专利名称：用于借助x射线辐射对检测对象进行材料检测的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于借助χ射线辐射对检测对象进行材料检测/探伤的装置。
背景技术：
常规的车轮检测系统包括χ射线系统，该χ射线系统包括安装在能够围绕水平轴线摆动/回转的C形臂上的X射线管和图像增强器。待检测的车轮用辊式输送器送入并由可水平移位的支承件接收和移至检测位置，该支承件具有两个装备有辊的夹持臂。在检测位置，通过使车轮通过抓住下轮辋凸缘的夹持辊的驱动而围绕其轴线转动并借助支承件平动地移位，对C形臂的多个摆动位置各执行一次χ射线扫描。因此，这是一种三轴式检测装置。在χ射线检测之后，将车轮从支承件送出并转交给一输出侧的辊式输送器。随后，支承件回移至输入侧以接收下一个待检测的车轮。在从DE 101 53 379 B4已知的多轴式车轮检测系统中，χ射线装置是固定不动的，其中车轮可围绕一位于输送平面内的横向轴线摆动并通过驱动抓住下轮辋凸缘的夹持辊而围绕其轴线转动。为了使车轮能围绕横向轴线摆动，用于送入和送出待检测的车轮的输送链以可转动的方式支承在摆动臂上，所述摆动臂在χ射线检测期间摆开去。这种设计极其复杂。DE 202 08 174 Ul披露了一种三轴式车轮检测系统，其包含用于将检测对象送至检测位置和从检测位置送走的可转动的旋转支承件，在该检测位置中待检测的车轮借助成型轮(Profilradern )围绕其自身轴线转动。一承载χ射线装置的C形弯臂可围绕两条彼此垂直的水平轴线摆动，这在结构上很复杂。旋转支承件与平动输送装置相比很耗费空间。已知一种包含LDA(线性二极管阵列)行探测器(Zeilendetektor)的、根据权利要求1的前序部分所述的单轴式车轮检测装置。对于车轮的χ射线检测，车轮借助链式输送器被输送至χ射线装置并由抓住车轮内侧的夹持装置从输送平面提升到检测位置，并在那里借助设置在夹持装置上的旋转机构围绕其轴线转动。不需要χ射线装置或车轮水平摆动，因此与前述检测装置相比降低了复杂性。由于检测对象具有壁厚度不同的区域，所以一个基本问题是在检测对象的所有区域中获得足够的图像质量。
发明内容
本发明的目的是，提供一种构造简单的检测装置，其在高检测速度的情况下在检测对象的所有区域中都获得高质量的图像。本发明通过权利要求1的特征来实现该目的。本发明涉及一种单轴式检测装置， 即，能够仅通过使检测对象和X射线装置围绕一大致竖直的转动轴线相对于彼此转动来获得检测对象的完整的X射线图像。在检测期间不需要检测对象和X射线装置相对于彼此的其他转动或平动，从而能相应地降低复杂性。
根据本发明，χ射线探测器包含至少两个探测部分，各探测部分分别设置用于在完整的径向截面上检测检测对象。径向截面是从转动轴线沿径向向外延伸的截面；经过转动轴线的全截面包括两个径向截面。因此，例如在具有两个探测部分的情况下，可通过整圈旋转360°来记录检测对象的两辐完整的单帧图像，由此在任何情况下与仅记录一幅单帧图像相比都提高了图像质量。优选地，通过以不同的用于χ射线装置的工作参数来记录每幅单帧图像，特别是能例如以与检测对象的厚壁区域相匹配的工作参数来记录一个单帧图像，而能以与检测对象的薄壁区域相匹配的工作参数来记录另一个单帧图像。通过这种方式，既可得到厚壁区域的又可得到薄壁区域的高质量的χ射线图像。也可设置有多于两个的检测检测对象的完整径向截面的探测部分，以便通过整圈旋转360°来获得检测对象的超过两辐的完整的单帧图像，或者替代地通过小于360°的旋转来获得检测对象的两辐完整的单帧图像。特别地，可使用用于χ射线探测器的放大系数/增强因子作为待调节的工作参数。因此，该至少两个探测部分优选地可被独立驱控，特别是通过采用不同的放大系数。 例如也可设想用于χ射线管的不同的χ射线能量和/或不同的χ射线功率。在一种特别优选的实施例中，分别在小于360°、特别是约180°的转动角上记录每一辐单帧图像。本发明优选能够应用于检测转过360° /n (其中11 = 2或3或...)的、基本上旋转对称的物体。一种特别优选的应用是机动车铝铸轮的检测。其它可设想的应用涉及例如机动车轮胎或制动盘。然而，本发明也能应用于检测非旋转对称部件、例如底盘部件。
下面将参照附图借助有利的实施例更详细地说明本发明。附图示出图1 处于装载状态下的检测装置的透视图；图2 图1的检测装置的俯视图；图3 图1的检测装置的当从输送方向看去时的视图；图4 另一实施例中的探测器布置结构的示意性透视图；图5 又一实施例中的探测器布置结构的示意性透视图；图6 检测装置的又一实施例的部分透视图；图7 :图6的检测装置的当从输送方向看去时的视图；以及图8 处于装载状态下的检测装置的又一实施例的透视图。
具体实施例方式检测装置10包括辐射防护舱11和布置在辐射防护舱11内的χ射线装置20，该χ 射线装置20具有用于透射置于支承件33上的检测对象15的χ射线源12和用于记录穿过检测对象15的辐射的χ射线探测器13。辐射防护舱11在工作期间为环境完全屏蔽由χ射线源12所产生的χ射线并且为此目的包括侧壁22至25、顶壁49和在必要时具有底壁21， 它们例如由包含铅层和支撑杆50的板件构成。为更清楚起见，在图1和图8中省略了顶壁 49和侧壁25。输入侧的侧壁22具有用于待检测的检测对象15的输入口 17。相对的输出侧的侧壁M具有用于检测过的检测对象15的输出口 18。辐射防护舱11在每一侧分别具有一滑板/滑动件沈、27，所述滑板例如通过滚子51在导轨观中被引导，以便在检测操作期间封闭输入口 17和输出口 18而在装载操作期间打开输入口 17和输出口 18。侧壁22至25之一优选地可具有图中未示出的门，以便使维修人员能够进入该舱。检测装置10还包括平动输送装置14，其用于沿例如在图1、2和6中通过箭头表示的输送方向顺序输送检测对象15通过辐射防护舱11。输送装置14包括设置在辐射防护舱 11内的用于将检测对象送入支承件33的送入装置四、设置在辐射防护舱11内的用于从支承件33送出检测对象的送出装置30以及在必要时包括处于输入侧16和输出侧19上的相应的外部输送器31、32。输送装置四、30例如设计成辊式输送器，其中各辊能被主动驱动以精确地向支承件33转交或由支承件33转交。输送装置四、30和输送器31、32限定出一连续的输送平面T(参见图1)。输送装置四被固定在滑板沈上而输送装置30被固定在滑板27上，使得当滑板沈、27移至打开位置的同时将输送装置四、30移入输送平面中，并且当滑板沈、27移至封闭位置的同时将输送装置四、30从输送平面中移出。在根据图1至图3和图8的实施例中，χ射线管12优选是扇束χ射线管，其中扇角为至少45°、优选至少60°、更优选至少75°、例如大约90°，使得在合适地布置χ射线管12的情况下，常规的机动车车轮可在其整个横截面上被透射(特别参见图幻。在该实施例中，从χ射线源12发出的中心的χ射线位于转动轴线R上。χ射线探测器13是呈行形或由行形的部段组成的线性二极管阵列(LDA)探测器， 并且被合适地确定尺寸和布置，以便记录全部的X射线。X射线探测器13优选以弧形的方式、特别是以C形、U形或L形的方式围绕检测对象布置，使得在给定的探测角度下，与单个探测器行相比能显著地缩短探测器的长度。适宜地，χ射线探测器13包括多个彼此间夹一角度的探测器元件13a、13b、13c。在根据图1至3的实施例中，U形的χ射线探测器13例如包括三个探测器行13a、13b、13c，即一水平探测器行13b和两个竖直探测器行13a、13c。 χ射线探测器13大致对称地围绕转动轴线R布置。如从图3可以看到，χ射线探测器13优选被充分地确定尺寸和合适地布置，以便对检测对象15的两个完整的径向截面52Α(在图3中位于转动轴线R的左侧)和52Β(在图3中位于转动轴线R的右侧)进行检测。因此，探测器13可被剖分为用于检测完整的径向截面52Α的探测部分13Α和用于检测完整的径向截面52Β的探测部分13Β，该实施例中， 中间的探测器行13b以各一半的方式被分配给两个探测部分13A、13B。为了能与不同尺寸的检测对象15相匹配，χ射线源12和/或χ射线探测器13或探测器元件13a、13b、13c优选地可相对于彼此移位，特别是可在一垂直于输送方向的平面内相对于彼此移位，如图3中通过双箭头所示的。特别地，水平探测器元件1 可竖直移位或以竖直分量移位，和/或竖直探测器元件13a、13c可水平移位或以水平分量移位。替代地或附加地，χ射线源12特别是能够竖直地移位或以竖直分量移位。在χ射线管12被接通之前，对每个检测对象15执行一次对χ射线源12和χ射线探测器13的位置调节；在χ 射线检测期间，χ射线源12和χ射线探测器13不移位。支承件33包括宜基本平坦的的支承面34，检测对象15在运输和整个χ射线检测期间简单地搁置在该支承面上，而不必通过夹持装置等来保持。支承面34特别是由环形输送装置——这里为输送带35——的表面形成。输送带35经由驱动装置43来驱动，以便将检测对象15从送入装置四输送至检测位置并将检测过的检测对象15输送至送出装置30。支承件33因此设计成平动输送器并且是连续的输送装置14的一部分。输送带35宜为基本透χ射线的；更一般而言，这一点至少在支承件33的被透射的区域内成立。为了对检测对象15实施χ射线检测，支承件33连同搁置在其上的检测对象15 — 起能够经由枢转轴承37和驱动装置36围绕竖直转动轴线R整体转动。此前，滑板沈、27 移位以关闭辐射防护舱开口 17、18，同时，固定在其上的输送装置四、30藉此向上移出输送平面，以便不会干扰支承件33的转动。当检测对象处于检测位置(这一点可使用未示出的传感器来确定)时，使输送装置35停住。在此，不需要使检测对象15的可能存在的转动轴线与支承件33的转动轴线R精确地重合在一起。也可设置有用于使检测对象15围绕转动轴线R对中的装置，例如用于使支承件33水平移位的装置或横向滑动件。当检测对象15处于检测位置时，接通χ射线源12并仅使支承件33围绕竖直转动轴线R转动。为进行材料检测，χ射线管12通常提供至少60kV、优选至少IOOkV和/或至少lkW、优选至少3kW的χ射线辐射。检测对象15的整个χ射线检测仅通过围绕竖直转动轴线R的转动来执行，此外不需要检测对象15和/或χ射线装置20的任何其他摆动或移位。也可免去用于使检测对象15转动的、抓住检测对象15的装置，例如锥形辊或抓爪。检测对象15在包括χ射线检测在内的整个过程中都保持在输送平面T内，从而省去了从输送装置14或从输送平面T费事和费时地去除检测对象的步骤。由于通过探测部分13A、13B来检测检测对象15的两个完整的径向截面52A、52B， 在根据图1至图3的实施例中转动180°就足以记录检测对象15的一个完整的单帧图像。 与其中需要旋转360°来记录一个完整的单帧图像的常规检测装置相比，由此可大大缩短检测时间。在许多情况下，检测对象15包含具有不同壁厚度的区域。例如，在机动车车轮中轮辋底53较薄壁而辐条M较厚壁。在这些情况下，优选地记录检测对象的多个完整的单帧图像，其中每个单帧图像通过与所述壁厚之一相匹配的、用于χ射线装置的参数组来记录。 例如对于一机动车车轮，通过分别旋转180°，用一个与轮辋底相匹配的、用于χ射线装置的参数组来记录一个完整的单帧图像，并用一个与辐条相匹配的、用于χ射线装置的参数组来记录一个完整的单帧图像。便利地，随后在控制装置38中将所记录的单帧图像合并成一个全图像，特别是通过适当地对它们进行加权并将它们上下叠放来进行合并。可将所产生的、检测对象15的全图像为操作人员显示在未示出的显示终端上以进行指示。在根据图1至图3的实施例中，特别是可这样来记录多个单帧图像，即以与轮辋底相匹配的统一的参数组来运行整个X射线探测器13并将其旋转180°，并随后以与辐条相匹配的统一的参数组来运行该χ射线探测器13并将其旋转180°，或者反之。另选地，也可例如以与轮辋底相匹配的参数组来运行探测部分13A，且以与辐条相匹配的参数组来运行探测部分13B，并将其旋转360°，或者反之。在任何情况下，都可通过旋转总计360°来记录两个完整的单帧图像。在记录完一幅或多幅χ射线图像之后，关闭χ射线源12。支承件33的转动终止在适合于送出的位置。滑板沈、27移至打开位置，输送装置四、30藉此移至输送平面T内。 驱动支承件33的输送装置35和送出装置30以经过输出口 18送出检测过的检测对象15， 并驱动送入装置四以送入下一个检测对象15。所有上述过程都通过电子编程的控制装置38来自动控制，该控制装置38为此目的例如经由数据总线与相应的驱动装置、传感器、执行机构和χ射线装置20连接。控制装置38也可被编程以分析处理由χ射线探测器13所记录的χ射线数据并且可与未示出的输入/输出终端相连接以操作检测装置10和显示检测结果。根据图4的实施例示出了，χ射线探测器13可布置成用于检测超过两个、在该情况下为三个的径向截面52A、52B、52C。χ射线探测器13包括六个探测器行13a至13f。探测器行13a、13b、13c水平地、星形地布置成具有分别120°的相等的角间距。在每个水平探测器行13a、13b、13c的自由端部上分别固定有一竖直探测器行13d、13e、13f。探测器行13a、 13d形成用于检测检测对象15的第一径向截面52A的第一探测部分13A，探测器行l!3b、i;3e 形成用于检测检测对象15的第二径向截面52B的第二探测部分13B，而探测器行13c、13f 形成用于检测检测对象15的第三径向截面52C的第三探测部分13C。如果所有探测部分 13A至13C以相同的放大系数/增强因子来运行，则可通过仅旋转120°来获得检测对象15 的一个完整的单帧图像。如果探测部分13A至13C各以不同的放大系数来运行，则可通过旋转360°来获得检测对象15的三个完整的单帧图像。根据图5的实施例的设计类似于根据图4的实施例的设计，而这里设置了角间距为90°的四个探测部分13A至13D来检测四个径向截面52A至52D。在该实施例中，优选地设有两个未示出的扇束χ射线管，其中一个χ射线管用于辐照探测部分13A、13D，而另一个 χ射线用于辐照探测部分13B、13C。为了对机动车车轮进行检测，例如能以与轮辋底相匹配的放大系数来运行探测部分13A、13D，而以与辐条相匹配的放大系数来运行探测部分13B、 13C，或者反之。然后，可通过仅旋转180°来获得检测对象15的两个完整的单帧图像。如果所有探测部分13A至13D以相同的放大系数来运行，则可通过仅旋转90°来获得检测对象15的一个完整的单帧图像。如果探测部分13A至13D各以不同的放大系数来运行，则可通过旋转360°来获得检测对象15的四个完整的单帧图像。图6和7示出一种可选实施例，其中支承件33在χ射线检测期间保持静止并因此不具有枢转轴承37，替代地，整个χ射线装置20均一地围绕竖直转动轴线R转动。为清楚起见，舱11在图6和7中未被示出。χ射线管12和χ射线探测器13优选分别安装在可围绕竖直转动轴线R转动的支承件39和40上，该支承件39和40分别位于输送平面的上方和下方，并分别具有其自身的旋转驱动装置41和42，由此能实现完整的转动而不会与输送装置14发生碰撞。旋转驱动装置41、42由电子控制装置38控制，使得确保χ射线源12和 χ射线探测器13同步转动。旋转支承件39和40因此优选在机械上脱离联接并仅通过驱动控制装置相耦联。然而，这并非强制性的，旋转支承件39和40的机械联接也是可能的。检测装置10包括支承框架44，该支承框架用于位于输送平面上方的可旋转的支承件40的枢转轴承46。支承框架44特别是可包含水平支架45和承载该水平支架45的两个竖直支架 47、48。由于支承件33保持静止，输送装置四、30不必竖直可调并且可例如安装在支承件 33上。在根据图6和7的实施例中，从χ射线源12发出的中心χ射线与转动轴线R形成一在30°至60°范围内的夹角，使得检测对象15的横截面的一半被辐照，如从图7可最清楚地看到的那样。这里χ射线探测器13相对于转动轴线R非对称地设置。在该实施例中， 设置有具有最大40°的射束扇形的常规χ射线管以及包含竖直双行5 和水平双行5 的整体呈L形的χ射线探测器13。双行5 包含可被独立驱控的两个平行的探测器行13a、13c，而双行5 包括可被独立驱控的两个平行的探测器行13b、13d。探测器行13a、1 形成用于检测检测对象15的第一完整径向截面的第一探测部分，探测器行l!3b、13d形成用于检测检测对象15的第二完整径向截面的第二探测部分。通过以匹配于轮辋底的放大系数来驱控第一探测部分13a、i;3b并以匹配于辐条M的放大系数来驱控第二探测部分13c、 13d，或者反之，可通过使χ射线装置20旋转360°来记录机动车车轮15的两个相应的完整的单帧图像。在类似于图6和图7的一种未示出的实施例中，包含L形χ射线探测器13的χ射线装置20固定不动，而被检测部件15可转动以进行χ射线检测。根据图8的实施例与根据图1至3的实施例的不同之处在于χ射线探测器13包含三个双行55a、55b、55c，其中每个双行55a、55b、55c包含可被独立驱控的两个平行的探测器行13a、13b或13c、13d或13e、13f。探测器行13a、13c、13e形成用于检测检测对象15 的第一完整截面的第一 U形探测部分，探测器行13b、13d、13f形成用于检测检测对象15的第二完整截面的第二探测部分。通过以匹配于轮辋底的放大系数来驱控第一探测部分13a、 13cU3e并以匹配于辐条M的放大系数来驱控第二探测部分13b、13d、13f,或者反之，可通过旋转——这里为使被检测部件15旋转——仅180°来记录机动车车轮15的两个相应的完整的单帧图像。在根据图6至8的实施例中，也可为各探测器行55a、5^设置多于两个的平行布置的、可被独立驱控的探测面。
权利要求
1.一种用于借助X射线辐射对检测对象(15)进行材料检测的装置，包括一 X射线装置 (20)和一电子控制装置(38)，该χ射线装置包括一用于透射被保持在检测位置中的检测对象(1 的χ射线源(1 和一设计成行探测器的χ射线探测器(13)，该电子控制装置设置用于控制所述χ射线装置(20)，其中在χ射线检测期间，所述检测对象(15)和所述χ射线装置00)能够仅围绕大致竖直的转动轴线(R)相对于彼此转动，其特征在于，所述χ射线探测器(1 包括至少两个探测部分(13A，i;3B，...)，所述探测部分设置用于在完整的径向截面(52A，52B，...)上检测所述检测对象。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述χ射线探测器(13)以弧形的方式围绕所述检测对象(1 布置。
3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于，所述探测部分(13A，i;3B，...)呈L形。
4.根据前述权利要求中任一项的装置，其特征在于，所述χ射线探测器(13)设置用于在完整的全截面上检测所述检测对象(15)。
5.根据前述权利要求中任一项的装置，其特征在于，对于每个检测对象(15)，所述控制装置(38)分别以用于所述χ射线装置00)的不同工作参数来驱控所述χ射线装置00) 以便记录该检测对象的至少两辐完整的单帧图像。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于，为记录一幅单帧图像，所述检测对象(1 和所述χ射线装置OO)相对于彼此转过小于360°的转动角度。
7.根据权利要求5或6的装置，其特征在于，为记录一幅单帧图像，所述检测对象(15) 和所述χ射线装置OO)相对于彼此转过大致180°度的转动角度。
8.根据权利要求5至7中任一项的装置，其特征在于，所述控制装置(38)设置用于适当地将所记录的、所述检测对象(1 的单帧图像合并为一幅全图像。
9.根据权利要求5至8中任一项的装置，其特征在于，所述控制装置(38)设置用于根据所述检测对象(1 的不同壁厚度的区域对所述工作参数进行调节。
10.根据前述权利要求中任一项的装置，其特征在于，为了进行所述X射线检测，所述支承件(3 连同被保持在该支承件上的所述检测对象(1 一起能够围绕所述转动轴线 (R)整体转动。
11.根据前述权利要求中任一项的装置，其特征在于，所述检测对象(1 在整个装载操作和检测操作期间保持在一连续的输送平面(T)内。
12.根据前述权利要求中任一项的装置，其特征在于，所述χ射线源(12)是呈现至少 45°扇角的扇束χ射线管。
13.根据前述权利要求中任一项的装置，其特征在于，为匹配于不同的检测对象(15)， 所述χ射线源(12)和/或所述χ射线探测器(13)能够相对于该检测对象被调节。
14.根据前述权利要求中任一项的装置，其特征在于，所述控制装置(38)用于自动地将检测对象(1 送入所述检测位置或从所述检测位置送出。
15.根据前述权利要求中任一项的装置，其特征在于，该装置包括为环境屏蔽χ射线辐射的辐射防护舱(11)。
全文摘要
本发明涉及一种用于借助x射线辐射对检测对象(15)进行材料检测的装置，该装置包括x射线装置(20)和电子控制装置(38)，该x射线装置具有用于透射被保持在检测位置中的检测对象(15)的x射线源(12)和设计成行探测器的x射线探测器(13)，该电子控制装置布置用于控制所述x射线装置(20)，其中在x射线检测期间，所述检测对象(15)和所述x射线装置(20)能够仅围绕大致竖直的转动轴线(R)相对于彼此转动，其特征在于，所述x射线探测器(13)包括至少两个探测部分(13A，13B，...)，各探测部分设置用于在完整径向截面(52A，52B，...)上检测所述检测对象。
文档编号G01N23/04GK102165308SQ200980137341
公开日2011年8月24日 申请日期2009年1月13日 优先权日2008年9月24日
发明者H·卢克斯, I·施图克, J·克拉默, M·维斯滕贝克尔, N·布莱特泽克, T·F·古恩泽勒 申请人:Ge传感与检测技术有限公司