數字射線在某型機平尾大軸自動化檢測中的應用

汪榮華 郭濤 吳云坤 曹強 王梁丞

摘? 要：簡述了平板DR實時成像技術，介紹了平尾大軸自動控制裝置，將DR技術與自動控制技術整合，實現平尾大軸的快速檢測，極大地壓縮了生產周期。通過平尾大軸DR成像圖和傳統拍片底片的對比，說明DR檢測技術在工業領域工程化應用條件已成熟，DR檢測技術還具有效率高、動態范圍廣、圖像清晰、X射線劑量低和可實現數字化管理等特點，完全可以滿足相關技術標準的技術要求。

關鍵詞：平尾大軸;數字成像;自動化

中圖分類號：TH878.1? ? ? ?文獻標識碼：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

平板數字射線（digital radiography，DR）實時成像檢測技術已在醫學領域長期且廣泛應用。隨著閃爍體探測器和光電倍增器等技術的突破性發展，近些年來，DR實時成像技術在工業檢測領域被廣泛嘗試和推廣，并取得了良好的檢測效果。平板射線實時成像檢測技術的最大優點是動態快速檢測，可進行實時的質量評定[1]。某型飛機大修時按射線檢測技術條件規定，需對該型飛機平尾大軸如圖1所示的4個部位圓周長度方向上分別進行6次透照，則平尾大軸的每次旋轉角度即為60°。

使用傳統的X射線拍片檢測，存在探傷周期長效率低、耗材費用高、暗室處理時間長和底片成像影像質量不穩定等問題，其檢測結果受人為因素影響大。傳統的X射線拍片技術嚴重制約產能提升、延誤生產周期，而平板數字實時成像檢測技術逐步取代傳統的膠片拍片檢測已成為必然的趨勢。為此，優先在某型機平尾大軸的檢測上開展基于DR檢測技術的自動化檢測研究。

1? X射線數字實現成像（DR）系統

X射線數字實時成像系統主要由數字平板探測器、X射線機、筆記本高性能工作站等組成。

數字平板探測器為美國通用電氣檢測控制技術有限公司生產的DXR250C-W型數字平板探測器。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殼體中的優化Gadox閃爍體（GOS）。成像器的光學區域大小為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據線Ethernet模式下操作。圖像動態范圍10000：1，通訊數據I/F傳輸千兆以太網DXR250C-W型非晶硅探測器是一種間接轉換輻射探測器。A/D轉換位數可達到14bit，測單元小、A/D轉換位數高構成了性能較好的檢測系統。

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

2? 平尾大軸自動化裝置設計

每根平尾大軸需進行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現最大化的檢測效率。平尾大軸自動化裝置由專用檢測車和自動控制系統組成。

2.1? 平尾大軸專用檢測車

該系統由絲杠傳動部分、底盤部分及旋轉機構部分構成，檢測車執行機構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動大軸旋轉。平移及旋轉動作均通過伺服電機驅動。用于安裝大軸的機構利用零件兩側Φ40的外圓處，每處用兩滾輪進行支持并驅動。使用伺服電機帶動用同步帶進行驅動零件旋轉，通過控制柜發出指令控制伺服電機的旋轉角度最終控制零件均勻的旋轉。兩側的大v形的支撐塊能夠引導零件快速安全的擺放到工作位置。如圖2。

2.2? 主控柜系統

控制系統主要包括：電器系統、PLC及擴展單元及觸摸屏。

電器系統由主電控柜、連接線組成，主電控柜的內部安裝著PLC及擴展單元、觸摸屏和按鈕，PLC與觸摸屏之間通過網口連接通訊，主電控柜和檢測機器通過電纜連接。可編程序控制器（PLC）是綜合了計算機技術、自動化控制技術和通信技術的一種新型的、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、極具競爭優勢的通用控制器。其特點是結構緊湊，集成了開關量控制、模擬量控制、高速計數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。人機界面是在操作人員和機器設備之間做雙向溝通的橋梁。西門子觸摸屏是專門面向PLC應用的，其功能非常強大，使用非常方便。

3? 現場檢測應用

基于DR實時成像檢測技術，實現平尾大軸自動化檢測的現場操作步驟為：推動工裝車（執行機構）進入指定位置，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數字成像檢測系統進行探傷工作;探傷結束后斷電，升起支撐腳，推出工裝車，完成檢測探傷工作。現場檢測平尾大軸、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分別設定實驗參數，使用DR實時成像技術和傳統膠片法X射線拍片技術分別對某型機平尾大軸檢測位點1和檢測位點4進行檢測研究，得到成像圖分別如圖4和圖5所示。

平尾大軸DR成像圖應識別部位灰度值范圍為9000～ 10800，符合GB/T 35388-2017《X射線數字成像檢測檢測方法》要求。DR成像圖中雙絲像質計可識別絲號為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，滿足技術條件規定的靈敏度指標。圖5中應識別部位中間位置黑度為2.3，底片兩邊沿部位成像質量較差，黑度低于1.7，影響缺陷識別。對比圖4和圖5可知，DR數字成像和傳統膠片法進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，動態范圍廣，圖像對比度高，捕獲的質量信息更為全面。

4? 結? 論

（1）平尾大軸射線自動化檢測系統實現了大軸探傷全過程的室外控制，減少人員進入探傷室時間，替代了人工翻轉零件，保證人員安全的同時，提高了大軸探傷效率，某型機單架次平尾大軸探傷周期壓縮200%以上。

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

參考文獻：

[1] 鄭世才.第一講 射線照相檢驗技術的基礎 [J].無損檢測，2000（1）：42-47.

[2] 賈宇.整流設備及其通用數字控制裝置的研究開發 [J].現代信息科技，2018，2（8）：59-60.

[3] 樊毅.基于檢測與處理技術的信號檢測控制優化應用[J].現代信息科技，2018，2（2）：179-180.

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