多自由度數(shù)字射線成像檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李光保，高棟，路勇，平昊，周愿愿，王飛

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué),哈爾濱,150001；2.上海航天精密機(jī)械研究所,上海,201600)

0 引言

射線檢測(cè)[1]作為一項(xiàng)通用化檢測(cè)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于航空、航天、核工業(yè)、新能源、電子元器件、特種設(shè)備、船舶、鐵路、汽車等行業(yè)，檢測(cè)對(duì)象包括電路板、電池組件、鑄件、3D 打印件、焊接件、粉末等.目前國(guó)內(nèi)火箭貯箱研制生產(chǎn)單位焊縫檢測(cè)主要采用膠片射線照相[2].隨著“十四五”常態(tài)化高強(qiáng)密度研制發(fā)射任務(wù)的不斷攀升，火箭貯箱的任務(wù)量不斷增加.箱底、筒段、圓環(huán)零件狀態(tài)下的焊縫采用傳統(tǒng)膠片照相進(jìn)行檢測(cè)，存在自動(dòng)化程度低且數(shù)字化程度低的問(wèn)題.膠片照相需采用多人協(xié)同手工檢測(cè)作業(yè)，過(guò)程繁瑣、效率低，無(wú)法滿足當(dāng)前多型號(hào)并舉下的快節(jié)奏研制需求；檢測(cè)結(jié)果以底片形式記錄，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、存貯查閱難，流轉(zhuǎn)效率低，不利于產(chǎn)品質(zhì)量管控和追溯；同時(shí)也無(wú)法適應(yīng)和滿足數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型發(fā)展需求.

另外火箭箱底弧形焊縫相比對(duì)接環(huán)縫[3-4]而言，不僅實(shí)施空間受限而且焊縫曲率變化較大，采用傳統(tǒng)膠片照相檢測(cè)時(shí)膠片無(wú)法緊貼焊縫，且檢測(cè)工藝受焊縫變曲率形貌的影響較大.但在數(shù)字射線[5-6]檢測(cè)過(guò)程中，成像板可與檢測(cè)焊縫存在一定距離，只需要與弧形焊縫相切即可完成檢測(cè).基于不同的曲率焊縫[7]可借助多自由度運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)解決焊縫不同位置自適應(yīng)檢測(cè)問(wèn)題，另外需研究成像板一次有效檢測(cè)范圍及不同區(qū)域的最佳檢測(cè)工藝參數(shù)，確保圖像質(zhì)量一致性[8]和檢測(cè)靈敏度要求[9-10].由膠片射線照相檢測(cè)方法和數(shù)字射線成像檢測(cè)流程對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)字射線檢測(cè)技術(shù)流程簡(jiǎn)單，相比于膠片射線照相方法省去了膠片準(zhǔn)備、沖洗及廢液處理等環(huán)節(jié)，同時(shí)該技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)、實(shí)時(shí)呈現(xiàn)檢測(cè)圖像結(jié)果、便于數(shù)據(jù)存貯查閱、共享等功能，因此，該技術(shù)的發(fā)展為解決航天運(yùn)載火箭貯箱焊縫檢測(cè)效率瓶頸問(wèn)題提供了有效的手段.

1 系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 整體方案

多自由度數(shù)字射線成像檢測(cè)系統(tǒng)由射線成像系統(tǒng)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及相關(guān)附件組成，如圖1 所示.其中：射線成像系統(tǒng)由PC 機(jī)、射線機(jī)、射線機(jī)控制器、高壓發(fā)生器、成像板、成像檢測(cè)軟件構(gòu)成，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)于火箭貯箱焊縫的成像與缺陷檢測(cè)；機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由射線機(jī)機(jī)器人、成像板機(jī)器人、同步升降機(jī)構(gòu)、第七軸軌道、轉(zhuǎn)臺(tái)等構(gòu)成，轉(zhuǎn)臺(tái)安裝在升降機(jī)構(gòu)上，可垂直升降和360 度旋轉(zhuǎn)，射線機(jī)機(jī)器人和成像板機(jī)器人安裝在同一套第七軸軌道上，分別通過(guò)機(jī)器人第七軸控制行走；控制系統(tǒng)主要包括倍?？刂破?、電氣控制柜、操作臺(tái)、行程開關(guān)、上位機(jī)顯示屏，伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、旋轉(zhuǎn)編碼器、機(jī)器人控制柜等構(gòu)成.機(jī)器人選配Beckhoff EK 1100 EtherCAT 通信耦合器與倍?？刂破魍ㄐ牛渚€機(jī)控制器與成像檢測(cè)軟件采用ADS 多線程通訊協(xié)議，以倍福控制器為核心，采用Twincat 軟件進(jìn)行編程，將射線機(jī)控制器、成像檢測(cè)軟件、升降機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)行與機(jī)器人本體及第七軸動(dòng)作結(jié)合，合理設(shè)計(jì)邏輯時(shí)序，實(shí)現(xiàn)火箭貯箱焊縫自動(dòng)檢測(cè)工藝流程.

圖1 系統(tǒng)總體構(gòu)成Fig.1 Overall structure of the system

1.2 機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

結(jié)合待檢測(cè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和射線檢測(cè)工藝透照布置要求，機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由轉(zhuǎn)臺(tái)組件、升降組件、機(jī)器人與第七軸組成.機(jī)器人選用庫(kù)卡系列KUKA KR50R 2500，具體工作空間如圖2 所示，通過(guò)運(yùn)用Matlab 軟件結(jié)合蒙特卡洛方法[11]與機(jī)器人模型進(jìn)行仿真分析，設(shè)計(jì)的雙機(jī)器人的工作區(qū)間如圖3 所示，可滿足多型號(hào)火箭貯箱焊縫的檢測(cè)工作.

圖2 KUKA KR50R2500 工作空間(mm)Fig.2 KUKA KR50R2500 Workspace

圖3 雙機(jī)器人工作空間Fig.3 Double robot workspace

1.3 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)主要包括設(shè)備層、控制層和操作層，兩臺(tái)機(jī)器人分別為射線機(jī)機(jī)器人和成像板機(jī)器人.在機(jī)器人上安裝射線機(jī)和成像板，經(jīng)過(guò)軌跡規(guī)劃和路徑優(yōu)化后實(shí)現(xiàn)協(xié)同動(dòng)作[12-13]，配合轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)和升降完成自動(dòng)檢測(cè)動(dòng)作流程，其中機(jī)器人控制器和倍?？刂破魍瓿蒃thercat 通信，實(shí)現(xiàn)外部啟動(dòng)和機(jī)器人程序路徑選擇，升降機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)臺(tái)由上位機(jī)顯示屏和遙控器遠(yuǎn)程控制，機(jī)器人的控制由示教器和上位機(jī)完成，最終所有的信息顯示到上位機(jī)顯示屏上，控制系統(tǒng)架構(gòu)如圖4 所示.成像檢測(cè)軟件通過(guò)ADS 通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)與倍?？刂破魍ㄐ?，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)流程中的邏輯信號(hào)交互.

圖4 控制系統(tǒng)總體架構(gòu)Fig.4 Overall architecture of control system

1.4 安全性能設(shè)計(jì)

火箭貯箱為型號(hào)產(chǎn)品，為保證安全性，在射線機(jī)機(jī)器人的第七軸移動(dòng)平臺(tái)中增加了雙向行程開關(guān)，防止在射線機(jī)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與轉(zhuǎn)臺(tái)和成像板機(jī)器人發(fā)生碰撞，射線機(jī)機(jī)器人的末端安裝射線機(jī)，射線機(jī)與待測(cè)產(chǎn)品距離較遠(yuǎn)，且在機(jī)器人示教中規(guī)劃好射線機(jī)機(jī)器人的路徑，不會(huì)和待測(cè)產(chǎn)品發(fā)生碰撞，成像板機(jī)器人的第七軸移動(dòng)平臺(tái)中也增加了雙向行程開關(guān)，且成像板機(jī)器人末端安裝成像板，在成像板的四周安裝了4 個(gè)限位開關(guān).防止成像板在各個(gè)角度對(duì)待測(cè)產(chǎn)品發(fā)生碰撞.轉(zhuǎn)臺(tái)的升降在上下位置也增加了限位開關(guān)和限位信號(hào)，防止轉(zhuǎn)臺(tái)越過(guò)導(dǎo)軌的行程.從而提高了系統(tǒng)在整個(gè)檢測(cè)流程的安全性能.

2 自動(dòng)檢測(cè)原理

2.1 焊縫成像

2.1.1 透照布置

根據(jù)檢測(cè)靈敏度最優(yōu)原則，采用《GJB 1187A-2019 射線照相檢測(cè)》推薦的源在內(nèi)，成像板在外的單壁透照方式，線源中心射線束垂直焊縫中心區(qū)域.檢測(cè)示意圖如圖5 所示.

圖5 單壁單影垂直透照示意圖Fig.5 Schematic diagram of vertical transmission of single wall and single shadow

2.1.2 焦距

根據(jù)《GB/T 35388-2017 無(wú)損檢測(cè) X 射線數(shù)字成像檢測(cè) 檢測(cè)方法》規(guī)定，射線源到產(chǎn)品表面距離f，射線源焦點(diǎn)尺寸d和產(chǎn)品到成像板的距離b應(yīng)滿足下式要求，即

為確保檢測(cè)過(guò)程中待測(cè)產(chǎn)品與檢測(cè)系統(tǒng)的安全，取產(chǎn)品到成像板的距離b大于100 mm，射線源焦點(diǎn)尺寸為0.4 mm，通過(guò)式(1)計(jì)算得射線源到產(chǎn)品表面的距離應(yīng)大于130 mm，由于定向射線源錐角為40°，為提高一次透照長(zhǎng)度，同時(shí)保證射線穿透厚度，取射線源到成像板的距離(焦距F)為1 000 mm.

2.1.3 成像放大倍數(shù)及一次透照長(zhǎng)度

成像放大倍數(shù)按最佳放大設(shè)計(jì)，計(jì)算公式為

式中：SRb為基本空間分辨率，d為射線源焦點(diǎn)尺寸，射線源焦點(diǎn)尺寸為0.4 mm，成像板像素尺寸為100 μm，計(jì)算得到最佳放大倍數(shù)為1.25 倍.焦距選擇1 000 mm，最佳放大倍數(shù)1.25，計(jì)算得射線源到焊縫的距離為800 mm，進(jìn)而可得出成像板到焊縫距離為200 mm.焊縫覆蓋范圍240 mm.透照?qǐng)鋈鐖D6 所示.

圖6 透照?qǐng)鍪疽鈭DFig.6 Schematic diagram of transillumination field

為保證兩次透照中間具有重疊區(qū)域，焊縫一次有效透照長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為不超過(guò)180 mm，即在焊縫前后兩次透照過(guò)程中存在60 mm 重疊區(qū)域，如圖7 所示，保證不漏檢.根據(jù)產(chǎn)品尺寸可得出如表1 所示的典型產(chǎn)品透照張數(shù).

表1 典型產(chǎn)品透照張數(shù)Table 1 Number of transmission photos of typical products

圖7 焊縫一次有效透照長(zhǎng)度Fig.7 Effective penetration length of weld at one time

2.1.4 曝光參數(shù)

根據(jù)不同產(chǎn)品實(shí)際透照厚度情況進(jìn)行X 射線曝光參數(shù)的設(shè)置，使圖像感應(yīng)區(qū)域灰度值處于成像板線性響應(yīng)區(qū)，并保證檢測(cè)圖像靈敏度、分辨率、歸一化信噪比滿足《GJB1187A-2019 射線照相檢測(cè)》和《Q/RJ477-2016 焊縫數(shù)字射線照相檢測(cè)方法》A 級(jí)要求，經(jīng)測(cè)試典型產(chǎn)品曝光參數(shù)如表2 所示.

表2 典型產(chǎn)品曝光參數(shù)Table 2 Typical product exposure parameters

2.2 雙機(jī)器人協(xié)同與外部啟動(dòng)

雙機(jī)器人協(xié)同方式主要包括兩種形式，一種是根據(jù)工藝實(shí)際要求，雙機(jī)器人中的每個(gè)機(jī)器人都有其相對(duì)應(yīng)的工藝流程，當(dāng)主機(jī)器人到達(dá)一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)或者完成一項(xiàng)目標(biāo)工序時(shí)，主機(jī)器人發(fā)出信號(hào)，從機(jī)器人接收到主機(jī)器人的完成信號(hào)后，在主機(jī)器人完成工序的基礎(chǔ)上再進(jìn)行操作，完成工序后再發(fā)送信號(hào)到主機(jī)器人，依次循環(huán)工作，這種協(xié)同方式稱為協(xié)同不同步，另一種形式是根據(jù)主機(jī)器人運(yùn)行的點(diǎn)位軌跡，從機(jī)器人實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟隨，在運(yùn)行過(guò)程中兩機(jī)器人末端相對(duì)靜止，這種協(xié)同方式稱為同步協(xié)同.文中是基于火箭貯箱焊縫的數(shù)字射線檢測(cè)方式，射線圖像采集方式為靜態(tài)采集，主要采用協(xié)同不同步的協(xié)同方式.

針對(duì)射線具有輻射性，整個(gè)檢測(cè)過(guò)程均需在無(wú)人的鉛房?jī)?nèi)進(jìn)行，整個(gè)操作流程在鉛房外操作，即機(jī)器人采用外部啟動(dòng)方式[14].采用示教器對(duì)機(jī)器人程序進(jìn)行編寫，通過(guò)Ethercat 總線通訊由倍?？刂破鬟M(jìn)行調(diào)取、啟動(dòng)和停止，機(jī)器人外部啟動(dòng)程序主要通過(guò)PLC 完成觸發(fā)信號(hào)和程序號(hào)的下發(fā)，從而完成對(duì)機(jī)器人程序的調(diào)取、啟動(dòng)和停止，如圖8 所示為機(jī)器人控制和PLC 的信號(hào)交互點(diǎn).

圖8 機(jī)器人控制和PLC 的信號(hào)交互點(diǎn)信號(hào)Fig.8 Signal interaction point signal between robot control and PLC

雙機(jī)器人協(xié)同控制程序依托KUKA 機(jī)器人Roboteam 軟件.可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的多個(gè)機(jī)器人或機(jī)器人與附加軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的協(xié)同作業(yè).機(jī)器人協(xié)作時(shí)，軌跡運(yùn)動(dòng)在時(shí)間和幾何上相互協(xié)調(diào) (時(shí)間和或幾何耦合)，采用Roboteam 中的GEOLINK SLAVE 指令完成操作，如圖9 所示為機(jī)器人協(xié)同控制連接.

圖9 雙機(jī)器人協(xié)同控制連接Fig.9 Cooperative control connection of two robots

2.3 升降同步自動(dòng)補(bǔ)償

基于升降機(jī)構(gòu)的雙軸伺服電機(jī)采用倍?？刂葡到y(tǒng)中的主從軸跟隨算法[15]，在跟隨過(guò)程中，通過(guò)絕對(duì)值編碼器實(shí)時(shí)采集兩升降軸的位置信息，如在檢測(cè)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)兩軸位置存在偏差，則進(jìn)行誤差自動(dòng)補(bǔ)償，防止在運(yùn)行過(guò)程中因兩軸不平行導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)卡死，從而對(duì)待測(cè)產(chǎn)品產(chǎn)生損傷.通過(guò)Twincat軟件運(yùn)用ST 語(yǔ)言與梯形圖結(jié)合完成雙軸同步算法.

2.4 工藝設(shè)計(jì)

火箭貯箱產(chǎn)品焊縫檢測(cè)工作流程主要包括檢測(cè)準(zhǔn)備、檢測(cè)實(shí)施、后處理3 個(gè)階段，具體環(huán)節(jié)如圖10 所示.

首先轉(zhuǎn)臺(tái)上升到指定高度，到位后，射線機(jī)機(jī)器人開始運(yùn)行，一直運(yùn)行到產(chǎn)品的待檢測(cè)點(diǎn)位置，射線機(jī)機(jī)器人位置到位后，轉(zhuǎn)臺(tái)根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行下降，下降到位后，成像板機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作，運(yùn)行到產(chǎn)品的待檢測(cè)點(diǎn)位置后通過(guò)PLC 發(fā)送信號(hào)到成像檢測(cè)軟件，成像檢測(cè)軟件開始進(jìn)行射線圖像采集，成像檢測(cè)軟件采集完成后，發(fā)送信號(hào)到PLC 控制器，PLC 控制器接收到信號(hào)后，控制機(jī)器人到達(dá)下一個(gè)檢測(cè)位置，兩機(jī)器人均到達(dá)檢測(cè)位置后，PLC 發(fā)送信號(hào)給成像檢測(cè)軟件，成像檢測(cè)軟件開始進(jìn)行圖像采集，依次循環(huán)，等待所有的檢測(cè)位置檢測(cè)完畢后，首先成像板機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作，回到Home 點(diǎn)，成像板機(jī)器人到位后發(fā)送信號(hào)給PLC 控制器，PLC 控制器控制轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行上升，轉(zhuǎn)臺(tái)到達(dá)位置后發(fā)送信號(hào)到PLC 控制器，PLC 控制射線機(jī)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作，一直到射線機(jī)機(jī)器人回到Home 點(diǎn)，射線機(jī)機(jī)器人到位后發(fā)送信號(hào)給PLC 控制器，PLC 控制器控制轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行下降，下降到待測(cè)產(chǎn)品的裝卸高度后停止，至此整個(gè)檢測(cè)流程完畢.如下為整個(gè)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)序：

(1)檢測(cè)前轉(zhuǎn)臺(tái)預(yù)設(shè)起始位置離地高度約100 mm，檢測(cè)人員通過(guò)行車將被檢產(chǎn)品吊放在轉(zhuǎn)臺(tái)上.

(2)轉(zhuǎn)臺(tái)上升到位.產(chǎn)品離地高度約1 500 mm.

(3)射線機(jī)機(jī)器人移動(dòng)到轉(zhuǎn)臺(tái)正下方，成像板機(jī)器人移動(dòng)到轉(zhuǎn)臺(tái)外側(cè).

(4)轉(zhuǎn)臺(tái)下降到預(yù)定高度，射線機(jī)機(jī)器人和成像板機(jī)器人按照程序?qū)缚p開始檢測(cè)，轉(zhuǎn)臺(tái)按預(yù)設(shè)工藝順序升降和旋轉(zhuǎn)，依次完成每條焊縫的檢測(cè).

(5)檢測(cè)完畢后，轉(zhuǎn)臺(tái)上升，射線機(jī)機(jī)器人和成像板機(jī)器人移動(dòng)至轉(zhuǎn)臺(tái)外側(cè)初始位置，轉(zhuǎn)臺(tái)下降.操作員將產(chǎn)品從轉(zhuǎn)臺(tái)上取下.

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 倍福PLC 程序設(shè)計(jì)

倍福PLC 程序主要包括雙機(jī)器人的協(xié)同控制、信號(hào)輸入輸出、程序號(hào)的發(fā)送、轉(zhuǎn)臺(tái)的伺服控制、成像檢測(cè)軟件信號(hào)交互、位移傳感器數(shù)據(jù)采集等，倍?？刂破鞒绦蚩刂屏鞒倘鐖D11 所示.

3.2 上位機(jī)顯示屏程序設(shè)計(jì)

上位機(jī)顯示屏程序設(shè)計(jì)主要包括界面設(shè)計(jì)和按鈕及數(shù)值輸入等控件的邏輯編寫，根據(jù)控制系統(tǒng)的操作要求和下位機(jī)數(shù)據(jù)采集顯示，設(shè)計(jì)界面如圖12 所示.

圖12 上位機(jī)顯示屏界面Fig.12 Upper computer display screen interface

3.3 ADS 通訊設(shè)計(jì)

基于ADS 協(xié)議開展對(duì)于倍福PLC 與成像檢測(cè)軟件的信號(hào)交互.在成像軟件界面中，通過(guò)調(diào)用倍福公司提供的TC ADS DLL 庫(kù)構(gòu)建通信功能，TC ADS DLL 提供了通過(guò)Twincat 路由器的CAPI 接口與其他ADS 設(shè)備進(jìn)行通信的功能.實(shí)現(xiàn)一個(gè)ADS 客戶端，通常要經(jīng)過(guò)連接PLC，即連接變量、刷新數(shù)據(jù)、釋放到變量的連接，以及斷開PLC 連接等基本步驟，ADS 通訊原理如圖13 所示.

圖13 ADS 通訊原理Fig.13 ADS communication principle

ADS 程序主要包括配置函數(shù)、通訊端口打開函數(shù)、自動(dòng)獲取地址函數(shù)、數(shù)據(jù)讀寫函數(shù)和通訊端口關(guān)閉函數(shù).程序結(jié)構(gòu)圖如圖14 所示.

4 系統(tǒng)測(cè)試

采用設(shè)計(jì)的射線數(shù)字成像檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)典型火箭貯箱產(chǎn)品進(jìn)行了應(yīng)用測(cè)試，成像板與檢測(cè)焊縫可存在一定距離，只需與焊縫相切即可完成檢測(cè)，基于不同結(jié)構(gòu)形式焊縫可借助多自由度運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)解決不同位置自適應(yīng)檢測(cè)問(wèn)題，另外根據(jù)檢測(cè)產(chǎn)品確定了成像板一次有效檢測(cè)范圍及不同區(qū)域的檢測(cè)工藝參數(shù)，確保圖像質(zhì)量一致性和檢測(cè)靈敏度要求.并采用雙機(jī)器人協(xié)同方式、同步補(bǔ)償算法確保了檢測(cè)距離的一致性.

利用檢測(cè)圖像的靈敏度、分辨率、歸一化信噪比等關(guān)鍵圖像質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試，與膠片射線照相檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了缺陷檢測(cè)結(jié)果對(duì)比，檢測(cè)圖像靈敏度、分辨率、歸一化信噪比均能達(dá)到或高于工藝技術(shù)A 級(jí)要求，測(cè)試情況如表3所示.

表3 典型產(chǎn)品檢測(cè)圖像質(zhì)量對(duì)比Table 3 Comparison of image quality of typical products

5 應(yīng)用驗(yàn)證

對(duì)典型產(chǎn)品進(jìn)行射線數(shù)字成像檢測(cè)和膠片射線照相檢測(cè)，按(人*分鐘)計(jì)算，檢測(cè)效率提升5 倍以上，單次檢測(cè)循環(huán)(上一張圖像采集結(jié)束到下一張圖像采集結(jié)束所用時(shí)間)用時(shí)約20 s.

對(duì)表4 所示產(chǎn)品采用本系統(tǒng)進(jìn)行射線數(shù)字成像檢測(cè)法和底片法同時(shí)進(jìn)行的方式進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，采用射線數(shù)字成像檢測(cè)和底片法檢測(cè)結(jié)果一致.

表4 檢測(cè)效率對(duì)比Table 4 Comparison of detection efficiency

6 結(jié)論

(1)針對(duì)火箭貯箱的焊縫結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為提高火箭貯箱焊縫射線檢測(cè)效率和精度，設(shè)計(jì)了一種多自由度數(shù)字射線成像檢測(cè)系統(tǒng).

(2)運(yùn)用倍福控制器基于Ethercat 協(xié)議與機(jī)器人和伺服電機(jī)通信，射線機(jī)控制器與成像檢測(cè)軟件采用ADS 多線程通訊協(xié)議，將射線機(jī)控制器、成像檢測(cè)軟件、升降機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)行與機(jī)器人本體及第七軸動(dòng)作結(jié)合，合理設(shè)計(jì)邏輯時(shí)序，實(shí)現(xiàn)火箭貯箱焊縫自動(dòng)檢測(cè)工藝流程.

(3)通過(guò)設(shè)計(jì)的多自由度數(shù)字射線成像檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)火箭貯箱箱底弧形焊縫、1 380/3 290 環(huán)縫、筒段縱縫、半箱對(duì)接環(huán)縫等典型產(chǎn)品檢測(cè)，與膠片射線照相相比檢測(cè)效率提升5 倍，根據(jù)歸一化信噪比參數(shù)，圖像精度提高42%，可應(yīng)用多型號(hào)火箭貯箱產(chǎn)品的焊縫檢測(cè).