本發明專利技術涉及X射線無損檢測技術，特別涉及一種氣缸套缺陷的X射線自動檢測裝置和方法。解決了目前氣缸套等具有管狀結構的零部件在進行射線檢測時采集到的圖像不能準確反映產品缺陷進而導致檢測結果不準確的技術問題。本發明專利技術所采用的成像方法是利用線陣式探測器置于氣缸套內部的單壁成像法，氣缸套的圖像數據均是氣缸套單壁在射線源與探測器之間并貼近探測器成像面的單壁垂直成像，這種成像方法在本質上相當于將氣缸套展開成矩形面板后由線陣探測器逐列掃描成像，克服了弧長引起的正弦效應。相比于雙層壁成像，單壁成像法顯著提高了圖像的分辨率，在氣缸套有外螺紋情況下有效避免了在雙層壁成像中前后壁螺紋不規則交叉成像的干擾。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及X射線無損檢測技術，特別涉及一種氣缸套缺陷的X射線自動檢測裝 置和方法。
技術介紹
氣缸套作為汽車發動機的重要部件，生產批量大，質量要求高，然而在鑄造、機械 加工過程中，由于材料本身內應力、夾緊力等作用容易引起微觀裂紋和鑄造過程中形成的 氣孔、砂眼等內在缺陷，如果這些缺陷出現在高溫高壓工作條件下的發動機中，很容易引起 發動機的失效并導致安全事故。因此，對大批量氣缸套的快速、高效、無損檢測就尤為重要。 當前比較先進的檢測手段主要有渦流檢測法與X射線檢測法。渦流法只能檢測到 氣缸套表面或近表面缺陷，對深層缺陷難以探測；X射線法則是將氣缸套置于X射線源與成 像器件之間，通過人眼反復觀察工件在多個方位下的射線圖像進而判斷工件合格與否，一 方面對雙層壁厚的探測會造成獲取圖像的分辨率下降，而且對于有外螺紋的氣缸套影響更 大，另一方面判別結果受工人的經驗及眼睛的疲勞程度影響，對于有缺陷的氣缸套難以快 速確定該缺陷位于射線束穿透方向的前壁還是后壁。這種方法費用高、準確率低且費時，難 以滿足大批量快速準確檢測的生產要求。 具體來講，當前的氣缸套缺陷X射線檢測方法如圖1，4為計算機，2為檢測工作臺， 3為X射線管，9為氣缸套（待檢測），6為面陣式成像器件。 現有檢測方法是人工打開鉛房，把氣缸套9放置在X射線管3與面陣式成像器件 6之間，射線源發出射線穿透工件后在成像器件上成像并送往計算機4,工人觀察計算機屏 幕上的帶有氣缸套內部結構信息的X射線圖像進而判別工件合格與否，而且一般需要轉動 工件在多個角度下反復觀察判別。這種人工檢測方法弊端如下： (1)人眼識別方法速度慢、效率低，難以滿足大批量的高效快速檢測要求，且識別 結果帶有工人主觀性而難免誤檢。 (2)為了提高檢測速度而采用面陣式探測器，氣缸套必須放置于射線源（X射線 管）與面陣式成像器件中間，雙層壁厚的成像造成了實際圖像分辨率的下降，氣缸套有外 螺紋時由于前后壁螺紋的不規則交叉重疊成像影響更嚴重。此外，對于均勻壁厚的氣缸套， 在實際成像時會產生與氣缸套自身弧長有關的正弦效應，造成在射線束光路上實際穿透的 鑄件壁厚中間薄兩邊厚，所成圖像中間偏亮兩邊偏暗的灰度不一致，給識別帶來困難，對于 識別出的缺陷也難以判別是前壁缺陷還是后壁缺陷。如圖2所示為一平行X射線束10穿 透均勻壁厚氣缸套某一截面11后所成圖像的灰度分布圖，由圖可見，在x軸向上，1、5點的 灰度值f(x)最高，因為射線束與氣缸套外圓相切，射線沒有衰減直接打在成像屏上；2、4點 灰度值最低，因為射線束實際穿透的氣缸套壁最厚，射線衰減也最多；中間點3點則最為真 實反映了射線束垂直穿透雙層壁厚所成圖像的灰度值。
技術實現思路
本專利技術為解決目前氣缸套等具有筒狀結構的零部件在進行射線檢測時采集到的 圖像不能準確反映產品缺陷進而導致檢測結果不準確的技術問題，提供一種氣缸套缺陷的 X射線自動檢測裝置和方法。 本專利技術所述的氣缸套缺陷的X射線自動檢測裝置是采用以下技術方案實現的：一 種氣缸套缺陷的X射線自動檢測裝置，包括計算機控制與圖像處理單元、檢測工作臺和X射 線管；還包括與X射線管相配合的線陣式成像器件；所述線陣式成像器件通過探測器支撐 臂支撐并與計算機控制與圖像處理單元相連接；所述檢測工作臺可上下升降以及360度自 由旋轉并用于將氣缸套頂起套在線陣式成像器件的外圍，計算機控制與圖像處理單元通過 機電控制模塊控制檢測工作臺和探測器支撐臂的動作。 本專利技術所采用的裝置可以將氣缸套套在線陣式成像器件的外圍，通過轉動氣缸套 就可以獲得氣缸套一周的X射線圖像，相當于將圓筒狀的氣缸套展開成一個平面，從而獲 得氣缸套的單壁成像，這樣就避免了現有檢測方法中存在的圖像分辨率的下降導致檢測結 果不準確的問題。檢測工作臺可以圍繞旋轉軸自由轉動。 本專利技術所述的氣缸套缺陷的X射線自動檢測方法是采用如下技術方案實現的：一 種氣缸套缺陷的X射線自動檢測方法，包括以下步驟： 步驟1 :檢測裝置啟動后，系統初始化：①確定檢測的氣缸套型號，根據其壁厚自 動確定需要的X射線管電壓與管電流大小；②根據實際檢測需要確定檢測的氣缸套缺陷類 型與缺陷尺寸，檢測裝置據此自動確定檢測工作臺圍繞旋轉軸做周向旋轉的最大旋轉步長 n°，n 能被 360 整除，N = 360/n ;步驟2:計算機控制與圖像處理單元發出指令，機電控制模塊將批量氣缸套工件 依次送到檢測工作臺位置； 步驟3 :當檢測工件到達檢測工作臺后，機電控制模塊自動將載有氣缸套的檢測 工作臺垂直向上頂起，使得氣缸套完全套在線陣式成像器件外圍，并且氣缸套靠近X射線 管發射端一側的前壁盡可能靠近線陣式成像器件的成像面； 步驟4 :X射線管發出X射線束透照氣缸套，線陣式成像器件獲取緊靠它的氣缸套 前壁的一列數據，記為X1: Xj= (x n, x21, xM1)T (1) 其中，&為11維列向量，表示線陣式成像器件在豎直方向上采集到的像元個數，符 號T表不轉置； 步驟5 :檢測工作臺帶動氣缸套以該型號氣缸套對應的最大旋轉步長n°做周向 間歇式勻速旋轉并采集數據，與步驟4相同的方法獲取以下N-1組M維數據： 步驟6 :將公式⑴和公式⑵中的N組M維列向量的數據統一整合為M行N列 的圖像矩陣X:衡： 其中，矩陣X即是相當于將氣缸套周向展開后所成的單壁全景X射線圖像，矩陣中 的元素 Xlj表示圖像在第i行第j列的像素灰度值，圖像大小為MXN ; 步驟7 :對獲得的單壁全景X射線圖像進行判斷；逐個完成對氣缸套的檢測。 由于在成像過程中，氣缸套的圖像數據均是在射線源與探測器之間并貼近探測器 成像面的單壁垂直成像，這種成像方法在本質上相當于將氣缸套展開成矩形面板后由線陣 探測器逐列掃描成像。對于一個均勻壁厚且沒有缺陷的合格氣缸套，忽略X射線的不一致 性與系統噪聲等影響因素，理想情況下圖像X的每一列數據對應元素，理論上都應該近似 完全相同，即上述公式（1)和公式（2)中，應該有： Xi= X 2 =…=X .j =…=X N (7) 也即在公式（3)中每一行的數據灰度值在理論上均應該相等，這樣就避免了雙層 壁面陣式成像時由于弧長引起的正弦效應。 如圖4所示為一平行X射線束10穿透均勻壁厚氣缸套某一單層展開截面12后所 成圖像的灰度分布圖4。由圖可見，在垂直于氣缸套軸向某一斷面處，沿著圓周方向上的氣 缸套斷面灰度值大小一致，克服了弧長引起的正弦效應。相比于雙層壁成像，單壁成像法顯 著提高了圖像的分辨率，在氣缸套有外螺紋情況下明顯克服了在雙層壁成像中前后壁螺紋 的不規則交叉干擾。 實際成像檢測中，由于X射線及其它外界因素的影響，公式（7)中所述的每一列數 據對應元素應該近似相等： X產X產…~X產…~XN (8) 對于所獲得的單壁全景X射線圖像，可以采用各種現有的檢測方法進行檢測；由 于獲得了待測氣缸套的單壁全景X射線圖像，使得圖像能夠最大限度的反映出待測氣缸套 的特征，從而為測量的精確性奠定了基礎。 進一步的，計算機控制與圖像處理單元通過快速差影法對采集到單壁全景X射線 圖像的氣缸套進行檢測，實現自動檢測；所述快速差影法包括如下步驟： 步驟a :由步驟1已知缺陷的類型與尺寸，假設所當前第1本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種氣缸套缺陷的X射線自動檢測裝置，包括計算機控制與圖像處理單元(1)、檢測工作臺(2)和X射線管(3)；其特征在于，還包括與X射線管(3)相配合的線陣式成像器件(5)；所述線陣式成像器件(5)通過探測器支撐臂(7)支撐并與計算機控制與圖像處理單元(1)相連接；所述檢測工作臺(2)可上下升降以及360度自由旋轉并用于將氣缸套(9)頂起套在線陣式成像器件(5)的外圍，計算機控制與圖像處理單元(1)通過機電控制模塊(8)控制檢測工作臺(2)和探測器支撐臂(7)的動作。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：韓躍平，李瑞紅，
申請(專利權)人：中北大學，
類型：發明
國別省市：山西;14
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