專利名稱：一種焊縫缺陷計(jì)算機(jī)成像與缺陷識(shí)別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光掃描及焊縫圖像處理與缺陷識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，特別關(guān)于一種焊縫缺
陷計(jì)算機(jī)成像與缺陷識(shí)別系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，用X射線成像板(imaging plate，IP)取代X光膠片來(lái)進(jìn)行X光攝像主要應(yīng) 用在醫(yī)療上，其使用方法與傳統(tǒng)X光膠片一樣，當(dāng)X光穿透人體時(shí)，由于物體光電吸收、康普 頓散射等因素將會(huì)減弱X光能量，X射線照射后人體受照射部分的信息以潛影方式儲(chǔ)存在 IP上，但其線性范圍大大超過(guò)普通X射線膠片，可達(dá)1 : 10000。 IP所存影像信息在光照下會(huì)以紫外光輻射形式消失后重新使用，其輻射強(qiáng)度與光 照條件有關(guān)。用恒定光強(qiáng)、一定波長(zhǎng)的紅色激光激發(fā)IP后被光電變換元件變換成電信號(hào)并 進(jìn)行A/D變換后，以圖像的形式保留在計(jì)算機(jī)內(nèi)。由于不用通過(guò)傳統(tǒng)的顯影、定影等暗室操 作，從計(jì)算機(jī)的顯示器上就可以直接看到被攝的醫(yī)學(xué)影像。這大大方便了醫(yī)療處理。
但是，基于上述原理的CR系統(tǒng)，價(jià)格都比較高，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，并且主要應(yīng)用于醫(yī)
療系統(tǒng)中。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種焊縫缺陷計(jì)算機(jī)成像與缺陷識(shí) 別系統(tǒng)。 為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種焊縫缺陷計(jì)算機(jī)成像與缺陷識(shí)別系 統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括進(jìn)片裝置，包含內(nèi)鼓式結(jié)構(gòu)，用于附著彎曲的成像板，所述進(jìn)片裝置用于 驅(qū)動(dòng)所述成像板沿所述內(nèi)鼓式結(jié)構(gòu)的軸線方向移動(dòng)；激光掃描裝置，用于采用激光對(duì)所述 成像板進(jìn)行圓周掃描，隨著所述成像板的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述成像板的逐行掃描；圖像數(shù)據(jù)采 集裝置，用于采集所述成像板激發(fā)的熒光信息，將所述熒光信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息；圖像處理 與缺陷識(shí)別裝置，用于對(duì)所述數(shù)字信息進(jìn)行處理生成焊縫圖像信息，并對(duì)生成的焊縫圖像 進(jìn)行缺陷識(shí)別；控制處理裝置，用于對(duì)所述進(jìn)片裝置、所述激光掃描裝置以及所述圖像數(shù)據(jù) 采集裝置的操作進(jìn)行控制。 本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算機(jī)射線成像系統(tǒng)能夠?qū)缚p缺陷進(jìn)行識(shí)別，可以大大降低檢 測(cè)成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，因此能夠廣泛應(yīng)用于工業(yè)無(wú)損檢測(cè)和無(wú)損評(píng)價(jià)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)邏輯框圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)細(xì)化邏輯框圖；
圖2a為控制處理裝置105的工作流程示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例的工作原理示意圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例系統(tǒng)的立體4
圖5為本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)片裝置101的局部放大結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施式 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)邏輯框圖。如圖l所示，該系統(tǒng)包括進(jìn)片裝置IOI，包 含內(nèi)鼓式結(jié)構(gòu)，用于附著彎曲的成像板，所述進(jìn)片裝置用于帶動(dòng)所述成像板沿所述內(nèi)鼓式 結(jié)構(gòu)的軸線方向移動(dòng)；激光掃描裝置102，用于采用激光對(duì)所述成像板進(jìn)行圓周掃描，隨著 所述成像板的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述成像板的逐行掃描；圖像數(shù)據(jù)采集裝置103，用于采集所述 成像板激發(fā)的熒光信息，將所述熒光信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息；圖像處理與缺陷識(shí)別裝置104， 用于對(duì)所述數(shù)字信息進(jìn)行處理生成焊縫圖像信息，并對(duì)生成的焊縫圖像進(jìn)行缺陷識(shí)別；控 制處理裝置105，用于對(duì)所述進(jìn)片裝置101、所述激光掃描裝置102以及所述圖像數(shù)據(jù)采集 裝置103的操作進(jìn)行控制。 本發(fā)明實(shí)施例的圖像處理與缺陷識(shí)別裝置104，用于對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行圖像處理， 生成圖像，能實(shí)現(xiàn)圖像放大/縮小、亮度/對(duì)比度調(diào)整、正/負(fù)片顯示、圖像降噪、圖像銳化、 灰度顯示、直方圖統(tǒng)計(jì)等功能。并對(duì)掃描的焊縫圖像具有缺陷識(shí)別功能，能夠?qū)⒑缚p中存在 的氣孔和夾渣等塊狀缺陷以及未焊透和裂紋等條狀缺陷進(jìn)行檢測(cè)并將缺陷標(biāo)記出來(lái)，可大 大降低檢測(cè)成本，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。該缺陷識(shí)別技術(shù)可以采用模糊推理算法，由于該算 法已經(jīng)為本領(lǐng)域公知的技術(shù)，此處不再詳細(xì)敘述它的原理。 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)細(xì)化邏輯框圖。如圖2所示，所述系統(tǒng)還包括光電檢 測(cè)單元201，用于檢測(cè)所述成像板是否處于所述激光掃描裝置的掃描區(qū)域。所述系統(tǒng)還包 括列同步信號(hào)檢測(cè)單元202，用于對(duì)所述激光掃描裝置的列同步信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)；所述控制 處理裝置105，還用于當(dāng)檢測(cè)到所述列同步信號(hào)時(shí)，控制所述進(jìn)片裝置驅(qū)動(dòng)所述成像板沿所 述內(nèi)鼓式結(jié)構(gòu)的軸線方向移動(dòng)一個(gè)掃描行的距離。所述系統(tǒng)還包括行同步信號(hào)檢測(cè)單元
203，用于對(duì)所述激光掃描裝置的行同步信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，所述控制處理裝置105，還用于當(dāng)檢 測(cè)到所述行同步信號(hào)時(shí)，控制所述圖像數(shù)據(jù)采集裝置開啟數(shù)據(jù)采集。 本發(fā)明實(shí)施例的光電檢測(cè)單元201可采用光電傳感器，行同步檢測(cè)單元203以及 所述列同步檢測(cè)單元202可采用硅光二極管傳感器。本發(fā)明實(shí)施例的列同步信號(hào)表示完成 一行激光掃描時(shí)檢測(cè)到的激光掃描裝置102發(fā)出的信號(hào)；行同步信號(hào)表示開始新一行激光 掃描時(shí)檢測(cè)到的激光掃描裝置102發(fā)出的信號(hào)。 圖2a為控制處理裝置105的工作流程示意圖。如圖2a所示，
步驟S201，檢測(cè)IP是否進(jìn)入激光掃描區(qū)域； 步驟S202，判斷是否檢測(cè)到列同步信號(hào)，如果檢測(cè)到，則控制所述進(jìn)片裝置驅(qū)動(dòng)所 述成像板沿所述內(nèi)鼓式結(jié)構(gòu)的軸線方向移動(dòng)一個(gè)掃描行的距離； 步驟S203，判斷是否檢測(cè)到行同步信號(hào)，如果檢測(cè)到，則控制所述圖像數(shù)據(jù)采集裝 置開啟數(shù)據(jù)采集； 步驟S204，判斷IP是否掃描完畢，如果掃描完畢則停止數(shù)據(jù)采集。 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的工作原理示意圖。本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)將成像板彎曲后附
著在進(jìn)片裝置上，由進(jìn)片裝置帶動(dòng)成像板完成軸向掃描移動(dòng)；激光掃描裝置使激光束沿周
向掃描，完成成像板的完整掃描。激光器發(fā)出的激光經(jīng)過(guò)調(diào)制后形成一定頻率的脈沖激光，
經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡、濾波鏡、半透半反鏡后入射到光掃描五棱鏡上，掃描五棱鏡由伺服電機(jī)帶動(dòng)作高速旋轉(zhuǎn)，發(fā)出的激光束經(jīng)聚焦后，在IP上聚成直徑約為0. 05mm的激光光斑進(jìn)而激發(fā)熒 光，熒光經(jīng)由原光路逆向反射回半透半反鏡，經(jīng)熒光接收棱鏡和濾波片濾波后進(jìn)入光電倍 增管，經(jīng)信號(hào)放大及轉(zhuǎn)換后，完成熒光信號(hào)的數(shù)字化，最后輸入到計(jì)算機(jī)。
如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例的激光掃描裝置102包括激光器301、擴(kuò)束準(zhǔn)直器 302、濾光片303、半透半返鏡304、光掃描五棱鏡305以及電機(jī)306。所述激光器301，用于 發(fā)射激光束，激光器發(fā)出的激光經(jīng)過(guò)調(diào)制后形成一定頻率的脈沖激光，經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直器302、 濾光片303、半透半返鏡304后入射至所述光掃描五棱鏡305 ;所述光掃描五棱鏡305，對(duì)發(fā) 出的激光束進(jìn)行聚焦，在所述電機(jī)306帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，以采用所述聚焦后的激光對(duì)成像 板307進(jìn)行圓周掃描。 再次參照?qǐng)D3，本發(fā)明實(shí)施例的圖像數(shù)據(jù)采集裝置103包括光掃描五棱鏡305、半 透半返鏡304、熒光接收鏡308、濾波鏡309、光電倍增管310、前置放大器311和模數(shù)轉(zhuǎn)換器 312。所述半透半返鏡304，還用于從所述光掃描五棱鏡305接收在成像板307上激發(fā)的熒 光信息，所述熒光信息經(jīng)熒光接收鏡308、濾波鏡309后進(jìn)入光電倍增管310，經(jīng)前置放大器 311和模數(shù)轉(zhuǎn)換器312轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，并進(jìn)入圖像處理與缺陷識(shí)別裝置104進(jìn)行圖像處理 生成焊縫圖像信息，并對(duì)生成的焊縫圖像進(jìn)行缺陷識(shí)別。 圖4為本發(fā)明實(shí)施例系統(tǒng)的立體圖，該圖僅標(biāo)出了該系統(tǒng)一些可見的部件。如圖4 所示，為了使激光點(diǎn)均勻地打在成像板上，進(jìn)片裝置IOI采用內(nèi)鼓式結(jié)構(gòu)，在圖中為一上半 圓弧。成像板呈半圓弧形彎曲后附著在該內(nèi)鼓式結(jié)構(gòu)上，進(jìn)片裝置101帶動(dòng)成像板在沿內(nèi) 鼓式結(jié)構(gòu)的軸向移動(dòng)。 圖4的光掃描五棱鏡305，位于進(jìn)片裝置101的內(nèi)鼓式結(jié)構(gòu)所在圓弧的中心位置， 用于以所在圓弧中心為圓心，臂長(zhǎng)為半徑在電機(jī)306的驅(qū)動(dòng)下作圓周激光掃描。激光束掃 描一周即為軸向的一行，激光束掃描完一行之后，成像板在進(jìn)片裝置101帶動(dòng)下前進(jìn)一掃 描行的距離，重復(fù)這個(gè)過(guò)程進(jìn)而完成成像板的整板掃描激發(fā)。 圖4中，在與進(jìn)片裝置相對(duì)的下半圓弧上設(shè)置有列同步監(jiān)測(cè)單元202，行同步監(jiān)測(cè) 單元203在圖4中未示出，它可以位于下半圓弧上和列同步監(jiān)測(cè)單元202對(duì)稱的位置。當(dāng) 激光掃描到下半個(gè)圓弧時(shí)，圖像數(shù)據(jù)采集裝置103停止進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)采集。當(dāng)激光掃描到 列同步檢測(cè)單元202時(shí)，控制處理裝置105控制進(jìn)片裝置101帶動(dòng)成像板沿軸向移動(dòng)一掃 描行的距離；當(dāng)激光掃描到行同步檢測(cè)單元203時(shí)，控制處理裝置105控制圖像數(shù)據(jù)采集裝 置103開啟數(shù)據(jù)采集。進(jìn)片裝置還包含一光電檢測(cè)單元201 (圖中未示)，用于對(duì)成像板是 否進(jìn)入掃描區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)。 圖5為本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)片裝置101的局部放大結(jié)構(gòu)圖。如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施 例的進(jìn)片裝置101包括相對(duì)設(shè)置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)501和壓緊機(jī)構(gòu)502，所述成像板307位于所 述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)501和所述壓緊機(jī)構(gòu)502的縫隙之間；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)501包含驅(qū)動(dòng)輥503，用于 在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)；所述壓緊機(jī)構(gòu)502包含壓緊輪504，用于將所述成像板307壓緊 在所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)輥503表面；所述驅(qū)動(dòng)輥503和所述壓緊輪504相對(duì)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)所 述成像板沿所述進(jìn)片裝置101的內(nèi)鼓式結(jié)構(gòu)的軸向移動(dòng)。所述驅(qū)動(dòng)輥503還上附著有平帶 505，所述壓緊裝置還包含壓緊彈簧506，所述壓緊輪504固定在壓緊軸507上。
此外，為保證進(jìn)片時(shí)成像板的曲率半徑，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)輥下表面與成像板的上 表面的曲率半徑保持一致。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)501采用蝸輪蝸桿與同步帶輪相結(jié)合的傳動(dòng)方式，同步帶輪主動(dòng)輪508固定在步進(jìn)電機(jī)509主軸上，通過(guò)同步帶510分別帶動(dòng)兩個(gè)同步帶輪從動(dòng)輪511。蝸桿512與同步帶輪從動(dòng)輪511之間用緊固件連接，同步轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)輥503固定在與蝸輪513連接的軸上，平帶505套在輥?zhàn)?03上，隨輥?zhàn)?03的轉(zhuǎn)動(dòng)而前進(jìn)，與下面的壓緊輪504共同作用，帶動(dòng)成像板呈圓弧狀通過(guò)激光掃描線。在未插入成像板時(shí)，壓緊輪504與平帶505表面在壓縮彈簧506的作用下貼緊。插入成像板后，彈簧被進(jìn)一步壓縮，壓緊輪504與平帶505將成像板壓緊產(chǎn)生足夠的摩擦力，使得平帶504能夠帶動(dòng)成像板前進(jìn)。
本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算機(jī)射線成像系統(tǒng)能夠?qū)缚p缺陷進(jìn)行識(shí)別，可以大大降低檢測(cè)成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，因此能夠廣泛應(yīng)用于工業(yè)無(wú)損檢測(cè)和無(wú)損評(píng)價(jià)。
以上具體實(shí)施方式
僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而非用于限定本發(fā)明。
權(quán)利要求
一種焊縫缺陷計(jì)算機(jī)成像與缺陷識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括進(jìn)片裝置，包含內(nèi)鼓式結(jié)構(gòu)，用于附著彎曲的成像板，所述進(jìn)片裝置用于驅(qū)動(dòng)所述成像板沿所述內(nèi)鼓式結(jié)構(gòu)的軸線方向移動(dòng)；激光掃描裝置，用于采用激光對(duì)所述成像板進(jìn)行圓周掃描，隨著所述成像板的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述成像板的逐行掃描；圖像數(shù)據(jù)采集裝置，用于采集所述成像板激發(fā)的熒光信息，將所述熒光信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息；圖像處理與缺陷識(shí)別裝置，用于對(duì)所述數(shù)字信息進(jìn)行處理生成焊縫圖像信息，并對(duì)生成的焊縫圖像進(jìn)行缺陷識(shí)別；控制處理裝置，用于對(duì)所述進(jìn)片裝置、所述激光掃描裝置以及所述圖像數(shù)據(jù)采集裝置的操作進(jìn)行控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括光電檢測(cè)單元，用于檢 測(cè)所述成像板是否處于所述激光掃描裝置的掃描區(qū)域。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括列同步信號(hào)檢測(cè)單元， 用于對(duì)所述激光掃描裝置的列同步信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)；所述控制處理裝置，用于當(dāng)檢測(cè)到所述列同步信號(hào)時(shí)，控制所述進(jìn)片裝置帶動(dòng)所述成 像板沿所述內(nèi)鼓式結(jié)構(gòu)的軸線方向移動(dòng)一個(gè)掃描行的距離。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括行同步信號(hào)檢測(cè)單元， 用于對(duì)所述激光掃描裝置的行同步信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)；所述控制處理裝置，用于當(dāng)檢測(cè)到所述行同步信號(hào)時(shí)，控制所述圖像數(shù)據(jù)采集裝置開 啟數(shù)據(jù)采集。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)片裝置包括相對(duì)設(shè)置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 和壓緊機(jī)構(gòu)；所述成像板位于所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述壓緊機(jī)構(gòu)的縫隙之間；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包含驅(qū)動(dòng)輥，用于在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)； 所述壓緊機(jī)構(gòu)包含壓緊輪，用于將所述成像板壓緊在所述驅(qū)動(dòng)輥表面； 所述驅(qū)動(dòng)輥和所述壓緊輪相對(duì)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)所述成像板沿所述內(nèi)鼓式結(jié)構(gòu)的軸向移動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)輥下表面與成像板上表面的曲 率半徑一致；所述驅(qū)動(dòng)輥上附著有平帶，所述壓緊裝置包含壓緊彈簧。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述激光掃描裝置包括激光器、擴(kuò)束準(zhǔn) 直器、濾光片、半透半返鏡、光掃描五棱鏡以及電機(jī)；所述激光器，用于發(fā)射激光束，所發(fā)出的激光束經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直器、濾光片、半透半返鏡后 入射至所述光掃描五棱鏡；所述光掃描五棱鏡，用于對(duì)發(fā)出的激光束進(jìn)行聚焦，在所述電機(jī)帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，以采 用所述聚焦后的激光對(duì)所述成像板進(jìn)行圓周掃描。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像數(shù)據(jù)采集裝置包括所述光掃描 五棱鏡、所述半透半返鏡、熒光接收鏡、濾波鏡、光電倍增管、前置放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述半透半返鏡，還用于從所述光掃描五棱鏡接收在成像板上激發(fā)的熒光信息，所述 熒光信息經(jīng)熒光接收鏡、濾波鏡后進(jìn)入光電倍增管，經(jīng)前置放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù) 字信息。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光電檢測(cè)單元為光電傳感器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述行同步檢測(cè)單元以及所述列同步檢 測(cè)單元為硅光二極管傳感器。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供一種焊縫缺陷計(jì)算機(jī)成像與缺陷識(shí)別系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括進(jìn)片裝置，包含內(nèi)鼓式結(jié)構(gòu)，用于附著彎曲的成像板，所述進(jìn)片裝置用于帶動(dòng)所述成像板沿所述內(nèi)鼓式結(jié)構(gòu)的軸線方向移動(dòng)；激光掃描裝置，用于采用激光對(duì)所述成像板進(jìn)行圓周掃描，隨著所述成像板的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述成像板的逐行掃描；圖像數(shù)據(jù)采集裝置，用于采集所述成像板激發(fā)的熒光信息，將所述熒光信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息；圖像處理與缺陷識(shí)別裝置，用于對(duì)所述數(shù)字信息進(jìn)行處理生成焊縫圖像信息，并對(duì)生成的焊縫圖像進(jìn)行缺陷識(shí)別；控制處理裝置，用于對(duì)所述進(jìn)片裝置、所述激光掃描裝置以及所述圖像數(shù)據(jù)采集裝置的操作進(jìn)行控制。
文檔編號(hào)G02B26/12GK101782529SQ20091007722
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者丁克勤, 壽比南, 張旭, 林樹青, 梁麗紅, 鄔代軍, 陳 光 申請(qǐng)人:中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院