專利名稱：采用線陣攝像機(jī)的工業(yè)x射線底片專用掃描儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)x射線底片的數(shù)字化裝置，尤其涉及一種用線陣攝 像機(jī)配合線形光源專門實(shí)現(xiàn)工業(yè)X射線底片掃描成像的數(shù)字化裝置。
背景技術(shù)：
通過(guò)工業(yè)X射線底片對(duì)工件進(jìn)行評(píng)定是目前工業(yè)X射線探傷中最常用的 方法。但是，評(píng)片過(guò)程通常是手工操作，人為因素的影響大；另外，對(duì)于許 多重要產(chǎn)品，如鍋爐、壓力容器、船舶、航空航天等領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)件，需要在 使用過(guò)程中定期多次探傷，而由于底片難于長(zhǎng)時(shí)間保存，不利于這些結(jié)構(gòu)件 的長(zhǎng)期監(jiān)控。因此，需要有一種專用的底片數(shù)字化方法。已往的X射線底片數(shù)字化方法有以下一些形式 一是采用基于制式攝像 機(jī)對(duì)X射線底片掃描采集將其轉(zhuǎn)換為全電視視頻信號(hào)進(jìn)入圖像采集卡，經(jīng)過(guò) 圖像采集卡量化為一幀數(shù)字圖像，并將結(jié)果存放在幀存儲(chǔ)器中，其中圖像采 集卡由一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，輸入輸出査找表LUT和兩個(gè)512X512象素的幀存 儲(chǔ)器組成。在進(jìn)行圖像處理的同時(shí)，該系統(tǒng)同時(shí)可以進(jìn)行圖像的顯示。由于 基于幀頻的圖像采集系統(tǒng)需要針對(duì)幀存進(jìn)行"讀"和"寫"操作，速度受到 很大的限制，而且圖像的質(zhì)量比較差。再者，九十年代，隨著CCD攝像機(jī)的關(guān)鍵部件面陣CCD性能的上升，以 及計(jì)算機(jī)PC技術(shù)的飛速發(fā)展，基于PC的圖像采集和處理器性能得到了前所 未有的提升，新一代基于高性能面陣CCD和PC的X射線底片數(shù)字化方案得 到了廣泛的應(yīng)用。國(guó)外采用基于面陣CCD攝像機(jī)將底片采集，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換 器，將圖像直接轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，由PC機(jī)進(jìn)行整體控制和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。但由于 用面陣CCD攝像頭對(duì)長(zhǎng)條形X射線底片進(jìn)行采集， 一次采集的分辨率很難滿 足X射線檢測(cè)的要求。國(guó)內(nèi)采用多CCD圖像傳感器進(jìn)行采集，將多個(gè)面陣 CCD傳感器排成陣列，在同步信號(hào)和采集控制信號(hào)的指揮下采集圖像，但卻 帶來(lái)了后期圖像重建、各個(gè)CCD參數(shù)差引起的圖像幾何校正、亮度校正問題， 取得了一定的成效，但加大了圖像后續(xù)處理的難度和復(fù)雜度。
雖然這兩種底片數(shù)字化方法得到了一定應(yīng)用，但由于他們?cè)诳臻g分辨率、 和采集速度方面比傳統(tǒng)的X射線底片都相差很大，所以很難在大范圍內(nèi)得到 應(yīng)用。近年來(lái)，各大掃描儀廠家將開始關(guān)注高端數(shù)字化掃描市場(chǎng)，出現(xiàn)了A3大 幅面透射掃描儀。由于專業(yè)化的掃描儀性能穩(wěn)定，技術(shù)比較成熟，通過(guò)透射 掃描儀直接將底片進(jìn)行數(shù)字化獲取，已經(jīng)成為未來(lái)一段時(shí)間X射線底片數(shù)字 化的方向。遺憾的是，大多透射掃描儀主要應(yīng)用在醫(yī)學(xué)底片的掃描，工業(yè)X 射線底片片基較厚，黑度大，對(duì)比度很低，目前仍沒有可以直接用于所有工 業(yè)X射線底片數(shù)字化的掃描系統(tǒng)。綜上所述，需要有一種專門針對(duì)工業(yè)X射線底片的新型數(shù)字化掃描裝置。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一套工業(yè)X射線底片的掃描儀，其目的是實(shí)現(xiàn)焊接或其它工 業(yè)X射線探傷底片的掃描成像，轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像并存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中。采用線陣攝像機(jī)的工業(yè)X射線底片掃描儀，其特征在于，該裝置的總體 構(gòu)成包括線陣攝像機(jī)l、底片移動(dòng)裝置、光源4、電機(jī)7、計(jì)算機(jī)21和控制 器22;其中底片移動(dòng)裝置為底片平動(dòng)裝置2，底片平動(dòng)裝置2帶有底片托板 11和底片導(dǎo)向槽12;底片托板11位于底片3下方防止底片3下拖，并在底 片3正下方開有窗口遮擋無(wú)用光照；底片導(dǎo)向槽12位于底片3入口處，防止 底片3斜向進(jìn)給，可以伸縮，適應(yīng)不同長(zhǎng)度底片3的要求；線陣攝像機(jī)l、底片平動(dòng)裝置2及光源4依次排布，底片3裝入底片平 動(dòng)裝置2，底片正面正對(duì)線陣攝像機(jī)l，背面正對(duì)光源4;電機(jī)7通過(guò)連軸器5與底片平動(dòng)裝置2連接；底片3的入口與出口處各有一個(gè)光電開關(guān)23，光電開關(guān)23帶有延時(shí)器，電 機(jī)7帶有編碼器，光電開關(guān)的延時(shí)器和電機(jī)的編碼器通過(guò)控制器22與線陣攝 像機(jī)1的幀觸發(fā)和行觸發(fā)信號(hào)端分別連接；控制器22設(shè)有光源4、電機(jī)7啟停和換向的開關(guān)，同時(shí)設(shè)有光源4強(qiáng)弱、 電機(jī)7轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)旋鈕；控制器22設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)選擇開關(guān)?？刂破?2的 手動(dòng)和自動(dòng)選擇開關(guān)在手動(dòng)位置時(shí)，光源4的開關(guān)和強(qiáng)弱，電機(jī)7的啟停和 轉(zhuǎn)速，光電開關(guān)23的延時(shí)器的參數(shù)由控制器22上的開關(guān)和旋鈕設(shè)定，在自 動(dòng)位置時(shí)，這些開關(guān)和參數(shù)由計(jì)算機(jī)21通過(guò)軟件設(shè)定，并設(shè)有默認(rèn)值。
線陣攝像機(jī)1通過(guò)網(wǎng)線或其它數(shù)字圖像傳輸線與計(jì)算機(jī)21連接，控制器22與計(jì)算機(jī)21通過(guò)數(shù)據(jù)線連接。該掃描儀的底片移動(dòng)裝置還可以為底片轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，底片轉(zhuǎn)動(dòng)裝置為一環(huán) 形插槽13，底片3插入該插槽，光源4位于環(huán)形插槽13內(nèi)部或外部對(duì)著底片 3，線陣攝像機(jī)1位于環(huán)形插槽13外部或內(nèi)部對(duì)著底片3,底片轉(zhuǎn)動(dòng)裝置通過(guò) 連軸器5與電機(jī)7連接。該掃描儀的電機(jī)7還可以與減速器6組成傳動(dòng)裝置通過(guò)連軸器5與底片 移動(dòng)裝置連接。該掃描儀的底片3入口處還可以安裝底片黑度測(cè)量裝置，并通過(guò)控制器 22將信號(hào)傳給計(jì)算機(jī)21 ，控制曝光時(shí)間。線陣攝像機(jī)、底片及光源三者之間的關(guān)系可改為底片靜止、線陣攝像機(jī) 與光源相對(duì)移動(dòng)。線陣攝像機(jī)l采集參數(shù)、采集模式、圖片大小通過(guò)計(jì)算機(jī)21中的軟件設(shè) 置。通過(guò)電機(jī)7的編碼器輸出的行觸發(fā)信號(hào)控制行采集時(shí)間，使底片3圖像 在縱向無(wú)局部的拉伸或壓縮。在電機(jī)7轉(zhuǎn)速恒定的情況下，線陣攝像機(jī)l也 可采用內(nèi)部連續(xù)觸發(fā)方式。本發(fā)明最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)X射線底片的一次性數(shù)字化掃描并存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1 本發(fā)明的裝置示意2 底片平動(dòng)裝置的底片托板11與底片導(dǎo)向槽12構(gòu)成 圖3 底片轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的構(gòu)成 圖4 底片掃描儀電氣組成 附圖符號(hào)1 線陣攝像機(jī)；2 底片平動(dòng)裝置；3 底片；4 光源；5 連 軸器；6 減速器；7 電機(jī)；11 底片托板；12 底片導(dǎo)向槽；13 環(huán) 形插槽；21 計(jì)算機(jī)；22 控制器；23 光電開關(guān)具體實(shí)施方式
線陣攝像機(jī)1采用線陣CCD，光源4采用冷光源，電機(jī)7為伺服電機(jī)， 自帶有編碼器，底片3移動(dòng)方式為平動(dòng)，設(shè)定控制器22的控制方式為手動(dòng)， 通過(guò)控制器22設(shè)定底片平動(dòng)速度，光源4的發(fā)光強(qiáng)度，光電開關(guān)23所帶延 時(shí)器的延時(shí)時(shí)間，CCD采用外觸發(fā)模式。通過(guò)計(jì)算機(jī)21中的軟件設(shè)定底片采集的模式為外觸發(fā)模式，設(shè)定采集行 數(shù)和行頻，設(shè)定采集圖像的列數(shù)，設(shè)定采集圖像的水平偏移和垂直偏移，曝 光時(shí)間為行時(shí)間,設(shè)定CCD增益大小，選擇圖像存儲(chǔ)的路徑。以上參數(shù)均有默 認(rèn)值，也可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定并保存，在以后調(diào)用。底片3由底片導(dǎo)向槽12插入,底片進(jìn)入采像區(qū)域后，位于入口處的光電感 應(yīng)器件23隨即響應(yīng),產(chǎn)生一個(gè)開關(guān)信號(hào)al，電機(jī)7開始轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)帶動(dòng)底片平動(dòng) 裝置運(yùn)動(dòng),咬入底片3。 al后，根據(jù)底片3行走的速度產(chǎn)生一個(gè)延遲tl，其中，tb光電開關(guān)與底片掃描位置之間的距離/底片掃描速度tl結(jié)束后產(chǎn)生一個(gè)外觸發(fā)信號(hào)M， 一方面控制光源4打開，另一方面作 為幀觸發(fā)信號(hào)輸給線陣攝像頭，攝像頭開始采像。根據(jù)底片3的長(zhǎng)度和底片 掃描速度預(yù)定一個(gè)采像延遲時(shí)間t2，其中，12=底片長(zhǎng)度/底片掃描速度t2結(jié)束后再產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信號(hào)b2，控制光源4關(guān)閉，同時(shí)輸入CCD—個(gè) 幀結(jié)束信號(hào)。當(dāng)?shù)灼?完全移出走片裝置的輥輪后，將底片3取走，此時(shí)， 出口處的另一個(gè)光電開關(guān)23響應(yīng)，產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)a2，關(guān)閉電機(jī)7,以上的控制 由控制器22完成。底片圖像首先讀入計(jì)算機(jī)內(nèi)存，可以在屏幕上顯示出來(lái)，然后通過(guò)軟件 保存到預(yù)先設(shè)定的文件夾當(dāng)中。以一張寬60mm、長(zhǎng)300mm的工業(yè)底片為例，選擇采集行數(shù)為6000行， 列數(shù)為1200行，行頻為1.8kHz，鏡頭放大系數(shù)調(diào)整為默認(rèn)值，此時(shí)掃描分辨 率為0.05mm/s，掃描速度設(shè)為90mm/s,掃描整張底片的速度為3.3秒。
權(quán)利要求
1、采用線陣攝像機(jī)的工業(yè)x射線底片專用掃描儀，其特征在于，該裝置的總體構(gòu)成包括線陣攝像機(jī)(l)、底片移動(dòng)裝置、光源(4)、電機(jī)(7)、計(jì)算機(jī) (21)和控制器(22);其中底片移動(dòng)裝置為底片平動(dòng)裝置(2)，底片平動(dòng)裝置 (2)包括底片托板(11)和底片導(dǎo)向槽(12);底片托板(11)位于底片(3)下方， 并在底片(3)正下方開有窗口 ，防止底片(3)斜向進(jìn)給的底片導(dǎo)向槽(12)位于 底片(3)入口處；線陣攝像機(jī)(l)、底片平動(dòng)裝置(2)及光源(4)依次排布，底片(3)裝 入底片平動(dòng)裝置(2)，底片正面正對(duì)線陣攝像機(jī)(1)，背面正對(duì)光源(4); 電機(jī)(7)通過(guò)連軸器(5)與底片平動(dòng)裝置(2)連接；底片(3)的入口與出口處各有一個(gè)光電開關(guān)(23)，光電開關(guān)(23)帶有延時(shí)器， 電機(jī)(7)帶有編碼器，光電開關(guān)的延時(shí)器和電機(jī)的編碼器通過(guò)控制器(22)與線 陣攝像機(jī)(l)的幀觸發(fā)和行觸發(fā)信號(hào)端分別連接；控制器(22)設(shè)有光源(4)、電機(jī)(7)啟停和換向的開關(guān)，同時(shí)設(shè)有光源(4)強(qiáng) 弱、電機(jī)(7)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)旋鈕；控制器(22)設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)選擇開關(guān)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用線陣攝像機(jī)的工業(yè)X射線底片專用掃描儀， 其特征在于，還可以包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)(21)，線陣攝像機(jī)(l)通過(guò)數(shù)字圖像傳輸 線與計(jì)算機(jī)(21)連接，控制器(22)與計(jì)算機(jī)(21)通過(guò)數(shù)據(jù)線連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用線陣攝像機(jī)的工業(yè)X射線底片專用掃描儀， 其特征在于，底片移動(dòng)裝置為底片轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，底片轉(zhuǎn)動(dòng)裝置為一環(huán)形插槽 (13)，底片(3)插入該插槽，光源(4)位于環(huán)形插槽(13)內(nèi)部或外部對(duì)著底片 (3)，線陣攝像機(jī)(1)位于環(huán)形插槽(13)外部或內(nèi)部對(duì)著底片(3)，底片轉(zhuǎn)動(dòng)裝 置通過(guò)連軸器(5)與電機(jī)(7)連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用線陣攝像機(jī)的工業(yè)X射線底片專用掃描儀， 其特征在于，電機(jī)(7)與減速器(6)組成傳動(dòng)裝置通過(guò)連軸器(5)與底片移動(dòng)裝 置連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用線陣攝像機(jī)的工業(yè)X射線底片專用掃描儀， 其特征在于，底片(3)入口處安裝底片黑度測(cè)量裝置，并通過(guò)控制器(22)將信 號(hào)傳給計(jì)算機(jī)(21)，控制曝光時(shí)間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用線陣攝像機(jī)的工業(yè)X射線底片專用掃描儀， 其特征在于，在電機(jī)(7)轉(zhuǎn)速恒定的情況下，線陣攝像機(jī)(l)采用內(nèi)部連續(xù)觸 發(fā)方式。
全文摘要
采用線陣攝像機(jī)的工業(yè)X射線底片專用掃描儀屬于數(shù)字化掃描裝置領(lǐng)域。其總體構(gòu)成包括線陣攝像機(jī)(1)、底片平動(dòng)裝置(2)、光源(4)、電機(jī)(7)、減速器(6)、專用控制器和計(jì)算機(jī)。光源從底片背面照射底片，線陣攝像機(jī)從底片正面掃描底片，底片由底片平動(dòng)裝置(2)實(shí)現(xiàn)其相對(duì)于線陣攝像機(jī)(1)和光源(4)的移動(dòng)，電機(jī)(7)與減速器(5)通過(guò)連軸器(5)與底片平動(dòng)裝置連接。專用控制器可控制光源(4)的開關(guān)、電機(jī)(7)的啟停和換向，光源(4)的強(qiáng)弱、電機(jī)(7)的轉(zhuǎn)速。線陣攝像機(jī)(1)通過(guò)數(shù)字圖像傳輸線與計(jì)算機(jī)連接，專用制器通過(guò)數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)連接。本發(fā)明最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)X射線底片的一次性掃描完成并存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中。
文檔編號(hào)G03B42/02GK101123693SQ20071012209
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者宋永倫, 軍 張,  張, 閆志鴻, 陳志翔 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)