基于X射线数字成像技术的钢丝绳检测系统

　　近年来,人们一直在探索、研究既能延长钢丝绳使用寿命,又能确保其在发生断裂之前得到及时更换的钢丝绳缺陷检测方法。但由于钢丝绳结构复杂、工作环境恶劣、制造工艺不断提高,使得钢丝绳缺陷检测非常困难。最传统的钢丝绳缺陷检测法是人工目视、手摸检查,这种方法效率极低、受人为因素影响且浪费人力;此外,在工程应用中广为推广的是电磁检测法,然而这种方法的致命缺点是:①无法检测出钢丝绳端部和铁磁性接头处的缺陷;②对单纯的金属性能(如硬脆性、疲劳)变化不容易识别;③检测仪器的灵敏度与钢丝绳缺陷相对于钢丝绳表面的深度有关;④检测仪器不能区分出丝径很细的断丝、间隙小的断丝和在空间密集的多层断口,也不能从点蚀中区分断丝。

　　因此,本文对上述情况进行了分析、研究,提出了一种较为新颖的钢丝绳检测方法——基于X射线数字成像系统的钢丝绳检测方法,这种方法可以弥补电磁检测法的不足,并具有检测效率高、速度快、长期使用成本低、便于图像处理以及容易储存的优点。

　　1　系统设计

　　1.1　X射线数字化成像技术

　　随着计算机技术、微电子技术以及材料科学的发展,在传统的射线胶片照相法基础上,形成了数字射线成像技术。该技术是以计算机为基础,对采集到的数字图像信号进行分析、处理、显示、存储结果。技术原理大致如下:由X射线机发出X射线,经被检物体,被射线接收转换装置接收并在其内部进行光电转换和A/D转换,形成数字图像,再送入计算机进行相应的分析、评定并给出结果。

　　由于射线接收转换装置决定了成像系统的技术指标、性能、功能和应用范围。目前,国内外通常是按照射线接收转换装置来对X射线数字成像技术和设备进行分类的。

　　(1)图像增强器

　　图像增强器是20世纪50年代发展起来的一种射线接收装置,经多次改进,已很成熟,目前在医学和工业领域广泛使用。基本原理是真空管电子增强,缺点是可承受X射线的能量范围小,只能在低能下使用;动态范围较窄;在强磁场环境下使用时图像发生扭曲;易灼伤,易老化,寿命短,一般工业使用2～3年;空间分辨率和对比灵敏度较差。

　　(2)平板探测器

　　平板探测器的开发研究己有几十年的历史,但真正用于工业检测的产品才刚刚上市。其缺点是仍然不能用于高能射线检测与实时在线检测,而且价格昂贵。

　　(3)线阵探测器

　　利用工件的运动完成二维图像。目前大部分是用于低能X射线接收及数字采集器件。利用准直器可以获得较好的图像。缺点是要求被检工件必须在X射线机与线阵探测器之间有恒定的相对运动才能成像,对于有些大工件很难检测;优点是体积小、重量轻、价格低,并且图像质量好、动态范围也较宽、检测速度快、能进行在线检测。基于以上三种接收转换装置的特点,本系统设计采用了线阵探测器为接收转换装置。