专利名称：一种焊缝缺陷计算机成像与缺陷识别系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光扫描及焊缝图像处理与缺陷识别技术领域，特别关于一种焊缝缺
陷计算机成像与缺陷识别系统。
背景技术：
目前，用X射线成像板(imaging plate，IP)取代X光胶片来进行X光摄像主要应 用在医疗上，其使用方法与传统X光胶片一样，当X光穿透人体时，由于物体光电吸收、康普 顿散射等因素将会减弱X光能量，X射线照射后人体受照射部分的信息以潜影方式储存在 IP上，但其线性范围大大超过普通X射线胶片，可达1 : 10000。 IP所存影像信息在光照下会以紫外光辐射形式消失后重新使用，其辐射强度与光 照条件有关。用恒定光强、一定波长的红色激光激发IP后被光电变换元件变换成电信号并 进行A/D变换后，以图像的形式保留在计算机内。由于不用通过传统的显影、定影等暗室操 作，从计算机的显示器上就可以直接看到被摄的医学影像。这大大方便了医疗处理。
但是，基于上述原理的CR系统，价格都比较高，结构比较复杂，并且主要应用于医
疗系统中。
发明内容
为解决现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种焊缝缺陷计算机成像与缺陷识 别系统。 为实现以上发明目的，本发明实施例提供一种焊缝缺陷计算机成像与缺陷识别系 统，所述系统包括进片装置，包含内鼓式结构，用于附着弯曲的成像板，所述进片装置用于 驱动所述成像板沿所述内鼓式结构的轴线方向移动；激光扫描装置，用于采用激光对所述 成像板进行圆周扫描，随着所述成像板的移动实现对所述成像板的逐行扫描；图像数据采 集装置，用于采集所述成像板激发的荧光信息，将所述荧光信息转换成数字信息；图像处理 与缺陷识别装置，用于对所述数字信息进行处理生成焊缝图像信息，并对生成的焊缝图像 进行缺陷识别；控制处理装置，用于对所述进片装置、所述激光扫描装置以及所述图像数据 采集装置的操作进行控制。 本发明实施例的计算机射线成像系统能够对焊缝缺陷进行识别，可以大大降低检 测成本，縮短产品开发周期，因此能够广泛应用于工业无损检测和无损评价。
图1为本发明实施例的系统逻辑框图；
图2为本发明实施例的系统细化逻辑框图；
图2a为控制处理装置105的工作流程示意图；
图3为本发明实施例的工作原理示意图；
图4为本发明实施例系统的立体4
图5为本发明实施例进片装置101的局部放大结构图。
具体实施式 以下结合附图对本发明具体实施方式
进行详细说明。 图1为本发明实施例的系统逻辑框图。如图l所示，该系统包括进片装置IOI，包 含内鼓式结构，用于附着弯曲的成像板，所述进片装置用于带动所述成像板沿所述内鼓式 结构的轴线方向移动；激光扫描装置102，用于采用激光对所述成像板进行圆周扫描，随着 所述成像板的移动实现对所述成像板的逐行扫描；图像数据采集装置103，用于采集所述 成像板激发的荧光信息，将所述荧光信息转换成数字信息；图像处理与缺陷识别装置104， 用于对所述数字信息进行处理生成焊缝图像信息，并对生成的焊缝图像进行缺陷识别；控 制处理装置105，用于对所述进片装置101、所述激光扫描装置102以及所述图像数据采集 装置103的操作进行控制。 本发明实施例的图像处理与缺陷识别装置104，用于对输入的信号进行图像处理， 生成图像，能实现图像放大/縮小、亮度/对比度调整、正/负片显示、图像降噪、图像锐化、 灰度显示、直方图统计等功能。并对扫描的焊缝图像具有缺陷识别功能，能够将焊缝中存在 的气孔和夹渣等块状缺陷以及未焊透和裂纹等条状缺陷进行检测并将缺陷标记出来，可大 大降低检测成本，縮短产品的开发周期。该缺陷识别技术可以采用模糊推理算法，由于该算 法已经为本领域公知的技术，此处不再详细叙述它的原理。 图2为本发明实施例的系统细化逻辑框图。如图2所示，所述系统还包括光电检 测单元201，用于检测所述成像板是否处于所述激光扫描装置的扫描区域。所述系统还包 括列同步信号检测单元202，用于对所述激光扫描装置的列同步信号进行检测；所述控制 处理装置105，还用于当检测到所述列同步信号时，控制所述进片装置驱动所述成像板沿所 述内鼓式结构的轴线方向移动一个扫描行的距离。所述系统还包括行同步信号检测单元
203，用于对所述激光扫描装置的行同步信号进行检测，所述控制处理装置105，还用于当检 测到所述行同步信号时，控制所述图像数据采集装置开启数据采集。 本发明实施例的光电检测单元201可采用光电传感器，行同步检测单元203以及 所述列同步检测单元202可采用硅光二极管传感器。本发明实施例的列同步信号表示完成 一行激光扫描时检测到的激光扫描装置102发出的信号；行同步信号表示开始新一行激光 扫描时检测到的激光扫描装置102发出的信号。 图2a为控制处理装置105的工作流程示意图。如图2a所示，
步骤S201，检测IP是否进入激光扫描区域； 步骤S202，判断是否检测到列同步信号，如果检测到，则控制所述进片装置驱动所 述成像板沿所述内鼓式结构的轴线方向移动一个扫描行的距离； 步骤S203，判断是否检测到行同步信号，如果检测到，则控制所述图像数据采集装 置开启数据采集； 步骤S204，判断IP是否扫描完毕，如果扫描完毕则停止数据采集。 图3为本发明实施例的工作原理示意图。本发明实施例的系统将成像板弯曲后附
着在进片装置上，由进片装置带动成像板完成轴向扫描移动；激光扫描装置使激光束沿周
向扫描，完成成像板的完整扫描。激光器发出的激光经过调制后形成一定频率的脉冲激光，
经扩束准直镜、滤波镜、半透半反镜后入射到光扫描五棱镜上，扫描五棱镜由伺服电机带动作高速旋转，发出的激光束经聚焦后，在IP上聚成直径约为0. 05mm的激光光斑进而激发荧 光，荧光经由原光路逆向反射回半透半反镜，经荧光接收棱镜和滤波片滤波后进入光电倍 增管，经信号放大及转换后，完成荧光信号的数字化，最后输入到计算机。
如图3所示，本发明实施例的激光扫描装置102包括激光器301、扩束准直器 302、滤光片303、半透半返镜304、光扫描五棱镜305以及电机306。所述激光器301，用于 发射激光束，激光器发出的激光经过调制后形成一定频率的脉冲激光，经扩束准直器302、 滤光片303、半透半返镜304后入射至所述光扫描五棱镜305 ;所述光扫描五棱镜305，对发 出的激光束进行聚焦，在所述电机306带动下高速旋转，以采用所述聚焦后的激光对成像 板307进行圆周扫描。 再次参照图3，本发明实施例的图像数据采集装置103包括光扫描五棱镜305、半 透半返镜304、荧光接收镜308、滤波镜309、光电倍增管310、前置放大器311和模数转换器 312。所述半透半返镜304，还用于从所述光扫描五棱镜305接收在成像板307上激发的荧 光信息，所述荧光信息经荧光接收镜308、滤波镜309后进入光电倍增管310，经前置放大器 311和模数转换器312转换为数字信息，并进入图像处理与缺陷识别装置104进行图像处理 生成焊缝图像信息，并对生成的焊缝图像进行缺陷识别。 图4为本发明实施例系统的立体图，该图仅标出了该系统一些可见的部件。如图4 所示，为了使激光点均匀地打在成像板上，进片装置IOI采用内鼓式结构，在图中为一上半 圆弧。成像板呈半圆弧形弯曲后附着在该内鼓式结构上，进片装置101带动成像板在沿内 鼓式结构的轴向移动。 图4的光扫描五棱镜305，位于进片装置101的内鼓式结构所在圆弧的中心位置， 用于以所在圆弧中心为圆心，臂长为半径在电机306的驱动下作圆周激光扫描。激光束扫 描一周即为轴向的一行，激光束扫描完一行之后，成像板在进片装置101带动下前进一扫 描行的距离，重复这个过程进而完成成像板的整板扫描激发。 图4中，在与进片装置相对的下半圆弧上设置有列同步监测单元202，行同步监测 单元203在图4中未示出，它可以位于下半圆弧上和列同步监测单元202对称的位置。当 激光扫描到下半个圆弧时，图像数据采集装置103停止进行图像数据采集。当激光扫描到 列同步检测单元202时，控制处理装置105控制进片装置101带动成像板沿轴向移动一扫 描行的距离；当激光扫描到行同步检测单元203时，控制处理装置105控制图像数据采集装 置103开启数据采集。进片装置还包含一光电检测单元201 (图中未示)，用于对成像板是 否进入扫描区域进行检测。 图5为本发明实施例进片装置101的局部放大结构图。如图5所示，本发明实施 例的进片装置101包括相对设置的传动机构501和压紧机构502，所述成像板307位于所 述传动机构501和所述压紧机构502的缝隙之间；所述传动机构501包含驱动辊503，用于 在步进电机的带动下旋转；所述压紧机构502包含压紧轮504，用于将所述成像板307压紧 在所述传动机构的驱动辊503表面；所述驱动辊503和所述压紧轮504相对旋转，带动所 述成像板沿所述进片装置101的内鼓式结构的轴向移动。所述驱动辊503还上附着有平带 505，所述压紧装置还包含压紧弹簧506，所述压紧轮504固定在压紧轴507上。
此外，为保证进片时成像板的曲率半径，传动机构的驱动辊下表面与成像板的上 表面的曲率半径保持一致。传动机构501采用蜗轮蜗杆与同步带轮相结合的传动方式，同步带轮主动轮508固定在步进电机509主轴上，通过同步带510分别带动两个同步带轮从动轮511。蜗杆512与同步带轮从动轮511之间用紧固件连接，同步转动。驱动辊503固定在与蜗轮513连接的轴上，平带505套在辊子503上，随辊子503的转动而前进，与下面的压紧轮504共同作用，带动成像板呈圆弧状通过激光扫描线。在未插入成像板时，压紧轮504与平带505表面在压縮弹簧506的作用下贴紧。插入成像板后，弹簧被进一步压縮，压紧轮504与平带505将成像板压紧产生足够的摩擦力，使得平带504能够带动成像板前进。
本发明实施例的计算机射线成像系统能够对焊缝缺陷进行识别，可以大大降低检测成本，縮短产品开发周期，因此能够广泛应用于工业无损检测和无损评价。
以上具体实施方式
仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。
权利要求
一种焊缝缺陷计算机成像与缺陷识别系统，其特征在于，所述系统包括进片装置，包含内鼓式结构，用于附着弯曲的成像板，所述进片装置用于驱动所述成像板沿所述内鼓式结构的轴线方向移动；激光扫描装置，用于采用激光对所述成像板进行圆周扫描，随着所述成像板的移动实现对所述成像板的逐行扫描；图像数据采集装置，用于采集所述成像板激发的荧光信息，将所述荧光信息转换成数字信息；图像处理与缺陷识别装置，用于对所述数字信息进行处理生成焊缝图像信息，并对生成的焊缝图像进行缺陷识别；控制处理装置，用于对所述进片装置、所述激光扫描装置以及所述图像数据采集装置的操作进行控制。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括光电检测单元，用于检 测所述成像板是否处于所述激光扫描装置的扫描区域。
3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括列同步信号检测单元， 用于对所述激光扫描装置的列同步信号进行检测；所述控制处理装置，用于当检测到所述列同步信号时，控制所述进片装置带动所述成 像板沿所述内鼓式结构的轴线方向移动一个扫描行的距离。
4. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括行同步信号检测单元， 用于对所述激光扫描装置的行同步信号进行检测；所述控制处理装置，用于当检测到所述行同步信号时，控制所述图像数据采集装置开 启数据采集。
5. 根据权利要求l所述的系统，其特征在于，所述进片装置包括相对设置的传动机构 和压紧机构；所述成像板位于所述传动机构和所述压紧机构的缝隙之间；所述传动机构包含驱动辊，用于在步进电机的带动下旋转； 所述压紧机构包含压紧轮，用于将所述成像板压紧在所述驱动辊表面； 所述驱动辊和所述压紧轮相对旋转，带动所述成像板沿所述内鼓式结构的轴向移动。
6. 根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述驱动辊下表面与成像板上表面的曲 率半径一致；所述驱动辊上附着有平带，所述压紧装置包含压紧弹簧。
7. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光扫描装置包括激光器、扩束准 直器、滤光片、半透半返镜、光扫描五棱镜以及电机；所述激光器，用于发射激光束，所发出的激光束经扩束准直器、滤光片、半透半返镜后 入射至所述光扫描五棱镜；所述光扫描五棱镜，用于对发出的激光束进行聚焦，在所述电机带动下高速旋转，以采 用所述聚焦后的激光对所述成像板进行圆周扫描。
8. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述图像数据采集装置包括所述光扫描 五棱镜、所述半透半返镜、荧光接收镜、滤波镜、光电倍增管、前置放大器和模数转换器；所述半透半返镜，还用于从所述光扫描五棱镜接收在成像板上激发的荧光信息，所述 荧光信息经荧光接收镜、滤波镜后进入光电倍增管，经前置放大器和模数转换器转换为数 字信息。
9. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光电检测单元为光电传感器。
10. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述行同步检测单元以及所述列同步检 测单元为硅光二极管传感器。
全文摘要
本发明实施例提供一种焊缝缺陷计算机成像与缺陷识别系统，所述系统包括进片装置，包含内鼓式结构，用于附着弯曲的成像板，所述进片装置用于带动所述成像板沿所述内鼓式结构的轴线方向移动；激光扫描装置，用于采用激光对所述成像板进行圆周扫描，随着所述成像板的移动实现对所述成像板的逐行扫描；图像数据采集装置，用于采集所述成像板激发的荧光信息，将所述荧光信息转换成数字信息；图像处理与缺陷识别装置，用于对所述数字信息进行处理生成焊缝图像信息，并对生成的焊缝图像进行缺陷识别；控制处理装置，用于对所述进片装置、所述激光扫描装置以及所述图像数据采集装置的操作进行控制。
文档编号G02B26/12GK101782529SQ20091007722
公开日2010年7月21日 申请日期2009年1月20日 优先权日2009年1月20日
发明者丁克勤, 寿比南, 张旭, 林树青, 梁丽红, 邬代军, 陈 光 申请人:中国特种设备检测研究院