一种三维X射线无损检测设备及检测方法与流程

本发明涉及无损检测，尤其涉及一种三维x射线无损检测设备及检测方法。

背景技术：

1、x射线计算机断层扫描成像技术(ct-computedtomography)是一种有效的检测物体内部结构三维结构信息的无损检测方法，在工业、医学诊断等领域都有广泛的应用。当检测物体是电路板、芯片、片状化石等板状构件时(长、宽尺寸远大于厚度尺寸)，受其几何结构及扫描方式限制，ct技术存在一定的局限性。一方面，由于板状构件在某个方向的尺寸较大，无法在射线源和探测器之间有限的空间内旋转，从而无法取到全角度的投影图像；另一方面，旋转板状构件采集投影图像时，在尺寸较小的厚度方向上x射线容易穿透，而在尺寸较大的方向上不容易穿透，甚至穿不透，造成该方向投影数据截止，如果采用高能x射线，使x射线穿透扁平构件尺寸较大的方向，就会在尺寸较小的方向透射线过大，会使探测器饱和，同样得不到正确的投影数据。为此，针对板状构件射线检测，研究和发展了计算机分层成像(computedlaminography，cl)技术。

2、现有的三维cl扫描的x射线无损检测设备及检测方法，采用大锥角范围射线源，射线源固定不动，工件和探测器在平面上以圆形轨迹运动，从而得到cl扫描完备的投影数据。该扫描方式具有三方面缺点：

3、(1)在工件和探测器旋转一周扫描的过程中，始终使用射线源锥束的边缘部分成像，射线锥束边缘位置与中心位置相比强度较弱，若要达到同等要求的图像信噪比需要更高的射线能量。另外，在探测器的圆周运动轨迹上，不同位置的探测器平面的射线强度分布是存在差异的，这将影响到最终重建的三维图像质量。

4、(2)对于给定透照倾角及焦距的情况，该扫描方式的探测器和工件的运动范围较大，这将导致检测设备的最终外观尺寸较大，尤其需要大透照倾角时，运动范围增大更加明显。

5、(3)该方案工件运动采用通过平面xy方向移动插补出圆周轨迹的方式，并且还要准确控制探测器的运动位置，确保准确的透照倾斜角度及圆周旋转角度。这导致系统的运动控制难度较大。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种三维x射线无损检测设备及检测方法，用以解决背景技术中所存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种三维x射线无损检测设备，包括屏蔽铅房、屏蔽铅门、电控柜、操作台和支撑平台；所述屏蔽铅房一侧开设有屏蔽铅门，所述屏蔽铅房下部安装有电控柜，所述屏蔽铅房外侧安装有操作台，所述屏蔽铅房内安装有支撑平台，所述支撑平台中部开设有圆孔，圆孔内安装有旋转圆盘，旋转圆盘表面安装有平移装置，平移装置上安装有工件载物台，所述支撑平台内部一侧安装有转动伸缩装置，所述转动伸缩装置两端分别安装有探测器模块和射线机模块。

4、进一步的，所述平移装置包括y向运动丝杆、y向运动导轨、y向运动平台、x向运动导轨和x向运动丝杆；所述y向运动丝杆和y向运动导轨固定在旋转圆盘上，y向运动丝杆和y向运动导轨通过螺纹和滑动连接有y向运动平台，所述y向运动平台表面固定有x向运动导轨和x向运动丝杆。

5、进一步的，所述转动伸缩装置包括转动杆、转动轴承、上滑台模组、下滑台模组、探测器支撑架和射线源支撑架；所述转动杆内部安装有转动轴承，位于转动轴承上下两侧的转动杆分别安装有上滑台模组和下滑台模组，上滑台模组上的上滑动组件连接有探测器支撑架，下滑台模组的下滑动组件连接有射线源支撑架。

6、进一步的，所述转动轴承的轴心穿过工件载物台。

7、进一步的，所述旋转圆盘和y向运动平台内均设有通孔。

8、进一步的，所述屏蔽铅房内所述屏蔽铅门的对侧设有检修门。

9、进一步的，所述屏蔽铅房底部四角均安装有滑动轮。

10、一种三维无损检测设备的检测方法，具体步骤包括：

11、步骤1：调整转动伸缩装置至所需位置；

12、步骤2：放置待测物品；将待测物品放置在工件载物台上，关闭屏蔽铅门；

13、步骤3：调整物品位置；通过平移装置调整待测物品的位置，将待检测区域移动到旋转圆盘的中心；

14、步骤4：调节成像焦距及放大比；

15、步骤5：扫描成像；

16、步骤6：重复步骤3和步骤5至完成全部所需位置的检测。

17、进一步的，在步骤5中增加步骤5.1：三维成像：在扫描成像完成后转动n度，n为旋转圆盘6步进旋转的角度，再次进行扫描成像，往复m次，m为旋转圆盘6步进旋转的次数根据m次所扫描的成像结果构建三维模型。

18、进一步的，在步骤6中增加步骤6.1：三维模型拼合；对已经构建的三维模型进行拼合，生成完整三维模型。

19、上述技术方案的有益效果如下：

20、(1)在旋转扫描过程中，射线机模块发出射线，射线的射线锥束中心区域穿过旋转圆盘，达到始终使用能量较强的射线锥束中心区域进行透照成像，并且确保每个透照角度探测器模块平面射线强度分布不变，保证了探测器模块接收到图像的质量和准确性；

21、(2)由于倾斜透照时射线机模块和探测器模块在整个设备中心两侧，在相同的透射倾角及焦距的情况下，本发明设备所占的空间较小，缩小了整个三维x射线无损检测设备的体积，方便操作者进行移动，增强了适用性；

22、(3)本发明在进行三维cl扫描时，只需要步进转动旋转圆盘，运动控制简单，控制精度高，面对三维模型的不同精度要求，可以通过来调节步进旋转的角度，来提升三维模型的分辨率。

23、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种三维x射线无损检测设备，包括屏蔽铅房(1)、屏蔽铅门(2)、电控柜(3)、操作台(4)和支撑平台(5)；所述屏蔽铅房(1)一侧开设有屏蔽铅门(2)，所述屏蔽铅房(1)下部安装有电控柜(3)，所述屏蔽铅房(1)外侧安装有操作台(4)，所述屏蔽铅房(1)内安装有支撑平台(5)，所述支撑平台(5)中部开设有圆孔。

2.根据权利要求1所述的一种三维x射线无损检测设备，其特征在于，所述圆孔内安装有旋转圆盘(6)，旋转圆盘(6)表面安装有平移装置(7)，平移装置(7)上安装有工件载物台(8)，所述支撑平台(5)一侧安装有转动伸缩装置(9)，所述转动伸缩装置(9)两端分别安装有探测器模块(10)和射线机模块(11)。

3.根据权利要求2所述的一种三维x射线无损检测设备，其特征在于，所述转动伸缩装置(9)包括转动杆(904)、转动轴承(901)、上滑台模组(902)、下滑台模组(903)、探测器支撑架(905)和射线源支撑架(906)；所述转动杆(904)内部安装有转动轴承(901)，位于转动轴承(901)上下两侧的转动杆(904)分别安装有上滑台模组(902)和下滑台模组(903)，上滑台模组(902)上的上滑动组件连接有探测器支撑架(905)，下滑台模组(903)的下滑动组件连接有射线源支撑架(906)。

4.根据权利要求2所述的一种三维x射线无损检测设备，其特征在于，所述平移装置(7)包括y向运动组件、y向运动平台(703)和x向运动组件；所述y向运动组件固定在旋转圆盘(6)上，y向运动组件上安装有y向运动平台(703)，y向运动平台(703)上安装有x向运动组件。

5.根据权利要求4所述的一种三维x射线无损检测设备，其特征在于，所述y向运动组件包括y向运动丝杆(701)和y向运动导轨(702)；所述y向运动丝杆(701)和y向运动导轨(702)通过螺纹和滑动连接有y向运动平台(703)。

6.根据权利要求4所述的一种三维x射线无损检测设备，其特征在于，所述x向运动组件包括x向运动丝杆(705)和x向运动导轨(704)；所述y向运动平台(703)表面固定有x向运动导轨(704)和x向运动丝杆(705)，x向运动导轨(704)和x向运动丝杆(705)通过滑动连接和螺纹连接有工件载物台(8)。

7.根据权利要求2所述的一种三维x射线无损检测设备，其特征在于，所述旋转圆盘(6)和y向运动平台(703)内均设有通孔。

8.根据权利要求1所述的一种三维无损检测设备的检测方法，其特征在于，所述屏蔽铅房(1)内所述屏蔽铅门(2)的对侧设有检修门。

9.根据权利要求1所述的一种三维无损检测设备的检测方法，其特征在于，所述屏蔽铅房(1)底部四角均安装有滑动轮。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种三维无损检测设备的检测方法，具体步骤包括：

技术总结
本发明涉及一种三维X射线无损检测设备及检测方法，属于无损检测技术领域，解决了传统探测器平面的射线强度不均导致生成的三维图像质量差得缺点；一种三维X射线无损检测设备，包括屏蔽铅房、屏蔽铅门、电控柜和支撑平台；所述支撑平台中部开设有圆孔，圆孔内安装有旋转圆盘，旋转圆盘表面安装有平移装置，平移装置上安装有工件载物台，所述屏蔽铅房内部一侧安装有转动伸缩装置，所述转动伸缩装置两端分别安装有探测器模块和射线机模块。本发明的三维X射线无损检测设备，在旋转扫描过程中，始终使用能量较强的射线锥束中心区域进行透照成像，并且确保每个透照角度探测器平面射线强度分布不变，提高生成的三维图像质量。

技术研发人员：王海鹏,李保磊,魏增辉,闫訸,高硕,孟德龙,金宇辰,徐圆飞,刘念,谷柱
受保护的技术使用者：北京航星机器制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12