60Co工业DR无损检测的计算机控制系统

0　引言

⁶⁰Co工业DR(数字辐射成像)无损检测的计算机控制系统借助于高灵敏度阵列电离室、低噪声前放以及特殊的信号与图像处理技术,该系统在反差灵敏度、像质计指标、铁穿透厚度及检测速度等方面获得了较高的综合指标,属射线无损检测的前沿,在现代工业生产中的检测方面具有良好的应用前景。其样机已经试运行,并于2000年通过了科技部的验收。

系统的总体构成如图1所示。检测系统由射线源装置、准直器、阵列电离室、前置放大器、数据采集与转换器、图像处理与显示系统、工件传输系统以及计算机控制系统组成。从放射源发出的γ射线经前准直器投射到被检测工件上,其中一部分最终被吸收或大角度散射。另一部分则直接穿过工件或从工件中小角度散射出去,经过后准直器入射到阵列探测器中形成电流信号,然后经前放阵列的转换与放大后被采集与量化。由于从被检测的工件不同质量厚度的地方透射出的射线强度不同,因而阵列探测器的各单元将辐射转换成的电流的强弱就反映了工件某一截面在竖直方向上的质量厚度的分布信息。在此基础上,用电机传动系统使工件在水平方向上以一定的速度通过射线照射区,同时以相应的频率采集阵列探测器上的输出信号,再经过适当的图像处理后就形成在水平与垂直两个方向上所形成的二维投影。

其中除了内部嵌有电机驱动卡、A/D采集卡和显示卡的工控机与图像监视器以外,其他各模块均位于扫描现场。扫描现场与位于控制台处的工控机之间的数据信号和控制信号通过屏蔽电缆传送,距离约20m。

计算机控制系统是⁶⁰Co工业DR无损检测系统的重要组成部分。它起着协调各子系统的运作,保证整个系统的正常检测流程的作用。首先,它需要对工件进行运动的过程控制。⁶⁰Co工业DR无损检测系统要对工件等检测物的内部缺陷的大小、位置、形状等进行检测,要求有较高的空间分辨率。在检测过程中,待检测物的位置和移动是影响图像质量的重要参数之一,需要计算机精确控制,如果检测出了缺陷,缺陷的位置需要精确定位。

其次,为了便于多次成像,进行对比研究,要求对运动的控制非常方便,其速度、方位、位置可通过计算机方便地设定和调节。由于系统要求安全性好,可靠性高,因此计算机控制系统还要有很好的保护功能。

1　系统各部分介绍

计算机控制系统可为电机驱动、反馈测量、电气控制和控制软件4个子系统组成(图2)。

1.1　电机驱动子系统

针对系统运动速度精度要求高,定位要求准(精度要求达到0.1mm)的特点,选用了计算机与步进电机结合进行控制的方法。步进电机是在计算机外设和数控机床等自动控制中应用很广的控制电机,其特点: