基于射线数字成像物体内部结构位置定位方法及系统与流程

1.本发明涉及无损检测技术领域，具体地，涉及一种基于射线数字成像物体内部结构位置定位方法及系统，更为具体地，涉及一种以数字化射线图像为素材进行标定测算物体内部缺陷深度的数字射线检测方法及系统。


背景技术：

2.数字射线检测(digital radiography,dr)是利用辐射探测器进行x射线转换并形成数字图像的一种无损检测方法，广泛应用于航空、航天、特种设备、军工等重要工业领域产品生产过程。在射线成像过程中会将三维立体的缺陷平面化，这一特性使得该种检测手段更易检出面积性二维缺陷，但也导致其对于深度方向性缺陷灵敏度较差，且目前检测图像评判结果主要为缺陷类型、缺陷等级或数量、缺陷所处平面位置这三项，无法给出缺陷深度位置的检测结果，实际后处理过程中又极度依赖缺陷深度信息，所以只能借由检测人员对缺陷深度的主观性判断、后处理人员同类产品的加工经验又或是需要通过其他检测方法补足检测盲点，这些都增加了产品检测的不确定性。
3.专利文献cn108593685a(申请号：cn201810183444.1)公开了一种数字射线自动检测装置及其检测方法，包括有控制系统，控制系统电联接有执行系统，执行系统包括有工件夹持装置，控制系统包括有中央控制器，中央控制器电连接具有触点开关的移动控制器，移动控制器电连接所述工件夹持装置；移动控制器使得所述工件夹持装置对多个待检工件进行交替上料和卸料，移动控制器使得工件夹持装置对待检工件的透照姿态进行调整。但是该申请没有对于缺陷深度的定位。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于射线数字成像物体内部结构位置定位方法及系统。
5.根据本发明提供的一种基于射线数字成像物体内部结构位置定位方法，包括：
6.步骤s1：校准射线源以及辐射探测器；
7.步骤s2：测量射线源与辐射探测器距离；
8.步骤s3：检测缺陷平面位置并对缺陷位置进行校准，采集图像；
9.步骤s4：框定缺陷位置，测量采集图像上的缺陷长度；
10.步骤s5：根据工件厚度信息以及缺陷深度计算缺陷距离检测件预设面的位置。
11.优选地，在所述步骤s1中：
12.启动数字射线检测系统，校准射线源以及辐射探测器，使射线源中心射线束与探测器平面相垂直；
13.所述数字射线检测系统包括x射线机系统、辐射探测器系统、计算机软件系统、检测机械控制系统；所述校准是指计算机软件系统通过检测机械控制系统将射线源中心束对准辐射探测器成像视野中心，使二者中心点同轴；
14.在所述步骤s2中：
15.所述测量射线源与辐射探测器距离是指射线源焦点至探测器成像平面中心的距离。
16.优选地，在所述步骤s3中：
17.所述缺陷平面包括：被检测件垂直于射线透照方向且贴近辐射探测器的检测面a面、第一次检测时工件距射线源较近的一侧的切面b面，a面与b面平行；
18.所述检测缺陷平面位置是指被检测件通过数字射线检测系统实时成像确认缺陷影像位置；
19.所述缺陷位置校准是指在实时成像过程中将缺陷中心置于辐射探测器成像视野中心，使射线源中心束、辐射探测器成像视野中心、被检测件缺陷三者同轴；
20.调节工艺参数，采集图像是指调节射线成像检测系统参数，包括管电压、管电流、曝光时间，获取被检缺陷的x射线图像；
21.将检测面a面进行检测缺陷平面位置并对缺陷位置进行校准、采集图像后，再将检测面b面靠近射线源侧并与射线源中心射线束垂直，重复进行检测缺陷平面位置并对缺陷位置进行校准、采集图像，再次获取缺陷的x射线图像。
22.优选地，在所述步骤s4中：
23.所述框定缺陷位置是指标注工具框定缺陷位置，并使标定框与缺陷边缘相切；
24.测量采集得到图像上缺陷长度是指测量工具测算缺陷标定框上最远两点的距离值，两张采集图像不同投影方向下的缺陷影像尺寸。
25.优选地，在所述步骤s5中：
26.缺陷深度计算函数h其定义为如下所示：
[0027][0028][0029]
其中，ha为缺陷中心距a面距离；hb为缺陷中心距b面距离；x为射线源与辐射探测器距离，a为采集a面得到图像上缺陷长度，b为采集b面得到图像上缺陷长度，d为工件厚度。
[0030]
根据本发明提供的一种基于射线数字成像物体内部结构位置定位系统，包括：
[0031]
模块m1：校准射线源以及辐射探测器；
[0032]
模块m2：测量射线源与辐射探测器距离；
[0033]
模块m3：检测缺陷平面位置并对缺陷位置进行校准，采集图像；
[0034]
模块m4：框定缺陷位置，测量采集图像上的缺陷长度；
[0035]
模块m5：根据工件厚度信息以及缺陷深度计算缺陷距离检测件预设面的位置。
[0036]
优选地，在所述模块m1中：
[0037]
启动数字射线检测系统，校准射线源以及辐射探测器，使射线源中心射线束与探测器平面相垂直；
[0038]
所述数字射线检测系统包括x射线机系统、辐射探测器系统、计算机软件系统、检测机械控制系统；所述校准是指计算机软件系统通过检测机械控制系统将射线源中心束对准辐射探测器成像视野中心，使二者中心点同轴；
[0039]
在所述模块m2中：
[0040]
所述测量射线源与辐射探测器距离是指射线源焦点至探测器成像平面中心的距离。
[0041]
优选地，在所述模块m3中：
[0042]
所述缺陷平面包括：被检测件垂直于射线透照方向且贴近辐射探测器的检测面a面、第一次检测时工件距射线源较近的一侧的切面b面，a面与b面平行；
[0043]
所述检测缺陷平面位置是指被检测件通过数字射线检测系统实时成像确认缺陷影像位置；
[0044]
所述缺陷位置校准是指在实时成像过程中将缺陷中心置于辐射探测器成像视野中心，使射线源中心束、辐射探测器成像视野中心、被检测件缺陷三者同轴；
[0045]
调节工艺参数，采集图像是指调节射线成像检测系统参数，包括管电压、管电流、曝光时间，获取被检缺陷的x射线图像；
[0046]
将检测面a面进行检测缺陷平面位置并对缺陷位置进行校准、采集图像后，再将检测面b面靠近射线源侧并与射线源中心射线束垂直，重复进行检测缺陷平面位置并对缺陷位置进行校准、采集图像，再次获取缺陷的x射线图像。
[0047]
优选地，在所述模块m4中：
[0048]
所述框定缺陷位置是指标注工具框定缺陷位置，并使标定框与缺陷边缘相切；
[0049]
测量采集得到图像上缺陷长度是指测量工具测算缺陷标定框上最远两点的距离值，两张采集图像不同投影方向下的缺陷影像尺寸。
[0050]
优选地，在所述模块m5中：
[0051]
缺陷深度计算函数h其定义为如下所示：
[0052][0053][0054]
其中，ha为缺陷中心距a面距离；hb为缺陷中心距b面距离；x为射线源与辐射探测器距离，a为采集a面得到图像上缺陷长度，b为采集b面得到图像上缺陷长度，d为工件厚度。
[0055]
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0056]
1、本发明增加了数字射线检测过程中对于缺陷深度的定位，大幅降低数字检测结果评判对于人员经验的要求，使非专业性人员能通过缺陷的深度信息判断工件加工、打磨余量，减少以往对于缺陷深度位置错误判断导致的后续加工；
[0057]
2、本发明使用数字射线图像素材以及数字化测算方法，让本发明拥有高精确度、高可靠性。
附图说明
[0058]
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：
[0059]
图1为本发明一种基于射线数字成像物体内部结构位置定位方法检测系统工作流程图；
[0060]
图2为本发明一种基于射线数字成像焊缝内部结构位置定位方法装置示意图；
[0061]
图3为本发明一种基于射线数字成像焊缝内部结构位置定位方法原理示意图。
具体实施方式
[0062]
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。
[0063]
实施例1：
[0064]
根据本发明提供的一种基于射线数字成像物体内部结构位置定位方法，如图1-图3所示，包括：
[0065]
步骤s1：校准射线源以及辐射探测器；
[0066]
具体地，在所述步骤s1中：
[0067]
启动数字射线检测系统，校准射线源以及辐射探测器，使射线源中心射线束与探测器平面相垂直；
[0068]
所述数字射线检测系统包括x射线机系统、辐射探测器系统、计算机软件系统、检测机械控制系统；所述校准是指计算机软件系统通过检测机械控制系统将射线源中心束对准辐射探测器成像视野中心，使二者中心点同轴；
[0069]
步骤s2：测量射线源与辐射探测器距离；
[0070]
在所述步骤s2中：
[0071]
所述测量射线源与辐射探测器距离是指射线源焦点至探测器成像平面中心的距离。
[0072]
步骤s3：检测缺陷平面位置并对缺陷位置进行校准，采集图像；
[0073]
具体地，在所述步骤s3中：
[0074]
所述缺陷平面包括：被检测件垂直于射线透照方向且贴近辐射探测器的检测面a面、第一次检测时工件距射线源较近的一侧的切面b面，a面与b面平行；
[0075]
所述检测缺陷平面位置是指被检测件通过数字射线检测系统实时成像确认缺陷影像位置；
[0076]
所述缺陷位置校准是指在实时成像过程中将缺陷中心置于辐射探测器成像视野中心，使射线源中心束、辐射探测器成像视野中心、被检测件缺陷三者同轴；
[0077]
调节工艺参数，采集图像是指调节射线成像检测系统参数，包括管电压、管电流、曝光时间，获取被检缺陷的x射线图像；
[0078]
将检测面a面进行检测缺陷平面位置并对缺陷位置进行校准、采集图像后，再将检测面b面靠近射线源侧并与射线源中心射线束垂直，重复进行检测缺陷平面位置并对缺陷位置进行校准、采集图像，再次获取缺陷的x射线图像。
[0079]
步骤s4：框定缺陷位置，测量采集图像上的缺陷长度；
[0080]
具体地，在所述步骤s4中：
[0081]
所述框定缺陷位置是指标注工具框定缺陷位置，并使标定框与缺陷边缘相切；
[0082]
测量采集得到图像上缺陷长度是指测量工具测算缺陷标定框上最远两点的距离
值，两张采集图像不同投影方向下的缺陷影像尺寸。
[0083]
步骤s5：根据工件厚度信息以及缺陷深度计算缺陷距离检测件预设面的位置。
[0084]
具体地，在所述步骤s5中：
[0085]
缺陷深度计算函数h其定义为如下所示：
[0086][0087][0088]
其中，ha为缺陷中心距a面距离；hb为缺陷中心距b面距离；x为射线源与辐射探测器距离，a为采集a面得到图像上缺陷长度，b为采集b面得到图像上缺陷长度，d为工件厚度。
[0089]
实施例2：
[0090]
实施例2为实施例1的优选例，以更为具体地对本发明进行说明。
[0091]
本领域技术人员可以将本发明提供的一种基于射线数字成像物体内部结构位置定位方法，理解为基于射线数字成像物体内部结构位置定位系统的具体实施方式，即所述基于射线数字成像物体内部结构位置定位系统可以通过执行所述基于射线数字成像物体内部结构位置定位方法的步骤流程予以实现。
[0092]
根据本发明提供的一种基于射线数字成像物体内部结构位置定位系统，包括：
[0093]
模块m1：校准射线源以及辐射探测器；
[0094]
具体地，在所述模块m1中：
[0095]
启动数字射线检测系统，校准射线源以及辐射探测器，使射线源中心射线束与探测器平面相垂直；
[0096]
所述数字射线检测系统包括x射线机系统、辐射探测器系统、计算机软件系统、检测机械控制系统；所述校准是指计算机软件系统通过检测机械控制系统将射线源中心束对准辐射探测器成像视野中心，使二者中心点同轴；
[0097]
模块m2：测量射线源与辐射探测器距离；
[0098]
在所述模块m2中：
[0099]
所述测量射线源与辐射探测器距离是指射线源焦点至探测器成像平面中心的距离。
[0100]
模块m3：检测缺陷平面位置并对缺陷位置进行校准，采集图像；
[0101]
具体地，在所述模块m3中：
[0102]
所述缺陷平面包括：被检测件垂直于射线透照方向且贴近辐射探测器的检测面a面、第一次检测时工件距射线源较近的一侧的切面b面，a面与b面平行；
[0103]
所述检测缺陷平面位置是指被检测件通过数字射线检测系统实时成像确认缺陷影像位置；
[0104]
所述缺陷位置校准是指在实时成像过程中将缺陷中心置于辐射探测器成像视野中心，使射线源中心束、辐射探测器成像视野中心、被检测件缺陷三者同轴；
[0105]
调节工艺参数，采集图像是指调节射线成像检测系统参数，包括管电压、管电流、曝光时间，获取被检缺陷的x射线图像；
[0106]
将检测面a面进行检测缺陷平面位置并对缺陷位置进行校准、采集图像后，再将检
测面b面靠近射线源侧并与射线源中心射线束垂直，重复进行检测缺陷平面位置并对缺陷位置进行校准、采集图像，再次获取缺陷的x射线图像。
[0107]
模块m4：框定缺陷位置，测量采集图像上的缺陷长度；
[0108]
具体地，在所述模块m4中：
[0109]
所述框定缺陷位置是指标注工具框定缺陷位置，并使标定框与缺陷边缘相切；
[0110]
测量采集得到图像上缺陷长度是指测量工具测算缺陷标定框上最远两点的距离值，两张采集图像不同投影方向下的缺陷影像尺寸。
[0111]
模块m5：根据工件厚度信息以及缺陷深度计算缺陷距离检测件预设面的位置。
[0112]
具体地，在所述模块m5中：
[0113]
缺陷深度计算函数h其定义为如下所示：
[0114][0115][0116]
其中，ha为缺陷中心距a面距离；hb为缺陷中心距b面距离；x为射线源与辐射探测器距离，a为采集a面得到图像上缺陷长度，b为采集b面得到图像上缺陷长度，d为工件厚度。
[0117]
实施例3：
[0118]
实施例3为实施例1的优选例，以更为具体地对本发明进行说明。
[0119]
数字射线成像是通过辐射探测器进行x射线转换并形成数字图像的一种内部缺陷无损检测方法，由于数字射线检测图像是物体结构在探测器平面的二维投影，因此无法获得被检缺陷沿射线方向的深度信息。本发明公开了一种基于射线数字成像物体内部结构位置定位方法，属于无损检测技术领域。它解决了目前数字射线检测中存在缺陷深度评判结果过度依赖检测人员主观经验以及深度方向缺陷定位难、定位误差大的问题，使专业检测人员能借助此方法给出确定缺陷深度位置使后处理人员能通过准确的缺陷深度信息判断工件加工、打磨余量，减少以往对于缺陷深度位置的判别错误导致的后续加工。该方法建立了内部缺陷深度定位方法模型，通过测量射线源与辐射探测器距离、两次透照所得投影缺陷长度、工件厚度信息，能够计算出缺陷中心距离被检测件表面距离，从而达到内部结构位置定位的目的，该方法包括下述步骤：(1)启动数字射线检测系统，校准射线源以及辐射探测器，使射线源中心射线束与探测器平面相垂直；(2)测量射线源与辐射探测器距离x；(3)检测缺陷平面位置；(4)a面缺陷位置校准；(5)调节工艺参数，采集图像；(6)将检测件b面重复上述步骤(3)至(5)；(7)框定缺陷位置；(8)测量两次采集得到图像上缺陷长度a、b；(9)根据工件厚度信息d以及缺陷深度计算函数h计算缺陷距离检测件a面、b面的位置。
[0120]
本发明所要解决的技术问题在于，克服现有数字射线检测方法存在的深度方向缺陷定位难、定位误差大，降低检测人员在评判缺陷深度时依赖主观经验等问题。
[0121]
为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于射线数字成像物体内部结构位置定位方法，该方法建立了内部缺陷深度定位方法模型，通过测量射线源与辐射探测器距离、两次透照所得投影缺陷长度、工件厚度信息，能够计算出缺陷中心距离被检测件表面距离，从而达到内部结构位置定位的目的，它解决了目前数字射线检测中存在缺陷深度评判结果过度依赖检测人员主观经验以及深度方向缺陷定位难、定位误差大的问题，使专业检测人员
能借助此方法给出确定缺陷深度位置使后处理人员能通过准确的缺陷深度信息判断工件加工、打磨余量，减少以往对于缺陷深度位置的判别错误导致的后续加工，缩小检测人员主观经验的评判差距影响。本发明的具体技术方案如下所述：
[0122]
一种基于射线数字成像的物体内部结构位置定位方法，包括以下步骤：
[0123]
(1)启动数字射线检测系统，校准射线源以及辐射探测器，使射线源中心射线束与探测器平面相垂直；
[0124]
(2)测量射线源与辐射探测器距离x；
[0125]
(3)检测缺陷平面位置；
[0126]
(4)a面缺陷位置校准；
[0127]
(5)调节工艺参数，采集图像；
[0128]
(6)将检测件b面重复上述步骤(3)至(5)；
[0129]
(7)框定缺陷位置；
[0130]
(8)测量两次采集得到图像上缺陷长度a、b；
[0131]
(9)根据工件厚度信息d以及缺陷深度计算函数h计算缺陷距离检测件a面、b面的位置。
[0132]
如存在检测不规则结构的情况：1、一面为平面，另一相对平面为不规则面(弧面或其他)；2、两面都为不规则面。
[0133]
第一种情况下a面照常选取，b面为不规则侧距a面最远距离点的一个切面，且该切面平行于a面。
[0134]
第二种情况下先根据一侧选取一个切面，另一侧照第一种情况的b面选取方式选取
[0135]
进一步地，优选的方法是，步骤(1)所述数字射线检测系统包括x射线机系统、辐射探测器系统、计算机软件系统、检测机械控制系统；所述校准是指计算机软件系统通过检测机械控制系统将射线源中心束对准辐射探测器成像视野中心，使二者中心点同轴。
[0136]
进一步地，优选的方法是，步骤(2)所述测量射线源与辐射探测器距离是指射线源焦点至探测器成像平面中心的距离。
[0137]
进一步地，优选的方法是，步骤(3)中所述检测缺陷平面位置是指被检测件通过数字射线检测系统实时成像确认缺陷影像位置。
[0138]
进一步地，优选的方法是，步骤(4)中所述a面是指被检测件垂直于射线透照方向且贴近辐射探测器的检测面，第一次检测时工件距成像板较近的一侧的切面；所述缺陷位置校准是指在实时成像过程中将缺陷中心置于辐射探测器成像视野中心，使射线源中心束、辐射探测器成像视野中心、被检测件缺陷三者同轴。
[0139]
进一步地，优选的方法是，步骤(5)中所述调节工艺参数，采集图像是指调节射线成像检测系统管电压、管电流、曝光时间等参数，获取被检缺陷的x射线图像。
[0140]
进一步地，优选的方法是，步骤(6)中所述将检测件b面重复上述步骤(2)至(5)是指将被检件b面靠近射线源侧并与射线源中心射线束垂直，重复步骤(2)至(5)再次获取缺陷的x射线图像；
[0141]
b面即第一次检测时工件距射线源较近的一侧的切面，其中a面与b面两者平行。
[0142]
进一步地，优选的方法是，步骤(7)中所述框定缺陷位置是指标注工具框定缺陷位
置，并使标定框与缺陷边缘相切。
[0143]
进一步地，优选的方法是，步骤(8)中所述测量两次采集得到图像上缺陷长度是指测量工具测算缺陷标定框上最远两点的距离值，即两张图像不同投影方向下的缺陷影像尺寸。
[0144]
进一步地，优选的方法是，缺陷深度靠公式计算得出，是本发明拟实现得出的对象。缺陷深度是一个相对概念，不同的选定面(侧)其结果不同：以a面为基准即ha；b面为基准即hb。缺陷原始长度、投影长度以及缺陷深度三者存在一定关系：缺陷长度与投影长度之比等于ha与工件厚度之比，但其中实际缺陷长度无法得出只能得到各透照方向下缺陷投影长度，因此透照两个相对面后可以得出两个三者关系式，进行联立可得函数h。
[0145]
步骤(9)中所述缺陷深度计算函数h其定义为如下所示：
[0146][0147][0148]
其中ha为缺陷中心距a面距离；hb为缺陷中心距b面距离；x为射线源与辐射探测器距离；
[0149]
实施例4：
[0150]
实施例4为实施例1的优选例，以更为具体地对本发明进行说明。
[0151]
本发明较佳实例提供的一种基于射线数字成像物体内部结构位置定位方法，此次以熔焊对接接头内部气孔为应用对象，具体处理流程如图1所示：
[0152]
(1)启动数字射线检测系统，通过十字定位工装将射线源中心射线束垂直对准辐射探测器视野中心位置，该过程要保证十字定位工装的投影于成像板上不发生形变，后通过检测机械控制系统采集记录两者相对距离x；
[0153]
(2)开启实时成像，找到被检测件中缺陷平面位置将被检测件a面紧贴辐射探测器的同时缓慢进入辐射探测器视野范围；
[0154]
(3)通过实时成像所示图像调节工艺参数以确保采集图像不发生过曝或低信噪比等情况，根据成像视野检测机械控制系统将缺陷移动至辐射探测器中心；
[0155]
(4)计算机软件系统控制其下数字成像软件进行采集图像；
[0156]
(5)在不改变射线源以及辐射探测器位置的情况下借由检测机械控制软件将检测件调整至b面朝向辐射探测器，并重复上述检测步骤(3)至(5)；
[0157]
(6)检测人员通过数字成像软件中的标定工具进行缺陷位置框定，保证缺陷与标定框边缘相切；
[0158]
(7)通过数字成像软件测量两次采集得到图像上缺陷最远两点的距离值a、b；
[0159]
(8)输入工件厚度信息d后，系统根据缺陷深度计算函数h计算缺陷距离检测件a面、b面的位置，该函数如下所示：
[0160][0161]
其中ha为缺陷中心距a面距离；hb为缺陷中心距b面。该公式原理如图3所示。
[0162]
(9)根据系统计算所得值可知缺陷深度位置以及各个面下所需加工量，在工程应
用中可大大提高检测准确率与可靠性。
[0163]
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
[0164]
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。