所述夹持机构外部安装有U型架，所述U型架的外部安装有快速锁紧器，且U型架的端部安装有安装板，所述安装板上嵌套有有激光测距仪，所述光机固定支座底部安装有第二支架，所述第二支架上安装有第二一字激光器，所述卡紧板靠近一侧位置安装有配件。

进一步的，所述固定角钢通过螺栓与地面相连接，且固定角钢连接有支撑柱，所述支撑柱上安装有顶板，所述顶板上安装有回转轴承，所述回转轴承的一侧安装有法兰，所述法兰的一侧安装有减速器，所述减速器的一侧安装有伺服电机，所述回转轴承的上方安装有托盘，所述托盘的上方位于中部位置安装有定位圆盘，且托盘上设置有间隔均匀的T型凹槽，且托盘上设置有螺纹通孔，所述螺纹通孔的上方安装有定位柱。

进一步的，所述底板通过螺栓与地面相连，且底板与四个立柱之间通过加强筋相连接，所述立柱之间通过连接柱相连接，且立柱上方安装有托板，所述托板的中部设置有圆孔，且托板的上方安装有机械手J1轴。

进一步的，所述控制***通过网络与机械手、激光测距仪和摄像头电性连接，且控制***通过串口与X射线机电性连接，且控制***包括主机、显示器、键盘、鼠标、操作台。

进一步的，所述红外探测器、铅门的输出端与X射线机的输入端电性连接，所述X射线机的输出端与控制***的输入端电性连接，所述激光测距仪、摄像头的输出端与控制***的输入端电性连接，所述控制***的输出端与X射线机、操作手柄的输入端电性连接，所述操作手柄输出端与机械手、旋转台的输入端电性连接，所述机械手、旋转台的输出端与操作手柄电性连接。

进一步的，所述机房墙体由混凝土组成，厚度应大于700mm，且机房长宽高应不小于4m ×3m×3.5m。

进一步的，所述第一一字激光器激光方向平行于X射线机的长度方向，所述第二一字激光器激光方向垂直于X射线机的长度方向。

进一步的，所述托板的截面呈圆形，且托板上的T型凹槽数量为18，所述固定角钢的数量为4个，所述加强筋的数量为8个。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：该种用于胶片X射线照相检测的自动化装置，X射线机通过夹持结构固定在机械手上，待检工件放置在旋转台上，待检工件与射线机相对位置关系的调整由传统的手工搬运方式变为由机械手与旋转台操控的自动化方式，操作人员劳动强度降低，检测时间减少；当透照工件某部位时，机械手和旋转台的空间坐标与旋转角度将会被记录、编号并保存，透照相同工件相同部位时，相对应的位置参数将会被调用，机械手和旋转台的调整过程被省略，这使得检测时间进一步缩短，生产效率得到进一步提高。此外，由于工件和射线源的相对位置关系能被准确的复原，因此重复透照时，底片图像的一致性得到了提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对应本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的自动化检测装置的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的自动化检测装置中机械手3、基座4、夹持结构5、射线机6、旋转9和待检工件10的整体结构示意图；

图3是本发明实施例提供的自动化检测装置的夹持结构5和X射线机6整体结构的正面示意图；

图4是本发明实施例提供的自动化检测装置的夹持结构5和X射线机6整体结构的背面示意图；

图5是本发明实施例提供的自动化检测装置的旋转台9结构示意图；

图6是本发明实施例提供的自动化检测装置的基座4结构示意图；

图7是本发明实施例提供的自动化检测装置的高压电缆固定板11示意图；

图8是本发明实施例提供的自动化检测装置的各部分连接关系示意图。

附图中附图标记所对应的名称为：1-机房，2-铅门，3-机械手，301-J1轴，302-J2轴，303-J3轴，304-J4轴，305-J5轴，306-J6轴，307-操作手柄，4-基座，401-底座， 402-连接柱，403-加强筋，404-立柱，405-托板，406-圆孔，5-夹持结构，501-底板，502- 光机固定支座，503-第一卡紧板，504-第二卡紧板，505-保险板，6-X射线机，601-电缆法兰，602-高压电缆弯头，701-第一一字激光器，702-第一支架，703-第二一字激光器，704- 第二支架，8-激光测距仪，801-U型架，802-快速锁紧器，803-安装板，804-配件，9-旋转台，901-固定角钢，902-支撑柱，903-顶板，904-回转轴承，905-托盘，906-定位圆盘， 907-T型槽，908-螺纹通孔，909-定位柱，910-法兰，911-减速器，912-伺服电机，10-待检工件，11-高压电缆固定板，1101-固定板，1102-卡箍，12-摄像头，13-红外探测器，14- 控制***。

具体实施方式

以下是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。参见图1至图8，用于胶片X射线照相检测的自动化装置，包括机房1、铅门2、机械手3、夹持结构5、X射线机6、第一一字激光器701、第二一字激光器703、激光测距仪8、旋转台9、电缆固定板11、摄像头12、红外探测仪13、控制***14，机房1的外部安装有铅门2，且机房1的内部位于一侧放置有操作手柄307，且机房1的内部位于顶部安装有摄像头12，摄像头12的一侧安装有红外探测器13，且摄像头12的下方安装有机械手3，机械手J6轴306的端部安装有夹持结构5，夹持结构5的内部嵌套有X射线机6，机械手3的另一侧位于下方位置安装有基座4，基座4的一侧安装有旋转台9，旋转台9的上方放置有待检工件10，夹持结构5的侧面和底部分别安装有第一一字激光器701、第二一字激光器703，第一一字激光器701、第二一字激光器703 与夹持结构5通过第一支架702、第二支架704相连接，安装板803的内侧嵌套有激光测距仪8，控制***14置于机房1的外部。

所述机械手J3轴303上安装有电缆固定板1101，电缆固定板1101的两侧安装有卡箍 1102，机械手J6轴306下方安装有底板501，底板501的侧部安装有第一支架702，第一支架702上安装有第一一字激光器701，底板501连接有光机固定支座502，光机固定支座502内嵌套有X射线机6，且光机固定支座502上安装有保险板505，且光机固定支座502的两侧分别安装有第一卡紧板503和第二卡紧板504，夹持机构5的外部安装有U型架801，U型架801的外部安装有快速锁紧器802，且U型架801的端部安装有安装板803，安装板803上嵌套有激光测距仪8，光机固定支座502底部安装有第二支架704，第二支架704上安装有第二一字激光器703，卡紧板503靠近一侧位置安装有配件804。

所述固定角钢901通过螺栓与地面相连接，且固定角钢901连接有支撑柱902，支撑柱 902上安装有顶板903，顶板903上安装有回转轴承904，回转轴承904的一侧安装有法兰910，法兰910的一侧安装有减速器911，减速器911的一侧安装有伺服电机912，回转轴承904的上方安装有托盘905，托盘905的上方位于中部位置安装有定位圆盘906，且托盘905上设置有间隔均匀的T型凹槽907，且托盘905上设置有螺纹通孔908，螺纹通孔908的上方安装有定位柱909。

所述底座401通过螺栓与地面相连，且底座401与四个立柱404之间通过加强筋403相连接，立柱404之间通过连接柱402相连接，且立柱404上方安装有托板405，托板405的中部设置有圆孔406，且托板405的上方安装有机械手J1轴301。避免(405、905重复将 905改成托盘

所述控制***14通过网络与机械手3、激光测距仪8和摄像头12电性连接，且控制***14通过串口与X射线机6电性连接，且控制***14包括主机、显示器、键盘、鼠标、操作台。

所述红外探测器13、铅门14的输出端与X射线机6的输入端电性连接，X射线机6的输出端与控制***14的输入端电性连接，激光测距仪8、摄像头12的输出端与控制***14的输入端电性连接，控制***14的输出端与X射线机6、操作手柄307的输入端电性连接，操作手柄307输出端与机械手6、旋转台9的输入端电性连接，机械手3、旋转台9的输出端与操作手柄307电性连接。

所述机房1墙体由混凝土组成，厚度应大于700mm，且机房1长宽高应不小于4m×3m× 3.5m。

所述第一一字激光器701激光方向平行于X射线机6的长度方向，第二一字激光器703 激光方向垂直于X射线机6的长度方向。

所述托板905的截面呈圆形，且托板905上的T型凹槽907数量为18，固定角钢901的数量为4个，加强筋403的数量为8个。

实施例：本发明提供以下较佳的实施案例：一种用于胶片X射线照相的自动化装置，机房1的外部安装有铅门2，铅门2使用手操按钮开启，关闭或急停，并与X射线机6实行门机连锁，当铅门2处于开启状态时，X射线机6无法工作，机房的1内部位于一侧放置有操作手柄307，操作手柄307用于控制机械手3的空间运动以及旋转台9的转动角度；机房1 的内部位于顶部安装有摄像头12，除监控机房1外，摄像头12还可将待检工件10、旋转台 9和X射线机6的位置关系图像传输至控制***14，控制***14基于图像识别原理判断当前透照位置是否与之前相符；摄像头12的一侧安装有红外探测器13，红外探测器13始终处于开启状态，当探测到有超过一定热量的物体时，红外探测器13将会断电X射线机6。J6轴 306的端部安装有夹持结构5，其作用是紧密夹持X射线机6以及连接安装第一一字激光器701、第二一字激光器703，激光测距仪8等设备。J3轴303上安装有高压电缆固定板11，X 射线机6的两个高压电缆将分别穿过高压电缆固定板11上的两侧卡箍1102，防止高压电缆随机械手3运动引起的接口松动、脱落。J6轴306下方安装有底板501，第一支架702上安装有第一一字激光器701，光机固定支座502内嵌套有X射线机6，光机固定支座502上安装有保险板505，使光机固定支座502处于紧密锁紧状态，第二支架上704安装有第二一字激光器703，第一激光器激701光方向平行于X射线机6长度方向，第二激光器703激光方向垂直于X射线机6长度方向，第一激光器701和第二激光器703的激光焦点指示射线束的指示中心。光机固定支座502的侧部分别安装有第一卡紧板503和第二卡紧板504，用于固定光机固定支座502在X射线机6长度方向上的夹持距离。U型架801的外部安装有快速锁紧器802，用于固定激光测距仪8的位置使其位于X射线机6的一侧。U型架801的端部安装有安装板803。卡紧板靠近一侧位置安装有配件804。固定角钢901通过螺栓安装于地面上，固定角钢901连接有支撑柱902，顶板903上安装有回转轴承904，法兰910的一侧安装有减速器911，伺服电机912通过总线连接成为机械手3的第七轴，同由操作手柄307控制，回转轴承904的上方安装有托盘905，托盘905的上方位于中部位置安装有定位圆盘906。托盘905上设置有螺纹通孔，直径为8mm，螺纹通孔的上方安装有定位柱909，定位柱909的功能是固定待检工件10，防止旋转台9旋转时工件滑动。托盘905上设置有间隔均匀的T型凹槽907，T型凹槽907可固定M8×50的T型螺栓，作用是辅助定位柱909固定工件。底板 501通过螺栓与地面相连，底座401与四个立柱404之间通过加强筋403相连接，立柱404 之间通过连接柱402相连接，使得承重更加稳定。立柱404上方安装有托板405，托板405 的中部设置有圆孔，托板405的上方安装有机械手J1轴。控制***14通过网络与机械手3、激光测距仪8和摄像头12电性连接，通过串口与X射线机6电性连接。控制***14包括主机、显示器、键盘、鼠标、操作台。红外探测器13、铅门2的输出端与X射线机6的输入端电性连接，X射线机6的输出端与控制***14的输入端电性连接，X射线机6的开关、管电压、管电流和曝光时间等参数能被控制***14控制。激光测距仪8、摄像头12的输出端与控制***14的输入端电性连接。控制***14的输出端与X射线机6、操作手柄307的输入端电性连接，操作手柄307输出端与机械手3、旋转台9的输入端电性连接，机械手3、旋转台9的输出端与操作手柄307电性连接。机械手3的空间坐标，旋转台9的旋转角度，激光测距仪8的测试距离以及摄像头12捕捉的透照部位图片均能被控制***14保存并调用。机房1墙体由混凝土组成，厚度应大于700mm，以获得较好的辐射屏蔽能力。机房1长宽高应不小于4m×3m×3.5m，满足机械手3的透照使用要求。托盘905的截面呈圆形，托板上的 T型凹槽907数量为18，固定角钢901的数量为4个，加强筋403的数量为8个。

本发明的工作原理：本发提供的用于胶片X射线照相检测的自动化装置，在对工件进行检测时，首先开启铅门2，此时机械手3和旋转台9处于复位位置，将工件搬运至旋转台9上，并利用定位柱909固定工件与旋转台9的相对位置。初始位置确定后，机房1顶部的摄像机12记录初始位置图像并保存。将装有胶片的暗袋放置于透照部位的相应位置，此时第一一字激光器701、第二一字激光器703处于开启状态，且激光焦点指示射线束的透照中心。利用操作手柄307控制机械手3和旋转台9处于有利于缺陷检出的位置，通过调整机械手3和观察激光测距仪8显示的距离使焦距适当。透照位置确定后，机械手3的空间坐标、旋转台的旋转角度、X射线机6的曝光参数以及焦距会被控制***记录、命名并保存，重复上一步骤直至该工件的所有透照部位透照完毕，则该工件透照完毕。

有同类工件送检时，首先开启机房1门，此时机械手3和旋转台9处于复位位置，将工件搬运至旋转台上，利用定位柱909固定工件与旋转台9的相对位置，控制***14基于图像识别原理检索相应的初始位置，确保初始位置的正确性。初始位置确定后，将装有胶片的暗袋放置于透照部位的相应位置，关闭铅门2。在控制***14中选择相应透照部位的检测参数开始透照，机械手3和旋转台9将会运动到记录的相应位置，此时控制***14检索有透照部位相应的透照图片，确保透照位置的准确性。X射线机6将以记录的曝光参数进行透照，透照完成后，X射线机6自动关闭，机械手3和旋转台9可自动运动到下一透照部位的透照位置。开启铅门2，取出暗袋并在下一透照部位放置新的暗袋，关闭铅门2，操作控制***14开始透照。重复这一过程直至该工件的所有透照部位透照完毕，则该工件透照完毕。与人工搬运工件和调整X射线机6的方式相比，能够大幅减少大型工件与X射线机6的调整时间、进一步缩短检测时间、提高检测效率、降低劳动人员强度、消除安全隐患、保证检测图像的一致性，具有很好的生产效益。

Claims (10)

1.一种用于胶片X射线检测的自动化装置，其特征在于：包括机房(1)、铅门(2)、机械手(3)、夹持结构(5)、X射线机(6)、第一一字激光器(701)、第二一字激光器(703)、激光测距仪(8)、旋转台(9)、电缆固定板(11)、摄像头(12)、红外探测仪(13)、控制***(14)，所述机房(1)的外部安装有铅门(2)，且机房(1)的内部位于一侧放置有操作手柄(307)，且机房(1)的内部位于顶部安装有摄像头(12)，所述摄像头(12)的一侧安装有红外探测器(13)，且摄像头(12)的下方安装有机械手(3)，所述机械手J6轴(306)的端部安装有夹持结构(5)，所述夹持结构(5)的内部嵌套有X射线机(6)，所述机械手(3)的另一侧位于下方位置安装有基座(4)，所述基座(4)的一侧安装有旋转台(9)，所述旋转台(9)的上方放置有待检工件(10)，所述夹持结构(5)的侧面和底部分别安装有第一一字激光器(701)、第二一字激光器(703)，所述第一一字激光器(701)、第二一字激光器(703)与夹持结构(5)通过第一支架(702)、第二支架(704)相连接，所述安装板(803)的内侧嵌套有激光测距仪(8)，所述控制***(14)置于机房(1)的外部。

2.根据权利要求1所述的一种用于胶片X射线检测的自动化装置，其特征在于：所述机械手J3轴(303)上安装有电缆固定板(1101)，所述电缆固定板(1101)的两侧安装有卡箍(1102)，所述机械手J6轴(306)下方安装有底板(501)，所述底板(501)的侧部安装有第一支架(702)，所述第一支架(702)上安装有第一一字激光器(701)，所述底板(501)连接有光机固定支座(502)，所述光机固定支座(502)内嵌套有X射线机(6)，且光机固定支座(502)上安装有保险板(505)，且光机固定支座(502)的两侧分别安装有第一卡紧板(503)和第二卡紧板(504)，所述夹持机构(5)的外部安装有U型架(801)，所述U型架(801)的外部安装有快速锁紧器(802)，且U型架(801)的端部安装有安装板(803)，所述安装板(803)上嵌套有激光测距仪(8)，所述光机固定支座(502)底部安装有第二支架(704)，所述第二支架(704)上安装有第二一字激光器(703)，所述卡紧板(503)靠近一侧位置安装有配件(804)。

3.根据权利要求1所述的一种用于胶片X射线检测的自动化装置，其特征在于：所述固定角钢(901)通过螺栓与地面相连接，且固定角钢(901)连接有支撑柱(902)，所述支撑柱(902)上安装有顶板(903)，所述顶板(903)上安装有回转轴承(904)，所述回转轴承(904)的一侧安装有法兰(910)，所述法兰(910)的一侧安装有减速器(911)，所述减速器(911)的一侧安装有伺服电机(912)，所述回转轴承(904)的上方安装有托盘(905)，所述托盘(905)的上方位于中部位置安装有定位圆盘(906)，且托盘(905)上设置有间隔均匀的T型凹槽(907)，且托盘(905)上设置有螺纹通孔(908)，所述螺纹通孔(908)的上方安装有定位柱(909)。

4.根据权利要求1所述的一种用于胶片X射线检测的自动化装置，其特征在于：所述底座(401)通过螺栓与地面相连，且底座(401)与四个立柱(404)之间通过加强筋(403)相连接，所述立柱(404)之间通过连接柱(402)相连接，且立柱(404)上方安装有托板(405)，所述托板(405)的中部设置有圆孔(406)，且托板(405)的上方安装有机械手J1轴(301)。

5.根据权利要求1所述的一种用于胶片X射线检测的自动化装置，其特征在于：所述控制***(14)通过网络与机械手(3)、激光测距仪(8)和摄像头(12)电性连接，且控制***(14)通过串口与X射线机(6)电性连接，且控制***(14)包括主机、显示器、键盘、鼠标、操作台。

6.根据权利要求1所述的一种用于胶片X射线检测的自动化装置，其特征在于：所述红外探测器(13)、铅门(14)的输出端与X射线机(6)的输入端电性连接，所述X射线机(6)的输出端与控制***(14)的输入端电性连接，所述激光测距仪(8)、摄像头(12)的输出端与控制***(14)的输入端电性连接，所述控制***(14)的输出端与X射线机(6)、操作手柄(307)的输入端电性连接，所述操作手柄(307)输出端与机械手(6)、旋转台(9)的输入端电性连接，所述机械手(3)、旋转台(9)的输出端与操作手柄(307)电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于胶片X射线检测的自动化装置，其特征在于：所述机房(1)墙体由混凝土组成，厚度应大于700mm，且机房(1)长宽高应不小于4m×3m×3.5m。

8.根据权利要求2所述的一种用于胶片X射线检测的自动化装置，其特征在于：所述第一一字激光器(701)激光方向平行于X射线机(6)的长度方向，所述第二一字激光器(703)激光方向垂直于X射线机(6)的长度方向。

9.根据权利要求3所述的一种用于胶片X射线检测的自动化装置，其特征在于：所述托板(905)的截面呈圆形，且托板(905)上的T型凹槽(907)数量为18个。

10.根据权利要求3所述的一种用于胶片X射线检测的自动化装置，其特征在于：所述固定角钢(901)的数量为4个，所述加强筋(403)的数量为8个。

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