基于多机械手协同的射线数字成像检测装置及其检测方法与流程

1.本发明涉及无损检测领域，具体地，涉及基于多机械手协同的射线数字成像检测装置及其检测方法，更为具体地，涉及一种采用多机械手作为运动机构进行自动化射线数字成像检测的系统与方法。


背景技术：

2.射线检测技术是一种利用x射线在物体中的衰减规律和与成像介质的相互作用进行物体内部缺陷检测的无损检测技术。射线检测技术具有检测结果直观，检测可靠性高等优点，被广泛应用于航空、航天、特种设备等领域的关键产品内部质量检测中。
3.专利文献cn207300924u(申请号：201721474123.4)公开了一种端面呈椭圆形容器环焊缝射线数字成像检测工装，包括平板探测器装置、以及与所述平板探测器装置对应设置的射线机弧形支架组件，该使用新型采用上述结构，使之能够适合端面是椭圆形或类似椭圆形的容器的环焊缝自动检测，不仅使得不同部位图像的放大倍数相同，而且主射线方向与焊缝垂线方向一致，符合检测标准，检测效率高。与该专利相比，本发明采用机械手夹持x射线机和辐射探测器，检测设备柔性化程度更高，结构适应性强，检测过程无需对被检产品进行大幅位置调整，可确保产品安全性，机械手运动更加灵活，检测效率更高。
4.专利文献cn108593685a(申请号：201810183444.1)公开了一种数字射线自动检测装置及其检测方法，通过检测工件夹杂装置对多个待检工件进行交替上下料，工件夹持装置对待检工件的透照姿态进行调整。检测过程实现了自动化，提高检测效率，实现待检工件的多透照角度或异性结构的检测需求，提高了待检工件的检测覆盖范围，减少透照盲区。与该专利相比，本发明采用机械手进行x射线机和探测器位置的调整，检测过程中产品保持不动，能更好的适用于大型工件内部缺陷检测，检测时x射线机和探测器的位置和姿态通过机械手调整。
5.传统射线数字成像检测系统与方法只能对规则结构或单一结构工件进行自动化检测，机械工装系统适应性差，无法实现空间变曲率复杂结构工件的自动化检测。
6.基于多机械手协同的射线数字成像检测装置及其检测方法采用机械手进行自动化射线数字成像检测，机械手具有适应性强，柔性化等特点，能够对复杂结构形貌的工件进行检测，检测过程高度自动化，能够解决射线数字成像检测检测技术在变曲率复杂结构工件检测应用上面临的可检性、一致性和检测效率问题。


技术实现要素：

7.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于多机械手协同的射线数字成像检测装置及其检测方法。
8.根据本发明提供的一种基于多机械手协同的射线数字成像检测装置，包括：x射线机1、辐射探测器2、x射线机夹持机械手3、x射线机夹持机械手导轨4、辐射探测器夹持机械手5、辐射探测器夹持机械手导轨6以及机械手安装座7；
9.所述x射线机1安装在所述x射线机夹持机械手3上；所述x射线机夹持机械手3通过所述机械手安装座7安装在所述x射线机夹持机械手导轨4上；所述x射线机夹持机械手导轨4安装在地坑内；所述x射线机夹持机械手3沿所述x射线机夹持机械手导轨4上升到地面或下降到地坑内；检测过程中，所述x射线机夹持机械手3夹持所述x射线机1进行移动，使x射线机能够对被检工件不同的位置进行透照；
10.所述辐射探测器2安装在所述辐射探测器夹持机械手5上；所述辐射探测器夹持机械手5安装在所述辐射探测器夹持机械手导轨6上；所述辐射探测器夹持机械手导轨6安装在龙门架上，所述辐射探测器夹持机械手5沿所述辐射探测器夹持机械手导轨6进行移动；检测过程中，所述辐射探测器夹持机械手5夹持所述辐射探测器2进行移动，使所述辐射探测器2跟随所述x射线机1同步移动到所述x射线机1相对于工件的另一侧对被检工件进行射线成像。
11.优选地，所述x射线机1通过抱箍安装在所述x射线机夹持机械手3上。
12.优选地，转运小车8用于被检工件10的搬运；所述转运小车8上安装旋转工作台9，所述转运小车8和所述旋转工作台9的中间均为中空的圆孔，所述x射线机夹持机械手3可穿过所述转运小车8和所述旋转工作台9中间的圆孔，将所述x射线机移动到地面上对工件进行透照。
13.根据本发明提供的基于上述所述的基于多机械手协同的射线数字成像检测装置，基于多机械手协同的射线数字成像检测方法，包括：
14.步骤s1：将被检工件以及基于多机械手协同的射线数字成像检测装置导入检测路径规划与仿真软件中；
15.步骤s2：在检测路径规划与仿真软件中进行包括射线数字成像检测焦距、成像放大倍数以及焊缝一次透照长度的工艺要求设置；
16.步骤s3：检测路径规划与仿真软件进行基于多机械手协同的射线数字成像检测装置运动仿真，并对仿真结果进行离线编程，生成基于多机械手协同的射线数字成像检测装置运动控制程序；
17.步骤s4：射线检测与图像处理软件根据检测路径规划与仿真软件生成的运动控制程序控制基于多机械手协同的射线数字成像检测装置沿预定轨迹进行自动化射线数字成像检测。
18.优选地，所述检测路径规划与仿真软件包括：模型加载模块、运动仿真模块以及离线编成模块；
19.所述模型加载模块用于加载所述基于多机械手协同的射线数字成像检测装置；
20.所述运动仿真模块用于模拟基于多机械手协同的射线数字成像检测装置在检测过程中的运动轨迹；
21.所述离线编成模块用于对运动仿真模块的仿真结果进行运动控制程序的编写。
22.优选地，所述射线检测与图像处理软件包括机械运动控制模块、图像采集模块以及图像处理模块；
23.所述机械运动控制模块用于根据检测路径规划与仿真软件编写的运动控制程序对基于多机械手协同的射线数字成像检测装置进行运动控制；
24.所述图像采集模块用于实现射线检测图像采集；
25.所述图像处理模块用于在图像评定过程中对射线检测图像进行包括缩放、窗宽窗位调节、尺寸测量以及对比度调节。
26.优选地，所述机械运动控制模块与所述图像采集模块通过指令进行通讯，实现基于多机械手协同的射线数字成像检测装置协同动作。
27.优选地，检测开始前，在曝光间外将被检工件吊装到运转小车的旋转工作台上，然后将运转小车移动至曝光间内，x射线机夹持机械手沿导轨上升，穿过转运小车和旋转工作台中间的圆孔，将x射线机放至被检工件内。
28.优选地，所述步骤s1采用：将被检工件以及基于多机械手协同的射线数字成像检测装置三维模型导入检测路径规划与仿真软件中，在检测路径规划与仿真软件中提取被检工件的结构信息以及基于多机械手协同的射线数字成像检测装置结构信息以及基于多机械手协同的射线数字成像检测装置的运动特性信息
29.优选地，所述步骤s4采用：
30.步骤s4.1：检测过程中，x射线机夹持机械手和辐射探测器夹持机械手根据检测路径规划与仿真软件生成的运动控制程序，将x射线机和辐射探测器放置到指定位置后进行数字射线图像采集；
31.步骤s4.2：数字射线图像采集完成后，x射线机夹持机械手和辐射探测器夹持机械手根据检测路径规划与仿真软件生成的运动控制程序协同运动，将x射线机和辐射探测器放置到下一个位置进行数字射线图像采集，通过触发步骤s4.1至步骤s4.2，实现容器箱底焊缝自动化检测。
32.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
33.1、通过采用机械手夹持x射线机和辐射探测器进行射线数字成像检测，克服了传统自动化检测系统机械结构系统柔性化程度低，结构适应性差，无法对复杂结构工件进行自动化检测的难题。
34.2、通过多机械手协同控制，实现x射线机和辐射探测器根据检测工艺要求同步运动到检测位置进行检测，使检测效率大幅提升。
35.3、通过采用检测路径规划与仿真软件进行检测过程机械手运动路径规划并自动生成运动控制程序，能够实现控制程序的快速编制，且能适应不同结构的工件检测需求，大幅提高检测系统利用率和检测工作效率。
附图说明
36.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
37.图1为基于多机械手协同的射线数字成像检测装置机械结构俯视构图。
38.图2为基于多机械手协同的射线数字成像检测装置机械结构正视图图。
39.图3为基于多机械手协同的射线数字成像检测装置软件系统组成图。
40.图4为基于多机械手协同的射线数字成像检测方法流程图。
具体实施方式
41.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术
人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
42.实施例1
43.本发明所要解决的关键技术问题在于，空间变曲率复杂结构工件形状不规则，难以用传统机械装置来实现符合检测工艺和质量要求的自动化检测。
44.为解决上述技术难题，提高空间变曲率结构工件射线数字成像检测效率和检测结果的一致性，本发明提出一种基于多机械手协同的射线数字成像检测装置及其检测方法。
45.根据本发明提供的一种基于多机械手协同的射线数字成像检测装置，包括：数字射线成像系统、机械系统以及计算机软件系统；
46.所述数字射线成像系统包括x射线机1以及辐射探测器2；
47.所述机械系统包括x射线机夹持机械手3、x射线机夹持机械手导轨4、辐射探测器夹持机械手5、辐射探测器夹持机械手导轨6以及机械工装；
48.所述机械工装包括被工件转运装置、工件装夹装置以及工件运动机构。
49.所述计算机软件系统包括检测路径规划与仿真软件、射线检测以及图像处理软件；
50.所述x射线机1安装在所述x射线机夹持机械手3上；所述x射线机夹持机械手3通过所述机械手安装座7安装在所述x射线机夹持机械手导轨4上；所述x射线机夹持机械手导轨4安装在地坑内；所述x射线机夹持机械手3沿所述x射线机夹持机械手导轨4上升到地面或下降到地坑内；检测过程中，所述x射线机夹持机械手3夹持所述x射线机1进行移动，使x射线机能够对被检工件不同的位置进行透照；
51.所述辐射探测器2安装在所述辐射探测器夹持机械手5上；所述辐射探测器夹持机械手5安装在所述辐射探测器夹持机械手导轨6上；所述辐射探测器夹持机械手导轨6安装在龙门架上，所述辐射探测器夹持机械手5沿所述辐射探测器夹持机械手导轨6进行移动；检测过程中，所述辐射探测器夹持机械手5夹持所述辐射探测器2进行移动，使所述辐射探测器2跟随所述x射线机1同步移动到所述x射线机1相对于工件的另一侧对被检工件进行射线成像。
52.具体地，所述x射线机1通过抱箍安装在所述x射线机夹持机械手3上。
53.具体地，转运小车8用于被检工件10的搬运；所述转运小车8上安装旋转工作台9，所述转运小车8和所述旋转工作台9的中间均为中空的圆孔，所述x射线机夹持机械手3可穿过所述转运小车8和所述旋转工作台9中间的圆孔，将所述x射线机移动到地面上对工件进行透照。
54.根据本发明提供的基于上述所述的基于多机械手协同的射线数字成像检测装置，基于多机械手协同的射线数字成像检测方法，包括：
55.步骤s1：将被检工件、数字射线成像系统和机械系统结构模型导入检测路径规划与仿真软件中；
56.步骤s2：在检测路径规划与仿真软件中进行包括射线数字成像检测焦距、成像放大倍数以及焊缝一次透照长度的工艺要求设置；
57.步骤s3：检测路径规划与仿真软件进行基于多机械手协同的射线数字成像检测装
置运动仿真，并对仿真结果进行离线编程，生成基于多机械手协同的射线数字成像检测装置运动控制程序；
58.步骤s4：射线检测与图像处理软件根据检测路径规划与仿真软件生成的运动控制程序控制机械系统和数字射线成像系统沿预定轨迹进行自动化射线数字成像检测。
59.具体地，所述检测路径规划与仿真软件包括：模型加载模块、运动仿真模块以及离线编成模块；
60.所述模型加载模块用于加载所述基于多机械手协同的射线数字成像检测装置；
61.所述运动仿真模块用于模拟基于多机械手协同的射线数字成像检测装置在检测过程中的运动轨迹；
62.所述离线编成模块用于对运动仿真模块的仿真结果进行运动控制程序的编写。
63.具体地，所述射线检测与图像处理软件包括机械运动控制模块、图像采集模块以及图像处理模块；
64.所述机械运动控制模块用于根据检测路径规划与仿真软件编写的运动控制程序对基于多机械手协同的射线数字成像检测装置进行运动控制；
65.所述图像采集模块用于实现射线检测图像采集；
66.所述图像处理模块用于在图像评定过程中对射线检测图像进行包括缩放、窗宽窗位调节、尺寸测量以及对比度调节。
67.具体地，所述机械运动控制模块与所述图像采集模块通过指令进行通讯，实现基于多机械手协同的射线数字成像检测装置协同动作。
68.具体地，检测开始前，在曝光间外将被检工件吊装到运转小车的旋转工作台上，然后将运转小车移动至曝光间内，x射线机夹持机械手沿导轨上升，穿过转运小车和旋转工作台中间的圆孔，将x射线机放至被检工件内。
69.具体地，所述步骤s1采用：将被检工件以及基于多机械手协同的射线数字成像检测装置三维模型导入检测路径规划与仿真软件中，在检测路径规划与仿真软件中提取被检工件的结构信息以及基于多机械手协同的射线数字成像检测装置结构信息以及基于多机械手协同的射线数字成像检测装置的运动特性信息
70.具体地，所述步骤s4采用：
71.步骤s4.1：检测过程中，x射线机夹持机械手和辐射探测器夹持机械手根据检测路径规划与仿真软件生成的运动控制程序，将x射线机和辐射探测器放置到指定位置后进行数字射线图像采集；
72.步骤s4.2：数字射线图像采集完成后，x射线机夹持机械手和辐射探测器夹持机械手根据检测路径规划与仿真软件生成的运动控制程序协同运动，将x射线机和辐射探测器放置到下一个位置进行数字射线图像采集，通过触发步骤s4.1至步骤s4.2，实现容器箱底焊缝自动化检测。
73.实施例2
74.实施例2是实施例1的优选例
75.结合图1
‑
图3，1为x射线机；2为辐射探测器；3为x射线机夹持机械手；4为x射线机夹持机械手导轨；5为辐射探测器夹持机械手；6为辐射探测器夹持机械手导轨；7为机械手安装座；8为转运小车；9为旋转工作台；10为被检容器箱底。
76.在一种具体实施例中，本发明提供的一种基于多机械手协同的射线数字成像检测装置，检测系统包括数字射线成像系统、机械系统和计算机软件系统：
77.所述数字射线成像系统包括x射线机1和辐射探测器2；
78.所述机械系统包括x射线机夹持机械手3、x射线机夹持机械手导轨4、辐射探测器夹持机械手5、辐射探测器夹持机械手导轨6、机械手安装座7；转运小车8；旋转工作台9。
79.所述x射线机1通过抱箍安装在所述x射线机夹持机械手3上，所述x射线机夹持机械手3通过机械手安装座7安装在x射线机夹持机械手导轨4上，x射线机夹持机械手导轨安装在地坑内，x射线机夹持机械手可沿导轨上升到地面或下降到地坑内，检测过程中，x射线机夹持机械手夹持x机进行移动，使射线机能够对被检工件不同的位置进行透照。
80.所述辐射探测器2通过夹持装置安装在所述辐射探测器夹持机械手5上，辐射探测器夹持机械手安装在所述辐射探测器夹持机械手导轨6上，辐射探测器夹持机械手导轨安装在龙门架上，辐射探测器夹持机械手可沿导轨进行移动，检测过程中，辐射探测器夹持机械手夹持辐射探测器进行移动，使辐射探测器跟随x射线机同步移动到x射线机相对于工件的另一侧对被检工件进行射线成像，
81.所述转运小车8用于被检工件10的搬运，检测小车上安装所述旋转工作台9，转运小车和旋转工作台中间均为中空的圆孔，x射线机夹持机械手可穿过转运小车和旋转工作台中间的圆孔，将x射线机移动到地面上对工件进行透照。
82.本实施例检测方法步骤如下，如图4所示：
83.1)获取被检工件、数字射线成像系统、机械系统结构模型，将其导入检测路径规划与仿真软件，在检测路径规格和仿真软件中提取容器箱底焊缝位置和形貌信息，数字射线成像系统结构信息和机械系统机械结构与运动特性信息；
84.2)在检测路径规划与仿真软件中进行射线数字成像检测焦距、成像放大倍数、焊缝一次透照长度等工艺要求设置；
85.3)检测路径规划与仿真软件根据1)和2)进行机械系统运动仿真，并对仿真结果进行离线编程，生成机械系统运动控制程序，检测开始前，由检测人员在曝光间外将容器箱底吊装到转运小车的旋转工作台上，然后将小车开到曝光间内，x射线机夹持机械手沿导轨上升，穿过转运小车和旋转工作台中间的孔，将x射线机放置到容器箱底内。
86.4)射线检测与图像处理软件根据检测路径规划与仿真软件生成的运动控制程序控制机械系统和数字射线成像系统进行自动化射线数字成像检测，检测过程中，x射线机夹持机械手和辐射探测器夹持机械手根据检测路径规划与仿真软件生成的控制程序，将x射线机和辐射探测器放置到指定位置焊缝两侧后，数字射线成像系统进行数字射线图像采集，数字射线图像采集完成后，x射线机夹持机械手和辐射探测器夹持机械手根据检测路径规划与仿真软件生成的控制程序协同运动，将x射线机和辐射探测器放置到容器箱底焊缝下一个位置进行数字射线图像采集，通过重复上述过程，实现容器箱底焊缝自动化检测。
87.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
88.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述
特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。