一种钢管的数字化检测装置及检测方法与流程

本发明涉及数字化测量，具体为一种钢管的数字化检测装置及检测方法。

背景技术：

1、现有的方式去检测圆形钢管的内部和外表面的缺陷，不能将钢管的内部和外表面的检测进行有效的结合，不能采用同步和协同的方式提高检测的效率，不能很好地对圆形钢管同一区域做内部和外表面进行同步检测，检测的流程环节过多，不能将降低能耗和提高检测的精度有效融合，并且采用数字化的方式，不能简化计算和高效判别圆形钢管的内部和外表面是否质量合格。

技术实现思路

1、针对以上问题，至少解决其中一个问题，本发明的目的在于通过激光和x射线的集成，提高效率和检测精度，降低能耗，同步检测圆形钢管的表面和内部的是否存在缺陷，提供一种钢管的数字化检测装置及检测方法。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：

3、一种钢管的数字化检测装置，包括：激光发生装置、x射线发生装置、激光接收装置、x射线接收装置、模数转换器adc、数模转换器dac、数字信号处理器dsp，其中，激光接收装置包括光敏三极管组成的放大电路，x射线接收装置包括荧光膜和光敏三极管组成的放大电路，荧光膜覆盖在光敏三极管的受光面上，模数转换器adc包括第一块模数转换器adc和第二块模数转换器adc，数模转换器dac包括第一块数模转换器dac和第二块数模转换器dac；

4、激光发生装置发射激光平行束，激光平行束之间连续排列，激光平行束横截面是第一激光线段；x射线发生装置发射x射线平行束，x射线平行束之间连续排列，x射线平行束横截面是第一x射线线段；第一激光线段和第一x射线线段在圆形钢管外表面重合，第一激光线段与圆形钢管的中心对称轴平行，第一x射线线段与圆形钢管的中心对称轴平行；需要说明的是，第一激光线段和第一x射线线段在圆形钢管外表面重合，同时同步检测钢管同一区域，提高了激光和x射线检测圆形钢管的同步性和协同性，有利于提高检测的效率；

5、在圆形钢管横截面任意选择一个外切点作为第一个外切点，第一个外切点的切线为第一根切线，与第一根切线平行的第二根切线确定第二个外切点，第一个外切点与第二个外切点的连线过圆形钢管横截面的圆心，过第一个外切点与第二个外切点的两端外延线为法线，入射激光束从法线的一侧照射第一个外切点，反射激光束在第一个外切点从法线的另一侧射出，入射激光束和反射激光束关于法线对称，激光接收装置将反射激光束转为激光的电信号，激光接收装置连接第一块模数转换器adc，将激光的电信号由激光的模拟信号转为激光的数字信号，第一块模数转换器adc连接到数字信号处理器dsp；第一激光线段分割为若干段，并由在空间和数量上对应的若干个激光接收装置接收，第一块模数转换器adc接收若干个激光接收装置的激光的模拟信号，数字信号处理器dsp采用与运算，判断圆形钢管的表面是否存在缺陷；数字信号处理器dsp通过第一块数模转换器dac连接激光发生装置，控制激光发生装置发射激光的强度；

6、x射线沿法线透射经过第一个外切点和第二个外切点，透射后的x射线由x射线接收装置将x射线转为射线的电信号，x射线接收装置连接第二块模数转换器adc，将射线的电信号由射线的模拟信号转为射线的数字信号，第二块模数转换器adc连接到数字信号处理器dsp；第一x射线线段分割为若干段，并由在空间和数量对应的若干个x射线接收装置接收，

7、第二块模数转换器adc接收若干个x射线接收装置的射线的模拟信号，数字信号处理器dsp采用与运算，判断圆形钢管的内部是否存在缺陷；数字信号处理器dsp通过第二块数模转换器dac连接x射线发生装置，控制x射线发生装置发射射线的强度；

8、数字信号处理器dsp对第一块模数转换器adc和第二块模数转换器adc采用与运算，判断圆形钢管是否合格。

9、一种钢管的数字化检测装置的检测方法，实现所述方法如下：

10、一条第一激光线段和一条第一x射线线段配对重合检测钢管，以钢管的中心对称轴为中心，钢管从圆心到外切点的半径为r，钢管的转动角速度为ω，钢管外切点的转动速度为u，一条第一激光线段和一条第一x射线线段配对重合的长度为m，钢管沿钢管的中心对称轴的移动速度为v，其中转动速度u的对应关系为：

11、u=rω，

12、钢管的移动速度v决定钢管的整体检测速度，钢管外切点的转动速度u决定第一激光线段和第一x射线线段遍历钢管外表面的速度，钢管同时移动和转动，第一激光线段和第一x射线线段在钢管外表面以螺旋方式能完整遍历钢管外表面的关系式为：

13、2πrv= mu，

14、其中，π表示圆周率；

15、需要说明的是，在同一个时间周期t里，临界关系为：

16、第一激光线段和第一x射线线段围绕钢管一周的关系式为：

17、ut=2πr，

18、第一激光线段和第一x射线线段的长度m，钢管上一个外切点的运动关系式：

19、vt=m，

20、钢管的移动速度v决定钢管的整体检测速度，钢管外切点的转动速度u决定第一激光线段和第一x射线线段遍历钢管外表面的速度，钢管同时移动和转动，第一激光线段和第一x射线线段在钢管外表面以螺旋方式能完整遍历钢管外表面的关系式为：

21、2πrv= mu，

22、由关系式可得：

23、v=（mu）÷（2πr），

24、在钢管的半径一定的情况下，提高检测的速度，有以下几种方式，当增加第一激光线段和第一x射线线段的长度m，能够增加钢管的移动速度v，当增加钢管外切点的转动速度u，能够增加钢管的移动速度v；同时增加第一激光线段和第一x射线线段的长度m，和增加钢管外切点的转动速度u，能够增加钢管的移动速度v；

25、为了保证第一激光线段和第一x射线线段，能够在钢管外表面以螺旋方式能完整遍历钢管外表面，需要满足以下关系式：

26、mu>2πr v，

27、其中，>表示大于。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

29、（1）、第一激光线段和第一x射线线段在圆形钢管外表面重合，有利于同步遍历圆形钢管的外表面，同步检测圆形钢管的外表面和对应钢管内层，由于是内外同步检测，提升检测效率和多维度检测；同时同步检测钢管同一区域，提高了激光和x射线检测圆形钢管的同步性和协同性，有利于提高检测的效率；

30、（2）、通过转动的方式检测圆形钢管，对圆形钢管外圆一周，进行360°的检测，能够采用线性的第一激光线段和第一x射线线段能够降低电能的消耗和对应装置的投入，以及激光发生装置、x射线发生装置、激光接收装置和x射线接收装置的小型化，同时，对测量区域进行微分化，一个微分区域就对应一个数字信号，提高检测的精度；

31、（3）、数字信号处理器dsp通过第一块数模转换器dac连接激光发生装置，控制激光发生装置发射激光的强度；实时调整激光的强度，有利于节约电能和提高检测的准确性。

技术特征：

1.一种钢管的数字化检测装置，包括：激光发生装置、x射线发生装置、激光接收装置、x射线接收装置、模数转换器adc、数模转换器dac、数字信号处理器dsp；其特征在于，激光发生装置发射激光平行束，激光平行束之间连续排列，激光平行束横截面是第一激光线段；x射线发生装置发射x射线平行束，x射线平行束之间连续排列，x射线平行束横截面是第一x射线线段；第一激光线段和第一x射线线段在圆形钢管外表面重合，第一激光线段与圆形钢管的中心对称轴平行，第一x射线线段与圆形钢管的中心对称轴平行；激光接收装置连接第一块模数转换器adc，第一块模数转换器adc连接到数字信号处理器dsp；数字信号处理器dsp通过第一块数模转换器dac连接激光发生装置；透射后的x射线由x射线接收装置将x射线转为射线的电信号，x射线接收装置连接第二块模数转换器adc，第二块模数转换器adc连接到数字信号处理器dsp；数字信号处理器dsp通过第二块数模转换器dac连接x射线发生装置；数字信号处理器dsp对第一块模数转换器adc和第二块模数转换器adc采用与运算。

2.根据权利要求1所述的一种钢管的数字化检测装置，其特征在于：激光平行束的发射周期是连续的或者脉冲的。

3.根据权利要求1所述的一种钢管的数字化检测装置，其特征在于：数字信号处理器dsp分析反射激光的电信号的强度、频率和相位信息。

4.根据权利要求1所述的一种钢管的数字化检测装置，其特征在于：测量x射线的透射率或衰减量。

5.根据权利要求1所述的一种钢管的数字化检测装置，其特征在于：荧光膜将x射线转化为可见光或紫外光。

6.根据权利要求1所述的一种钢管的数字化检测装置，其特征在于：入射激光束（302）在第一个外切点（303）关于法线对称且反射的激光为反射激光束（309），激光接收装置（310）仅仅接收反射激光束（309），法线与x射线（311）重合。

7.根据权利要求1所述的一种钢管的数字化检测装置，其特征在于：x射线接收装置（308）仅仅接收沿法线透射的x射线（311）。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的一种钢管的数字化检测装置的检测方法，其特征在于，一条第一激光线段和一条第一x射线线段配对重合检测钢管，以钢管的中心对称轴为中心，钢管从圆心到外切点的半径为r，钢管的转动角速度为ω，钢管外切点的转动速度为u，一条第一激光线段和一条第一x射线线段配对重合的长度为m，钢管沿钢管的中心对称轴的移动速度为v，其中转动速度u的对应关系为：

技术总结
一种钢管的数字化检测装置及检测方法，涉及数字化测量技术领域，一种钢管的数字化检测装置，包括：激光发生装置、X射线发生装置、激光接收装置、X射线接收装置、模数转换器、数模转换器、数字信号处理器，激光接收装置连接第一块模数转换器，第一块模数转换器连接到数字信号处理器，透射后的X射线由X射线接收装置将X射线转为射线的电信号，X射线接收装置连接第二块模数转换器，第二块模数转换器连接到数字信号处理器；内外同步检测，提升检测效率和多维度检测。一种钢管的数字化检测装置的检测方法，确定钢管外切点的转动速度u和移动速度v的关系，激光和X射线遍历钢管外表面，提升检测钢管的检测速度。

技术研发人员：漆联敏,肖宣,蒲治国
受保护的技术使用者：四川万圣通实业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25