（哈尔滨滨飞机工业集团有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150066）
摘要：射线检测结果能够非常直观地显示出材料及其构件缺陷和不连续性的大小、分布和性质， 在工业领域得到广泛应用，对Ｘ射线实时成像系统在工业无损检测中的应用，阐述工业Ｘ射线实时成像系统构成原理以及功能实现，系统中的图像处理模块对图像灰度等级进行算术运算和处理，利用图像处理器的Ａ／Ｄ变换，将所采集的图像数字化处理，提高图像的清晰度，从而提高缺陷检出灵敏度，同时设计计算机自动识别图像，对准确度高、速度快。
关键词：Ｘ射线；实时成像；无损检测
一、Ｘ射线探伤实时成像系统的构成
工业X射线实时成像处理系统主要由小焦点X光机、像增强器、光学系统、摄像机、图像采集系统、计算机(包括D／A转换系统)、显示器、图像处理模块、图像判伤模块以及图像保存模块构成。每个硬件系统都具有自身的固有分辨率，系统的总分辨率是各个子系统固有分辨率的综合。系统分辨率最高可达1.6～2.0 LP／mm，完全能够满足工业X射线无损探伤图像质量的要求。如果系统设备性能提高，X射线实时成像系统的分辨率会进一步提高。
工作原理：由X射线影像增强器转换并输出的x光可视图像，或由读片仪透照的X探伤底片图像，通过摄像机取像，并将其接收的视频信号送人计算机图像处理单元，以10爪／s的速度取图像，并用A／D转换器将输入的视频信号以每秒10 MHz的频率进行数字化。量化后的数字信号分辨率为8bit256级灰度层次，然后送入图像存储器，此时可利用计算机图像处理单元对存入的图像进行处理。主要处理运算是各种初等函数变换，如平方变换、开方变换、指数变换、对数变换以及负相变换等。主要包括对比度拉深、均衡化处理、边缘增强和加法、减法等功能。其它辅助功能还有放大、缩小、各类窗口开设、时间日期标注、汉字注解。
二、X射线探伤实时成像图像处理系统
1、实时成像图像处理系统。X射线探伤实时成像系统是基于计算机图像处理技术的X光无损探伤系统。该探伤系统适用于任何以X光无损探伤为主要探伤方法的企业，可对夹杂、气孔、未焊透等缺陷进行检测和测量。工业X射线实时成像系统可以分为静态检测与动态检测两大部分。在静态检测中，系统包括图像放大缩小、图像局部放大、伪彩色、负像、浮雕、缺陷区域检测、缺陷尺寸测量、图片存储与查询、图像细节调整、标注划线和添字、预览和打印多幅图片、报表打印等X光探伤中的典型功能；在动态显示系统实现了实时负像、实时伪彩、实时降噪、动态细节调整、动态实时存贮、视频压缩存储和回放功能。因此，X射线实时成像系统具有静态检测灵敏度高和动态检测智能化程度高等特点，缺陷是实时检测灵敏度高。
2、企业常用工件实时成像图像分析。对企业要求射线探伤的水火电发电机组部件铝风叶、焊工试板、铜电缆等做了大量图像采集与分析调试实验，通过对成像图像质量和检出的缺陷灵敏度分析，得出了不同工件实时成像探伤时参数的最佳匹配值，见表。
分别用实时成像法和普通照相法对厚度为12 mm的焊工试板进行取像，成像情况，工业X射线普通成像效果和实时成像系统图像显示效果对比：图(a)为普通照相法的取像，图中透度计根数为3根，满足工业无损检测标准要求，图(b)为经过实时成像系统处理后图像，图中透度计的显示根数为4根，因此，超过了图(a)中成像灵敏度，而且清晰度明显高于图(a)，由图可知实时成像法完全能够达到标准的要求，而且成像效果超于普通X射线成像法。
3、系统软件实现。X射线实时成像系统具有对采集到的数字灰度图像等级进行算术运算和处理功能，从而提高图像的清晰度，缺陷是检出灵敏度较高。系统软件全部采用C语言编制，将X射线探伤标准GB3323及同步电机专用铝风叶标准编制成软件程序，具有中西文两个版本，对探伤图像和探伤底片图像缺陷评定、对工件结构进行设定、对检m的图像缺陷进行长度、宽度和面积等测量的功能。对文字、数字、字符及日期时间等进行标注，通过人机对话自动生成固定格式的探伤报告及探伤缺陷记录，最终打印机输出探伤报告。
三、X射线实时成像检测法
随着生产规模的扩大和对产品质量要求的提高, 在某些情况下, 传统的检测方法已无法适应生产中对可靠性和效率等的要求, 特别是在航天器结构件等型面复杂、厚薄不均的大型件的缺陷检测中, 实现实时在线的自动化检测尤为重要。X 射线实时成像检测是利用X 射线在穿透物体的过程中受到吸收和散射而衰减的性质, 通过图像增强器在荧光屏上形成与试件内部结构和缺陷等信息对应的图像, 由摄像系统把图像转换成视频信号输出,通过计算机图像处理系统, 运用数字图像处理技术,使得质量得到显著提高的图像在彩色显示器上实时显示, 进行分析处理, 从而检测出物体内部缺陷的种类、大小、分布状况并作出评价[1] 。其优点在于检测效率高, 可实现缺陷的在线检测, 且图像处理以后可进行缺陷自动评定; 其局限性为得到的二维图像是样品在被测方向上的层叠影像, 检测到的缺陷影像是累积效应产生的, 而非缺陷的三维空间信息。已发展的射线实时成像系统主要有三类, 即荧光屏、图像增强器和数字实时成像系统。[1]采用YXLON 公司的实时成像系统对石墨制品、整体毡碳/ 碳复合材料和碳纤维增强酚醛树脂模压制品等产品进行了检测。其试验结果为, X射线实时成像系统对非金属材料中的裂纹、分层和夹杂物的检测灵敏度较高, 而对小于一定尺寸的孔洞型缺陷则较差。介绍了一种基于低能X 射线检测的快速无损检测方法，用非晶硅探测器对玻璃纤维增强的试样进行了检测, 结果表明材料中的纤维束和单个的纤维都可见。[2]将X 射线实时成像法用于检测蜂窝结构区和胶接部分, 结果显示胶接部分有微小孔洞，开发了一种新的材料与构件检测的方法,即高分辨率和增强相对比度的射线检测法。它使用同步加速器产生射线,可使图像分辨率达到<1m3, 相对比度的增强利用了具有振幅特征的X 射线的波性质和波场相的性质。作者用这种方法实时记录了铝泡沫夹层结构的发泡过程的射线照片, 对为得到更均匀的泡沫材料而观察发泡变形过程的机制是很有用的。
X射线实时成像无损检测系统将所采集的图像数字化处理，与传统的工业X射线探伤相比，大大地减轻工人的劳动强度，节省昂贵的胶片和药液的消耗，实时快捷地取像，省去暗室处理的复杂过程，对即时图像智能化的自动识别、处理和缺陷等级评定，还可避免大量评片时，肉眼造成的视觉误差，处理结果即时可得。
参考文献
[1]侯卓，程耀瑜．射线数字成像检测仪的光电系统设计[J]．光电工程，2014，31(2)．
[2]李永红，张丕壮．射线数字成像检测系统不均匀性分析与校正[J].光电工程，2015，32(5)．
[3]程耀瑜，胡鸥，韩焱．高质量X射线检测数字化成像及图像采集[J]．光学精密工程，2012，10(4)．
[4]魏福利，邱孟通，袁媛．数字化线阵CCD扫描X射线成像系统[J].核电子学与探测技术，2012，26(6)：92
论文作者:关雪松
论文发表刊物:《知识-力量》6中
论文发表时间:2018/10/12