您当前的位置 :北仑信息网 > 国外 > 微机控制DRICT射线检测系统的研制

微机控制DRICT射线检测系统的研制



1简介

在无损检测领域,工业射线照相术是最常用和最重要的检测技术之一。高能X射线DR(DigitalRadiography)和CT(计算机断层扫描)检测技术使用MeV级X射线透视组件实时采集荧光图像。经过数字图像处理,数字图像(DR)和计算机断层扫描成像技术(ICT),这是一种用于内部结构形状和部件缺陷的高分辨率数字诊断技术。为了获得高质量的图像,对检测系统的机械运动和图像采集性能提出了很高的要求。

2DR/ICT检测原理

设计中涉及的工业射线检测系统可以对数字射线数字图像(数字射线照相-DR)二维检测和工业断层摄影(ICT)II进行多方向荧光透视扫描,并对任何故障进行三维检测。系统结构如图1所示。

检测功能: DR检测模式,结构单元的多方向数字图像透视扫描,安装在检查台上的结构单元在垂直方向上精确移动,待检查对象的传输图像在区域阵列中探测器(CCD)上部成像; ICT检测方法,对DR或指定结构部件检测到的异常进行断层扫描,并通过故障上的数字图像对结构形态和缺陷进行二维诊断。使用第三代扫描方法,安装在检查台上的被检查单元被精确地旋转,并且安装在检查台前后的两个狭缝准直器被准直成扇形束;光束对进行断层扫描;通过待检查结构的扫描光束在检测器上成像,并实时光电和数字转换,并发送到图像计算机。

DR检测的主要技术指标是:。沿光线方向(透明度灵敏度)解决结构厚度变化或缺陷尺寸的能力是部件厚度的2%;在垂直射线方向(空间分辨率)上分辨结构的相邻细节的能力是2lp/mm。单裂纹和间隙宽度分辨率为0.05mm;图像扫描速度小于5秒/帧。ICT检测的主要技术指标是:。断层上结构材料密度的变化(密度分辨率)为0.3%;区分断层上相邻结构细节(空间分辨率)的能力为2 lp/mm;单个裂缝或间隙的分辨率为0.05毫米;最小切片厚度0.5毫米;对于直径小于100毫米的断层,扫描和重建时间不超过15分钟/故障。

3微电脑控制系统

控制系统是实现整个检测系统性能的关键因素。其准确性,稳定性和灵敏度直接决定了最终数字图像的质量。

微机控制系统主要由四部分组成::主控计算机,伺服控制子系统,图像采集传输子系统和软件模块。各部分之间的关??系如图2所示。

控制部分采用高端PC作为主控计算机,采用奔腾III866处理器和512M内存,可在同一主机上完成控制和图像处理。通过与PC总线相连的运动控制卡和通信适配卡,实现了整个系统的硬件集成,最后利用软件模块实现各模块的协调运行。

3.1驾驶控制和界面

3·1·1控制要求

在ICT检测中,为了提高狭缝图像的质量,检查台(测试片)在CCD曝光过程中保持静止,从而避免由于物体运动引起的图像模糊。例如,在1°步长的情况下,为了获得试件横截面的投影视图,需要360度间隔1°的狭缝图像,检查站需要做359个时间间隔(间隔时间=曝光)延时时间)间歇运动。在ICT检测模式中,对表的旋转运动的要求是:。指定的角度步长可调(最小0.5°),间歇运动时间由CCD曝光时间(0.1s~10s)决定。总运动行程是角度步长的整数倍(通常为360°)。断层图像的检测周期小于或等于15分钟,角速度和角加速度可控,定位误差小于±10英寸。提升运动的定位误差小于±0.05。嗯,累积误差小于±0.25 mm/m,工作台偏航小于10“。3·1·2反馈方案

为了在不影响系统闭环部分稳定性的情况下有效提高系统的定位精度和响应速度,驱动部分采用复合伺服控制系统,包括检测装置,执行器,反馈链路,电路,放大等,如图3所示。显示。

双反馈稳定性由:实现。高精度位置编码器安装在执行器(机械检测站)上,以提供位置反馈。伺服电机上安装有旋转编码器或旋转编码器,以提供速度反馈。速度反馈完成。驱动器控制电机的闭环,而位置反馈决定了系统的整体控制精度。

3·1·3硬件设计

用于驱动控制的执行器是伺服电机驱动系统。使用Panasonic公司的MINAS A系列,包括200 W伺服电机和驱动器,以及与电机轴连接的17位绝对编码器; 400 W伺服电机(带制动器)和驱动器,轴2500线增量编码器。驱动器使用脉冲宽度调制(PWM)正弦波控制来进行模拟命令输入。连接到检查台的编码器使用高精度圆形光栅,1.8×104线/转,并配有放大器,可提供25倍的信号放大。伺服电机自带的编码器同时用于速度和位置反馈。位置编码器(圆形编码器)安装在负载上以提供位置反馈;另一个编码器作为速度反馈安装在电机轴上。伺服系统的设计精度如下:

(1)旋转方向

编码器分辨率=217=131072

脉冲/转动电机转动精度=9.89''/

总脉冲分辨率=放大器倍增器×控制卡倍增器×编码器分辨率=25×4×18000=1.8×106

脉冲/环路反馈精度=0.72“/脉冲

(2)提升方向

编码器分辨率=2500脉冲/圈

电机旋转精度=8.64'/

脉冲提升精度=0.0012mm

作为伺服系统的主控制器,多轴控制卡使用其内置的DSP系统(图4)提供运动信号,控制卡倍频器4,数字PID控制,并提供多个I/O通道驱动程序。系统的通信接口。控制卡完成所有实时伺服控制,通过PID实现速度和加速度前馈的闭环控制。效果很好,可以满足大多数用户的要求。它可以消除机械装置的摩擦,滞后,间隙等引起的问题。控制卡使用数字Notch调节器来补偿闭环控制中的运动误差。高级用户可以使用DSP56001的汇编语言编写更复杂的控制算法。用户存储器集成在卡上以存储用户编写的PLC控制程序。为了确保值机运动的安全性和可靠性,还必须设计运动保护和限制电路。为转盘的每个自由度运动提供限制,为伺服驱动系统提供报警检测和错误输出。运动限制使用微动开关继电器电路将位移转换为电平信号,通过功率放大器接口输入和输出以获得当前状态并发送启动和停止信号。在驱动器端,脉冲输出由内置转矩抑制电路终止,驱动器的模拟输入命令由控制卡端的软件指令终止,从而同时确保系统的运动限制。硬件和软件。

3.2数据采集系统和接口

3·2·1 CCD工作原理

系统采用科学级区域CCD摄像头。主要性能指标是:。最大输出图像为1024×1024,动态范围为14bit,CCD光学响应不一致性小于2%,在整个动态范围内非线性小于0.2%。它为0.016 mm2,水平读出频率为1.04~5MHz,垂直传输速率为150kHz。

图像数据获取部分包括CCD相机,数据传输适配卡和处理软件。整个图像采集过程是

(1)初始化传感器以清除势阱中的残余电荷;

(2)曝光相机并将图像读入内置缓冲存储器;

(3)内置数字信号处理器(DSP)预处理图像;

(4)通过特定的数据传输协议将图像输入计算机。

3·2·2数据采集周期

在CCD曝光(电荷累积)期间,外部同步控制单元产生并保持TTL信号,该TTL信号用于控制外部脉冲以驱动光学快门。由于快门速度有限,因此软件会提供曝光时间和曝光延迟设置。对于累积/读取周期,有两个:软件触发器和硬件触发器。对于ICT检测模式,基于CCD的X射线探测器由闪烁器,光电耦合器,CCD阱阵列,半导体冷却器和必要的机械设备组成,包括CCD摄像头,CCD控制器和数据传输适配器。读取,数字化,传输和存储放射线图像的功能。图像数据采集必须与登记动作协调工作。在一定的曝光时间条件下,其处理速度和数据传输速度将影响整个系统的检测性能。

3·3系统的抗干扰处理

对于该系统,由于电荷耦合器件(CCD)对外部干扰极其敏感,因此必须采取措施来抑制电动机的各种外部干扰。主要方法是改善电路和电磁屏蔽。

为了确保系统主控制回路电源的安全性和稳定性,在伺服驱动器的电气部分中安装了断路器,噪声滤波器,磁接触器和电抗器。断路器用于保护电源线并在过流时切断电路;噪声滤波器可防止外部杂波进入电源线,减少伺服电机产生的杂波对外界的干扰;电磁接触器主要用于打开和关闭伺服电机。主电源与浪涌吸收器配合使用,可抑制上电和关断过程中产生的浪涌电压;电抗器(或由电感器代替)用于减少电源中的谐波,但同时也减少了电源中的谐波。系统的响应速度。

电磁屏蔽的对象是干扰源和对干扰敏感的组件。具体方法是:

(1)信号线为屏蔽双绞线,并根据相关要求正确接地。

(2)从驱动器到电动机的电源线用铜网屏蔽,单端(电动机侧)接地。整个设备外壳(包括转盘,电机,CCD相机等)共用一个保护接地。

(3)控制柜内的环境(包括电线和驱动器,监视器)必须符合驱动器安装要求(UL508C)和防护等级(IP54)。

另外,通过改变迹线的几何形状或高压线与易受影响的电路的相对位置,可以减少耦合的可能性。使用的方法是减小平行长度,改变垂直交叉的行为,并减少线占用的空间。

3·4DR/ICT检测系统控制软件设计

软件在整个系统的集成中起着关键作用。软件设计通常包括流程定义,功能分析,总体设计和模块描述,软件编程,软件调试和测试。在结构化编程方法中,适当划分模块可以提高软件设计和调试的效率。该软件采用Visual C 6.0 IDE作为主要开发环境,部分代码为C或PLC程序,主要模块分为如下:初始化模块:控制卡初始化

CCD初始化

主控模块:多轴控制算法PLC

控制指令调用

CCD曝光控制

内存管理

数据导入和存储

图像预处理:多图像叠加去噪

暗电流校正

CCD照片响应不一致校正

其他缺陷修正

接口和中断: I/O状态查询中断管理

多线程管理

HMI

图5显示了ICT检测模式下DR/ICT软件的操作流程。

4。结论

DR/ICT射线检测系统对控制系统的准确性,灵敏度和可靠性有很高的要求。通过分析辐射检测的原理和控制要求,协同使用伺服驱动模块和微机控制下的图像采集模块,实现辐射检测设备的特殊要求。在实际测量中,旋转电机速度误差小于±5%,系统稳态误差小于±3.6“,运动定位误差小于±36”。垂直电机旋转定位误差小于±172',提升定位误差小于±0·024mm。 CCD摄像机可连续720幅图像可靠工作,图像质量稳定,空间分辨率达到2lp/mm。

摘录自:中国计量控制网

[关键词]微电脑控制,射线检测,奥克官方网站,北京世纪奥克

>

下一篇:ZTP135S-R传感器在温度计中的应用

39健康网