X射線檢測前景

多年來，用于檢查和測量任務的X射線系統(tǒng)在人造板生產(chǎn)中非常普遍。但是，正如總部位于德國的電子木材系統(tǒng)公司（EWS）的木質復合材料技術負責人Konrad Solbrig所說，最新的研發(fā)成果使具有創(chuàng)新功能的新系統(tǒng)能夠滿足日益增長的需求。

電子木材系統(tǒng)公司（Electronic Wood Systems，EWS）為人造板行業(yè)提供完整的質量檢查系統(tǒng)。在推出用于板坯檢查（單位面積重量測量和異物檢測）的新型旗艦設備EcoScan并將其安裝在多個工廠中之后，在中密度纖維板（MDF）和定向刨花板（OSB）鋪裝生產(chǎn)線的性能方面獲得了良好的實踐經(jīng)驗。

EcoScan在用于人造板生產(chǎn)的X射線測量技術領域取得了顯著進步，其是在以多能量（Multi Energy）技術為主要特征的其他X射線系統(tǒng)的基礎上開發(fā)的。對于刨花板生產(chǎn)，電子木材系統(tǒng)公司（EWS）為鋪裝和熱壓生產(chǎn)線配備了現(xiàn)代化的X射線測量技術以及其他可滿足個性要求的設備。

新生產(chǎn)線和現(xiàn)有生產(chǎn)線上的大量安裝已幫助客戶優(yōu)化了工藝和質量。

但是，X射線技術發(fā)展的基本點是什么？對客戶來說有哪些相關參數(shù)？

X射線在工業(yè)檢查和測量中的應用在一定程度上可與數(shù)碼相機的攝影相媲美。拍攝好照片是一個問題，例如直射和漫射照明，物體的性質和距離以及相機的光圈設置和傳感器靈敏度。關于X射線成像和測量，存在與攝影的類比，有助于了解人造板行業(yè)中功能強大且可靠的X射線技術應用。

這同樣適用于醫(yī)學X射線成像，其中X射線設備的不適當配置會阻止放射線醫(yī)師識別人體區(qū)域X線照片中的相關細節(jié)。在這里，錯誤的曝光（太弱/強的直射光或X射線）以及太多的散射光或散射的X射線會導致亮度、對比度和清晰度方面的圖像質量差。

關于用于檢查和測量板坯和板材參數(shù)的X射線系統(tǒng)，要指出的有兩個主要方面——X射線能量和檢測器靈敏度，這兩個方面都考慮了所研究材料的性質。這是該領域綜合研究的簡要結論。明確考慮物理背景對于X射線測量設備可達到的精度和精確性至關重要。因此，以實踐為導向的開發(fā)及適合工業(yè)的系統(tǒng)設計經(jīng)驗造就了這種用于板材生產(chǎn)的現(xiàn)代X射線系統(tǒng)。

不同的X射線系統(tǒng)遵循相似的原理，但具有個性化設計，以完成各種任務并滿足板材生產(chǎn)中的挑戰(zhàn)性要求。在熱壓之前通過X射線檢測板坯中的金屬和非金屬異物是成像方法的第一個示例，該成像方法類似于攝影和射線照相。

作為EcoScan設備X射線系統(tǒng)一部分的異物檢測（FBD）設備，在考慮了常見信號變化和規(guī)則的板坯不均勻性的情況下，通過智能算法對連續(xù)獲取的X射線圖像進行評估，以避免錯誤檢測。EcoScan設備異物檢測（FBD）的圖像采集是由掃描線性陣列傳感器執(zhí)行的，如圖5所示。

通過小的像素尺寸和間距（1.6 mm寬）及快速的傳感器讀出重復率（1.5 ms的采樣時間，導致沿著板坯<3 mm，取決于速度）實現(xiàn)了高空間分辨率。高的檢測分辨率還歸因于優(yōu)化的X射線能量和線性陣列中的傳感器元件的靈敏度。

對于異物檢測，扇形光束的寬度范圍要覆蓋整個板坯寬度以及更短的采樣時間（可與強光相比，縮短相機曝光時間），因此需要較高的X射線功率才能在成像傳感器上獲得足夠高的放射線強度。但是，如此高的輻射功率導致進一步的技術要求，以使X射線系統(tǒng)在工業(yè)上適合板材生產(chǎn)線中異物檢測（FBD）設備的高可用性。

相反，單位面積重量測量不需要費用，其具有不同的設計，應該在X射線功率低得多的情況下進行操作。其可與攝影媲美，太亮的光線和過度曝光會導致具有隱藏細節(jié)的不良圖像。注意，好的異物檢測設備對于單位面積重量測量而言是較差的系統(tǒng)，反之亦然。

對于在木質復合材料板坯和板材上進行單位面積重量和密度測量，認為單獨的X射線能量適應性是關鍵特征，并且僅與相應的探測器配合使用，才能與其他測量參數(shù)配合使用。第一個例子是借助于實驗室X射線設備DENSE-LABX對小試樣垂直于板材平面進行密度分布測量。該設備針對中密度纖維板（MDF）、刨花板、定向刨花板（OSB）等大多數(shù)常規(guī)人造板（密度在300～1 500 kg/m3（18.7～93.6 ib/ft3）范圍內(nèi)）而進行了精心設計。

但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，考慮到上述物理原理，較輕的材料（例如木質纖維素絕緣板或泡沫塑料）需要增強內(nèi)部X射線系統(tǒng)，以便在密度范圍50～350 kg/m3（3.1～21.8 ib/ft3）內(nèi)獲得所考慮輪廓的合適的測量精度。因此，開發(fā)了低能耗版本并將其引入為DENSE-LABX燈（圖1）。

除了X射線技術的改進之外，其還具有標準設備的完善功能。在這里，為標準或輕質板材創(chuàng)建單獨的設備以保持精簡的系統(tǒng)設計而不采用昂貴的多合一解決方案，這是合乎邏輯的。但是，在具有廣泛的厚度、密度和單位面積重量產(chǎn)品范圍的現(xiàn)代板材生產(chǎn)線中，對于在線測量系統(tǒng)，需要這樣的多合一解決方案。

在此，X射線測量儀必須能夠在整個范圍內(nèi)提供同等的高精度和精密度。為此，電子木材系統(tǒng)公司（EWS）開發(fā)了多能量（Multi Energy）技術，并將其用于X射線系統(tǒng)MASS-SCAN X ME（鋪裝生產(chǎn)線和絕緣板上的橫向單位面積重量測量，圖2）和CONTI-SCALE X ME（在橫切鋸后以最小的空間需求進行連續(xù)板材重量測量，圖3）。

不管設置如何明顯不同，這兩種設備均使用低功率X射線單元、靈敏的高速檢測器及類似的內(nèi)部程序進行校準，測量信號評估及通過元素數(shù)據(jù)進行測量參數(shù)設置。

借助多能量（Multi Energy）技術，X射線參數(shù)可完全自動適應當前的板坯或板材屬性，從而獲得始終如一的高測量分辨率，為被測單位面積重量的±0.6%～0.8%。

除此之外，還需要更高的性能，特別是在生產(chǎn)板材厚度低至1.5 mm的薄型中密度纖維板（MDF）的快速生產(chǎn)線中。在此，作為鋪裝生產(chǎn)線中EcoScan系統(tǒng)的一部分，帶有自動調(diào)節(jié)飛行測量頭的高精度單位面積重量測量EcoScan FLY不斷發(fā)展。

EcoScan FLY采用了先進的多能量（Multi Energy）技術，可在較寬的單位面積重量范圍和準確的絕對值范圍內(nèi)提供±0.5%的更高測量分辨率。此外，具有較短采樣時間的增強型檢測器可以實現(xiàn)測量頭的快速移動，從而導致從兩個同步移動中每2.5 ft進行一次8 ft板坯的交叉掃描。

但是，（較低的）X射線能量可以完全自動適應測量的單位面積重量，因此相對測量靈敏度在相關范圍內(nèi)（圖4中的綠色曲線）相當高，以便產(chǎn)生最大的相對信號差（X射線測量對比度）在不同測量位置之間的小單位面積重量變化。與此相反，EcoScan設備異物檢測（FBD）的X射線能級太高（圖4中的藍色曲線），并且在相關范圍內(nèi)對單位面積重量測量的靈敏度大大降低，因為其參數(shù)已針對高輻射強度和異物檢測的適當成像對比度進行了優(yōu)化。

總結X射線技術發(fā)展的基本點，主要是為各個測量任務設置適當?shù)腦射線參數(shù)。但是，已安裝的X射線系統(tǒng)必須自動執(zhí)行此操作，而無需操作員采取任何措施。對于客戶而言，X射線系統(tǒng)顯然必須能夠可靠地完成測量任務，從而提供所需的空間及測量分辨率、精度和準確性。

最后，這種現(xiàn)代化的在線測量和控制系統(tǒng)是人造板生產(chǎn)中工業(yè)4.0的關鍵因素?？煽康臏y量系統(tǒng)的應用有助于節(jié)省材料和能源，并保持板材高質量。（網(wǎng)址：http：// www.wbpionline.com/? 陳 玲譯）