數(shù)字射線在某型機(jī)平尾大軸自動化檢測中的應(yīng)用

汪榮華 郭濤 吳云坤 曹強(qiáng) 王梁丞

摘? 要：簡述了平板DR實(shí)時成像技術(shù)，介紹了平尾大軸自動控制裝置，將DR技術(shù)與自動控制技術(shù)整合，實(shí)現(xiàn)平尾大軸的快速檢測，極大地壓縮了生產(chǎn)周期。通過平尾大軸DR成像圖和傳統(tǒng)拍片底片的對比，說明DR檢測技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域工程化應(yīng)用條件已成熟，DR檢測技術(shù)還具有效率高、動態(tài)范圍廣、圖像清晰、X射線劑量低和可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理等特點(diǎn)，完全可以滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：平尾大軸;數(shù)字成像;自動化

中圖分類號：TH878.1? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）08-0182-03

Abstract：The real-time imaging technology of flat DR is briefly described. The automatic control device of flight stabilizer spindle is introduced. By integrating DR technology with automatic control technology，the fast detection of flight stabilizer spindle is realized which greatly reduces the production cycle. By comparing the flight stabilizer spindle DR image with the traditional film negatives，it is shown that the engineering application condition of DR detection technology in industrial field is mature. The DR detection technology also has the characteristics of high efficiency，wide dynamic range，clear image，low X-ray dose and digitalized management，which can fully meet the technical requirements of relevant technical standards.

Keywords：flight stabilizer spindle;digital imaging;automation

0? 引? 言

平板數(shù)字射線（digital radiography，DR）實(shí)時成像檢測技術(shù)已在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域長期且廣泛應(yīng)用。隨著閃爍體探測器和光電倍增器等技術(shù)的突破性發(fā)展，近些年來，DR實(shí)時成像技術(shù)在工業(yè)檢測領(lǐng)域被廣泛嘗試和推廣，并取得了良好的檢測效果。平板射線實(shí)時成像檢測技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是動態(tài)快速檢測，可進(jìn)行實(shí)時的質(zhì)量評定[1]。某型飛機(jī)大修時按射線檢測技術(shù)條件規(guī)定，需對該型飛機(jī)平尾大軸如圖1所示的4個部位圓周長度方向上分別進(jìn)行6次透照，則平尾大軸的每次旋轉(zhuǎn)角度即為60°。

使用傳統(tǒng)的X射線拍片檢測，存在探傷周期長效率低、耗材費(fèi)用高、暗室處理時間長和底片成像影像質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，其檢測結(jié)果受人為因素影響大。傳統(tǒng)的X射線拍片技術(shù)嚴(yán)重制約產(chǎn)能提升、延誤生產(chǎn)周期，而平板數(shù)字實(shí)時成像檢測技術(shù)逐步取代傳統(tǒng)的膠片拍片檢測已成為必然的趨勢。為此，優(yōu)先在某型機(jī)平尾大軸的檢測上開展基于DR檢測技術(shù)的自動化檢測研究。

1? X射線數(shù)字實(shí)現(xiàn)成像（DR）系統(tǒng)

X射線數(shù)字實(shí)時成像系統(tǒng)主要由數(shù)字平板探測器、X射線機(jī)、筆記本高性能工作站等組成。

數(shù)字平板探測器為美國通用電氣檢測控制技術(shù)有限公司生產(chǎn)的DXR250C-W型數(shù)字平板探測器。該款探測器基于非晶硅的光成像，這種成像器使用了摻雜在加固型工業(yè)殼體中的優(yōu)化Gadox閃爍體（GOS）。成像器的光學(xué)區(qū)域大小為8英寸×8英寸（20cm×20cm），其中單個像素大小為200μm。DXR250C-W可在無線模式下或數(shù)據(jù)線Ethernet模式下操作。圖像動態(tài)范圍10000：1，通訊數(shù)據(jù)I/F傳輸千兆以太網(wǎng)DXR250C-W型非晶硅探測器是一種間接轉(zhuǎn)換輻射探測器。A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)可達(dá)到14bit，測單元小、A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)高構(gòu)成了性能較好的檢測系統(tǒng)。

X射線機(jī)采用XYD-3010/3型金屬陶瓷管工業(yè)X射線探傷機(jī)。其最大管電壓大小為310kV，焦點(diǎn)尺寸范圍為（1.2/4.0）mm，X射線束圓錐角為40度，水循環(huán)冷卻，DXR250C-W型數(shù)字平板探測器的圖像采集和處理系統(tǒng)的軟件是經(jīng)專門設(shè)計開發(fā)而成的X射線偵測系統(tǒng)（Rhythm RT）。Rhythm RT軟件配套使用在GE開發(fā)的平板、碘化銫和硫氧化軋偵測器的成像裝置中，與常規(guī)基于膠片或影像增強(qiáng)的射線照相相比，該軟件強(qiáng)大的DICONDE查看器能提供高效的圖像采集、分析、注釋、評定和導(dǎo)出存檔等功能;對缺陷進(jìn)行幾何尺寸測量、尺寸標(biāo)定、缺陷標(biāo)記，并且具有一鍵優(yōu)化的矢量濾鏡的功能。

2? 平尾大軸自動化裝置設(shè)計

每根平尾大軸需進(jìn)行4個部位共計24次的X射線檢測，將平尾大軸擱置在自動控制的工裝上來實(shí)現(xiàn)最大化的檢測效率。平尾大軸自動化裝置由專用檢測車和自動控制系統(tǒng)組成。

2.1? 平尾大軸專用檢測車

該系統(tǒng)由絲杠傳動部分、底盤部分及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)部分構(gòu)成，檢測車執(zhí)行機(jī)構(gòu)由滑動架及固定架兩部分組成，滑動架用于安裝大軸并可在固定架上平移，滑動架上裝有滾輪驅(qū)動大軸旋轉(zhuǎn)。平移及旋轉(zhuǎn)動作均通過伺服電機(jī)驅(qū)動。用于安裝大軸的機(jī)構(gòu)利用零件兩側(cè)Φ40的外圓處，每處用兩滾輪進(jìn)行支持并驅(qū)動。使用伺服電機(jī)帶動用同步帶進(jìn)行驅(qū)動零件旋轉(zhuǎn)，通過控制柜發(fā)出指令控制伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度最終控制零件均勻的旋轉(zhuǎn)。兩側(cè)的大v形的支撐塊能夠引導(dǎo)零件快速安全的擺放到工作位置。如圖2。

2.2? 主控柜系統(tǒng)

控制系統(tǒng)主要包括：電器系統(tǒng)、PLC及擴(kuò)展單元及觸摸屏。

電器系統(tǒng)由主電控柜、連接線組成，主電控柜的內(nèi)部安裝著PLC及擴(kuò)展單元、觸摸屏和按鈕，PLC與觸摸屏之間通過網(wǎng)口連接通訊，主電控柜和檢測機(jī)器通過電纜連接?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）是綜合了計算機(jī)技術(shù)、自動化控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種新型的、通用的自動控制裝置。選用的PLC是西門子公司的s1214，是一款性價比高、功能完備、極具競爭優(yōu)勢的通用控制器。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，集成了開關(guān)量控制、模擬量控制、高速計數(shù)與脈沖輸出等功能于一身，指令豐富，引用功能塊的編程方式使編程更加簡便。人機(jī)界面是在操作人員和機(jī)器設(shè)備之間做雙向溝通的橋梁。西門子觸摸屏是專門面向PLC應(yīng)用的，其功能非常強(qiáng)大，使用非常方便。

3? 現(xiàn)場檢測應(yīng)用

基于DR實(shí)時成像檢測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)平尾大軸自動化檢測的現(xiàn)場操作步驟為：推動工裝車（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）進(jìn)入指定位置，放下支撐腳固定支撐;連接線路及電源（快插接頭）;擺放零件到工作位置;操作控制柜并配合DR數(shù)字成像檢測系統(tǒng)進(jìn)行探傷工作;探傷結(jié)束后斷電，升起支撐腳，推出工裝車，完成檢測探傷工作?，F(xiàn)場檢測平尾大軸、檢測車和DR探測器相對位置檢測示意圖如圖3所示。

按表1和表2分別設(shè)定實(shí)驗(yàn)參數(shù)，使用DR實(shí)時成像技術(shù)和傳統(tǒng)膠片法X射線拍片技術(shù)分別對某型機(jī)平尾大軸檢測位點(diǎn)1和檢測位點(diǎn)4進(jìn)行檢測研究，得到成像圖分別如圖4和圖5所示。

平尾大軸DR成像圖應(yīng)識別部位灰度值范圍為9000～ 10800，符合GB/T 35388-2017《X射線數(shù)字成像檢測檢測方法》要求。DR成像圖中雙絲像質(zhì)計可識別絲號為12號絲;由圖4可知，底片中可識別11號絲，兩種方法的成像圖均符合工藝最低識別12號絲徑的要求，滿足技術(shù)條件規(guī)定的靈敏度指標(biāo)。圖5中應(yīng)識別部位中間位置黑度為2.3，底片兩邊沿部位成像質(zhì)量較差，黑度低于1.7，影響缺陷識別。對比圖4和圖5可知，DR數(shù)字成像和傳統(tǒng)膠片法進(jìn)行平尾大軸射線探傷均能滿足工藝要求，但DR成像圖圖像較為清晰，動態(tài)范圍廣，圖像對比度高，捕獲的質(zhì)量信息更為全面。

4? 結(jié)? 論

（1）平尾大軸射線自動化檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了大軸探傷全過程的室外控制，減少人員進(jìn)入探傷室時間，替代了人工翻轉(zhuǎn)零件，保證人員安全的同時，提高了大軸探傷效率，某型機(jī)單架次平尾大軸探傷周期壓縮200%以上。

（2）平尾大軸DR成像圖動態(tài)范圍廣，灰度空間大，銳度好，圖像清晰，易于進(jìn)行指標(biāo)量化和自動評估;傳統(tǒng)拍片底片成像受操作人員工作狀態(tài)影響較大，底片評定與損傷評估與工作經(jīng)驗(yàn)息息相關(guān)。

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作者簡介：汪榮華（1990-），男，漢族，安徽黃山人，技術(shù)員，助理工程師，本科，研究方向：無損檢測技術(shù)研究與應(yīng)用。