CN114018960B - 一种基于x射线探伤图像的缺陷分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无损检测技术领域，具体涉及一种基于X射线探伤图像的缺陷分析装置。其包括设置在检测台中的聚焦镜和透射光线接收器，该检测台水平固定在第一旋转电机的转轴上，所述第一旋转电机竖向固定在其下方的升降平台上，所述升降平台固定在升降机构上。X射线枪固定在检测台的上方，该X射线枪斜向朝向检测台上表面。第一旋转电机、升降机构、X射线枪均与控制柜连接。反射光线接收器设置在检测台的上方，且位于X射线枪对侧。透射光线接收器和反射光线接收器均与成像及分析***连接。本发明的分析装置能够对同一测量位置进行透射和反射光线成像，有效提高缺陷图像的分辨率，而且该分析装置能够自动完成对缺陷类型的归类，有效提高了检测效率。

Description

一种基于X射线探伤图像的缺陷分析装置

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，具体涉及一种基于X射线探伤图像的缺陷分析装置。

背景技术

背景技术中的下列内容仅指本发明人理解的与本发明有关的信息，旨在通过对与本发明相关的一些基础技术知识的说明而增加对本发明的理解，该信息并不必然已经构成被本领域一般技术人员所公知的知识。

X射线探伤是利用X射线可以穿透物质和在物质中具有衰减的特性，发现缺陷的一种无损检测方法。X射线探伤具有灵敏度高，可适于各种材料内部缺陷检测等方面的优点，已经在各类仪器装置的质量检测中广泛应用。虽然X射线以光速直线传播，不受电场和磁场的影响，但在穿透物质的过程中有衰减，如果遇到裂缝、洞孔、夹渣等缺陷，将会在底片上显示出暗影区来。基于此，X射线探伤的实质是根据被检验工件与其内部缺陷介质对射线能量衰减程度不同，而引起射线透过工件后强度差异，使感光材料上获得缺陷投影所产生的潜影，其经过暗室进一步处理后获得缺陷影像，再对照标准评定工件内部缺陷的性质和底片级别。

基于上述的原理和技术引导，目前的X射线探伤装置普遍只采用并收集透射后的X射线信息进行成像的方式。然而，这种方式存在成像分辨率不理想，在后续缺陷分级过程中导致误差较大的问题，影响对零件质量评估的准确性。

发明内容

针对上述的问题，本发明提供一种基于X射线探伤图像的缺陷分析装置，该分析装置能够对同一测量位置既进行透射光线成像，也能够进行反射光线成像，有效提高缺陷图像的分辨率，而且该分析装置能够自动完成对缺陷类型的归类，有效提高了检测效率。为实现上述目的，本发明采用如下所述技术方案。

一种基于X射线探伤图像的缺陷分析装置，包括：检测台、聚焦镜、透射光线接收器、第一旋转电机、升降平台、升降机构、X射线枪、控制柜、反射光线接收器和成像及分析***。其中：所述检测台中具有内腔，所述聚焦镜、透射光线接收器均固定在所述内腔中，且所述透射光线接收器位于聚焦镜的正下方。所述检测台水平固定在第一旋转电机的电机轴上，且该第一旋转电机竖向固定在其下方的升降平台上，所述升降平台固定在升降机构上。所述X射线枪固定在检测台的上方，且该X射线枪斜向朝向检测台的上表面。所述第一旋转电机、升降机构、X射线枪均与控制柜连接。所述反射光线接收器设置在检测台的上方，且位于X射线枪对侧，以便于接收反射光线。所述透射光线接收器和反射光线接收器均与所述成像及分析***连接，以便于将接收的光线转换成可视化图像，并进行缺陷类型的分析。

在进一步的技术方案中，所述成像及分析***中包括成像模块、图像收集模块、分析模块和存储模块。其中：所述成像模块用于对所述透射光线接收器和反射光线接收器采集的光线信号进行成像，所述图像收集模块用于收集来自所述成像模块的图像并传输给所述分析模块进行缺陷识别和分类。所述存储模块与分析模块连接，所述存储模块用于存储所述分析模块给出的分析结果。

在进一步的技术方案中，所述成像及分析***还包括显示器，所述显示器用于显示可视化的分析图像，如被测工件的检测图像、缺陷类型等，供检测人员观察。

在进一步的技术方案中，所述分析模块中具有用于对图像进行缺陷分类的卷积神经网络模型，其能够对图像收集模块输入X射线信息进行识别、分类，并与对应的缺陷类型、级别进行匹配后传输至所述存储模块存储，并传输至所述显示器进行显示。

在进一步的技术方案中，所述升降机构包括气缸、液压缸、丝杠机构等中的任意一种，以便于驱动所述升降平台升降，通过所述升降平台的升降可实现检测台与X射线枪之间的距离变化，进而改变X射线在检测台上的被测工件上的照射位置。

在进一步的技术方案中，所述丝杠机构包括第二旋转电机、固定板、支撑杆、螺孔板、螺杆和导杆。其中：所述第二旋转电机竖向设置，所述固定板水平固定在第二旋转电机的电机轴的上端面上，所述支撑杆竖向固定在固定板上，所述螺孔板水平固定在支撑杆的顶端，所述螺杆螺纹连接在螺孔板的螺孔中，且螺杆与第二旋转电机的电机轴同轴设置。所述导杆为两根，其分别竖向固定在第二旋转电机的两侧，所述导杆的上端穿过升降平台且两者滑动连接。

在进一步的技术方案中，还包括准直器，其连接在所述X射线枪的光线出射口处，且该准直器斜向朝向检测台的上表面。所述准直器可以增强X射线枪发出的X射线，能够对X射线进行校正、聚集，产生高密度X射线束，提高成像分辨率。

在进一步的技术方案中，所述检测台的内腔中具有与透射光线接收器连接的无线传输模块，以便将透射光线接收器接收的透射光线信号无线传输给成像及分析***。

在进一步的技术方案中，所述反射光线接收器与无线传输模块连接，该无线传输模块用于将反射光线接收器接收的反射光线信号无线传输给所述成像及分析***。

在进一步的技术方案中，还包括保护壳，所述检测台、聚焦镜、透射光线接收器、第一旋转电机、升降平台、升降机构、X射线枪、反射光线接收器均位于所述保护壳中，以降低X射线的泄露，降低对工作人员的影响。

基于上述的技术方案，本发明的缺陷分析装置至少能够产生以下方面的有益效果：

（1）本发明示例的一种基于X射线探伤图像的缺陷分析装置同时采用了透射光线接收器和反射光线接收器分别接收通过被测工件的透射光线和反射光线，从而可以利用这两种光线分别成像，进一步通过两种成像综合反映工件内部的情况，使成像分辨率更高，检测结果更加准确，便于更加精确地判定工件内的缺陷情况，克服目前的X射线探伤装置普遍只采用并收集透射后的X射线信息进行成像导致存在成像分辨率不理想，检测结果误差较大的问题。

（2）本发明示例的一种基于X射线探伤图像的缺陷分析装置采用了包括成像模块、图像收集模块、分析模块和存储模块的成像及分析***，其中的分析模块中具有用于对图像进行缺陷分类的卷积神经网络模型，其能够利用高准确率的神经网络模型将接收的图像自动与缺陷图像数据进行匹配，并据此进行分类，自动完成对缺陷类型的归类，有效提高了检测效率。

（3）本发明示例的一种基于X射线探伤图像的缺陷分析装置通过将聚焦镜和透射光线接收器内置在检测台的内腔中，然后利用第一旋转电机和升降平台实现了检测台的旋转和升降，其好处是：为了保证X射线枪的精确测量，X射线枪采用固定在检测台上方的方式，这就会导致面临如何实现检测台上被测工件的全面检测的问题。为此，本发明通过将聚焦镜和透射光线接收器内置后保证了被测工件与聚焦镜之间位置关系不会因检测台的运动而运动，保证检测的顺利进行和准确性。同时，利用第一旋转电机保证检测台携带被测工件旋转，从而实现对工件上同一半径范围内的检测，但这仍然无法完成对整个被测工件的全面检测，为此，本发明通过升降平台改变被测工件与X射线枪之间的距离，进而改变了X射线在被测工件上表面的落点，随着所述距离的减小，X射线的落点越靠近被测工件边缘，反之则越靠近被测工件中心，从而在每完成同一半径范围内的检测时，调节升降平台的高度进行另一半径范围内的检测，通过控制柜的设置可自动完成上述的检测，很好地解决了对检测台上被测工件进行全面检测的问题。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例中一种基于X射线探伤图像的缺陷分析装置的结构示意图。

图2为本发明实施例中成像及分析***的结构示意图。

图3为本发明实施例中检测台及其附件的结构示意图。

图4为本发明实施例中升降机构的结构示意图。

图中标记代表：1-检测台、2-聚焦镜、3-透射光线接收器、4-第一旋转电机、5-升降平台、6-升降机构、6.1-第二旋转电机、6.2-固定板、6.3-支撑杆、6.4-螺孔板、6.5-螺杆、6.6-导杆、7-X射线枪、8-控制柜、9-反射光线接收器、10-成像及分析***、10.1-成像模块、10.2-图像收集模块、10.3-分析模块、10.4-存储模块、10.5-显示器、11-支撑环、12-凹槽、13-准直器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，并不对结构起限定作用，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

另外，本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等及其类似用语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。现结合说明书附图和实施例对本发明的技术方案进一步说明。

参考图1和图2，对于该图示例的一种基于X射线探伤图像的缺陷分析装置，其是包含多个元件的总成，属于工业检测设备的范畴。该分析装置的主体结构为立式设计，以确保被测工件能够放在所述缺陷分析装置进行检测。具体地，所述缺陷分析装置包括：检测台1、聚焦镜2、透射光线接收器3、第一旋转电机4、升降平台5、升降机构6、X射线枪7、控制柜8、反射光线接收器9和成像及分析***10，其中：

所述检测台1、聚焦镜2、透射光线接收器3、第一旋转电机4、升降平台5、升降机构6、X射线枪7、反射光线接收器9均位于保护壳中，所述保护壳为铅制箱，以减少X射线泄露，对工作人员造成伤害。

所述检测台1为箱式或者盒式结构，即具有内腔，所述聚焦镜2和透射光线接收器3均固定在所述检测台1的内腔中，其中，所述透射光线接收器3位于聚焦镜2的正下方，且所述聚焦镜2粘接在支撑环11上，且所述支撑环11的内侧边缘为凹面状，以便于和所述聚焦镜2的下表面边缘贴合，使所述聚焦镜2更加稳定地安装固定在支撑环11上。将聚焦镜2和透射光线接收器3内置保证了被测工件与聚焦镜2之间的位置关系不会因检测台1的运动而发生变动，保证检测的准确性。在另一优选的实施例中，参考图3，所述检测台1的上表面还具有凹槽12，以便于在转动过程中约束检测台1上的被测工件，有助于防止被测工件意外脱落。

另外，基于上述的说明，应当理解的是，本实施例的这种缺陷分析装置更适于盘状类、环状工件等的检测，这类工件需要的检测面较大，而本实施例的缺陷分析装置能够通过检测台1的旋转和升降实现对这类工件的全面检测。

继续地，所述第一旋转电机4竖向固定在其下方的升降平台5上，即所述第一旋转电机4的电机轴竖直朝上，所述检测台1水平固定在所述第一旋转电机4的电机轴的上端面上。所述升降平台5固定在升降机构6上，所述升降机构6为气缸，或者也可以为液压缸或者其他具有升降功能的机构，以便于驱动所述升降平台5进行升降，进而解决现有的一些这类检测装置无法完成对整个被测工件全面检测的问题。利用所述第一旋转电机4保证检测台1携带被测工件旋转，从而使所述X射线枪7对A范围半径内的工件表面进行扫射，但这仍然无法完成对整个被测工件的检测。

为此，本实施例通过所述升降平台5改变被测工件与X射线枪7之间的距离，进而改变了X射线在被测工件上表面的落点，随着所述距离的减小，所述落点越靠近被测工件边缘，反之落点则越靠近被测工件中心，从而在每完成同一半径范围内的检测时，调节升降平台5的高度进行另一半径范围（如B，所述B≠A）内的检测，通过对所述控制柜8的参数设置可自动完成上述的检测和半径范围的切换，很好地解决了对检测台1上被测工件进行全面检测的问题。

进一步地，继续参考图1，所述X射线枪7固定在检测台1的上方，且所述X射线枪7斜向朝向检测台1的上表面，所述X射线枪7的具体倾斜角度并无特殊限定，可根据实际需要进行设置，这是由于所述X射线枪7的倾斜角度主要决定了X射线在检测台1的上表面上的照射落点，当倾斜角度越大时所述照射落点越靠近检测台1的上表面中心，反之则越靠近检测台1的上表面边缘。但由于本实施例中的检测台1的高度可调，同样可以改变X射线在检测台1的上表面上的照射落点，因此，所述X射线枪7的倾斜角度不适合时可通过检测台1高度的改变进行调节。

所述第一旋转电机4、升降机构6、X射线枪7均与所述控制柜8连接。所述反射光线接收器9设置在检测台1的上方，且位于所述X射线枪7对侧，以便于接收反射光线。在优选的实施例中，所述反射光线接收器9的接收面为弧形面，以便于更加全面地接收反射X射线，提高检测的准确性。本实施例的缺陷分析装置同时采用了透射光线接收器3和反射光线接收器9分别接收通过被测工件的透射光线和反射光线，从而可以利用这两种光线分别成像，进一步通过两种成像综合反映工件内部的情况，使成像分辨率更高，检测结果更准确。

所述透射光线接收器3和反射光线接收器9均与所述成像及分析***10连接，以便于将接收的光线转换成可视化图像，并进行缺陷类型的分析。具体地，参考图2，所述成像及分析***10包括：成像模块10.1、图像收集模块10.2、分析模块10.3和存储模块10.4。其中，所述成像模块10.1用于对透射光线接收器3和反射光线接收器9采集的光线信号进行成像，所述图像收集模块10.2用于收集来自成像模块10.1的图像并传输给分析模块10.3中进行缺陷识别和分类，所述分析模块10.3中具有用于对图像进行缺陷分类的卷积神经网络模型。所述存储模块10.4用于存储分析模块10.3的分析结果。

进一步地，所述成像及分析***10还包括了显示器10.5，其用于显示从存储模块10.4调取的信息，如被测工件的检测图像、缺陷类型等。本实施例的成像及分析***能够10利用高准确率的神经网络模型将接收的图像自动与对应的缺陷类型、级别进行匹配，自动完成对缺陷类型的归类，然后传输至所述存储模块存储，并传输至所述显示器进行显示，并据此进行分类，有效提高了检测效率。

在另一优选的实施例中，所述检测台1的内腔中具有与透射光线接收器3连接的无线传输模块，以便于将透射光线接收器3接收的透射光线信号无线传输给成像及分析***10。同样地，所述反射光线接收器9与无线传输模块连接，该无线传输模块用于将反射光线接收器9接收的反射光线信号无线传输给所述成像及分析***10，从而去除没必要的线缆，使这种基于X射线探伤图像的缺陷分析装置的结构更加精简。

上述提及，所述升降机构6也可以为液压缸或者其他具有升降功能的机构，以便于驱动所述升降平台5进行升降，进而解决现有的一些这类检测装置无法完成对整个被测工件全面检测的问题。参考图4，其示例了另一种结构的升降机构6，具体地，所述丝杠机构6包括：第二旋转电机6.1、固定板6.2、支撑杆6.3、螺孔板6.4、螺杆6.5和导杆6.6，其中：

所述第二旋转电机6.1竖向设置，即所述第二旋转电机6.1的电机轴竖向朝上设置。所述固定板6.2水平固定在第二旋转电机6.1的电机轴的上端面上，所述支撑杆6.3为两根，其分别竖向固定在固定板6.2上的两侧，所述螺孔板6.4水平固定在支撑杆6.3的顶端，所述螺杆6.5螺纹连接在螺孔板6.4中心处的螺孔中，且所述螺杆6.5位于所述两根支撑杆6.3之间，该螺杆6.5与所述第二旋转电机6.1的电机轴同轴设置，以防止转动时发生偏心运动，不利于检测。

所述导杆6.6为两根，其分别竖向固定在第二旋转电机6.1的两侧，所述导杆6.6的上端穿过升降平台5且两者滑动连接。通过第二旋转电机6.1带动螺孔板6.4相对于所述螺杆6.5转动，而螺杆6.5和升降平台5在导杆6.6的约束下无法转动，只能沿着导杆6.6上/下滑动，从而实现所述升降平台5的升降。

继续参考图1，在另一优选的实施例中，上述的缺陷分析装置还包括准直器13，其连接在所述X射线枪7的光线出射口处，且所述准直器13斜向朝向检测台1的上表面。所述准直器13可以增强X射线枪7发出的X射线，能够对X射线进行校正、聚集，产生高密度X射线束，提高成像分辨率。

最后，需要说明的是，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种基于X射线探伤图像的缺陷分析装置，其特征在于，包括：检测台、聚焦镜、透射光线接收器、第一旋转电机、升降平台、升降机构、X射线枪、控制柜、反射光线接收器和成像及分析***，其中：所述检测台中具有内腔，所述内腔中设置有聚焦镜和透射光线接收器，且所述透射光线接收器位于聚焦镜的正下方；所述检测台水平固定在第一旋转电机的转轴上，所述第一旋转电机竖向固定在其下方的升降平台上，所述升降平台固定在升降机构上；所述X射线枪固定在检测台的上方，且X射线枪斜向朝向检测台的上表面；所述第一旋转电机、升降机构、X射线枪均与控制柜连接；所述反射光线接收器设置在检测台的上方，且位于X射线枪对侧；所述透射光线接收器和反射光线接收器均与所述成像及分析***连接；

还包括准直器，其连接在所述X射线枪的光线出射口处，且该准直器斜向朝向检测台的上表面；

还包括保护壳，所述检测台、聚焦镜、透射光线接收器、第一旋转电机、升降平台、升降机构、X射线枪、反射光线接收器均位于所述保护壳中；

所述反射光线接收器的接收面为弧形面；

所述升降机构为丝杠机构，其包括：第二旋转电机、固定板、支撑杆、螺孔板、螺杆和导杆；其中：所述第二旋转电机竖向设置，所述固定板水平固定在第二旋转电机的电机轴的上端，所述支撑杆竖向固定在固定板上，所述螺孔板水平固定在支撑杆的顶端，所述螺杆螺纹连接在螺孔板的螺孔中，且所述螺杆与第二旋转电机的电机轴同轴设置；所述导杆为两根，其分别竖向固定在第二旋转电机的两侧，所述导杆的上端穿过升降平台且两者滑动连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于X射线探伤图像的缺陷分析装置，其特征在于，所述成像及分析***中包括成像模块、图像收集模块、分析模块和存储模块，其中，所述成像模块用于对透射光线接收器和反射光线接收器采集的光线信号进行成像，所述图像收集模块用于收集来自成像模块的图像并传输给分析模块中进行缺陷识别和分类，所述存储模块与所述分析模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于X射线探伤图像的缺陷分析装置，其特征在于，所述分析模块中具有用于对图像进行缺陷分类的卷积神经网络模型。

4.根据权利要求2所述的一种基于X射线探伤图像的缺陷分析装置，其特征在于，所述成像及分析***还包括显示器，用于显示从所述存储模块调取的信息。

5.根据权利要求1所述的一种基于X射线探伤图像的缺陷分析装置，其特征在于，所述检测台的内腔中具有与所述透射光线接收器连接、且能够与所述成像及分析***进行信息传输的无线传输模块。

6.根据权利要求5所述的一种基于X射线探伤图像的缺陷分析装置，其特征在于，所述反射光线接收器与无线传输模块连接，该无线传输模块用于将反射光线接收器接收的反射光线信号无线传输给所述成像及分析***。

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