[發(fā)明專(zhuān)利]一種通過(guò)X射線檢測(cè)含金屬被測(cè)物的無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210413226.5
• 申請(qǐng)日: 2012-10-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102937599A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高陽(yáng);常紅星;李書(shū)曉;朱承飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01N23/04
• 分類(lèi)號(hào): G01N23/04
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種通過(guò)X射線對(duì)含有金屬繩的被測(cè)目標(biāo)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

鋼絲繩芯輸送帶(強(qiáng)力輸送帶)是帶式輸送機(jī)牽引和運(yùn)載的重要部件，廣泛用于煤炭、礦山、港口、冶金、電力、化工等領(lǐng)域以輸送物料。

由于該類(lèi)皮帶大都長(zhǎng)期在惡劣環(huán)境下使用，經(jīng)常被異物或障礙物劃傷，加上正常的橡膠老化、金屬疲勞等因素，導(dǎo)致大多數(shù)皮帶都在一種傷痕累累的狀態(tài)下工作。當(dāng)出現(xiàn)鋼絲繩斷裂等嚴(yán)重問(wèn)題時(shí)，發(fā)生的故障將造成重大安全事故，不僅會(huì)導(dǎo)致停產(chǎn)、物料損耗、設(shè)備損壞等問(wèn)題，而且還可能會(huì)造成人員傷亡等重大安全事故，這會(huì)嚴(yán)重地影響安全生產(chǎn)。

對(duì)于這類(lèi)含有金屬繩的被測(cè)目標(biāo)的損傷檢測(cè)，一直都是困擾業(yè)內(nèi)的問(wèn)題。由于皮帶價(jià)格較高，更換又不方便，就中國(guó)的現(xiàn)狀而言，基本上不可能實(shí)現(xiàn)定期更換，主要還是靠人工對(duì)皮帶觀察，感官上有問(wèn)題時(shí)再更換。而實(shí)際上人眼根本看不到內(nèi)部的鋼絲，這讓用戶(hù)不斷地在經(jīng)濟(jì)效益和安全生產(chǎn)中間糾結(jié)。

1980年澳大利亞提出了電磁檢測(cè)法，能對(duì)皮帶進(jìn)行一定程度上的檢測(cè)。但是不能直觀的提供皮帶內(nèi)部圖像、檢測(cè)周期非常長(zhǎng)、可靠性較差，最終很難在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，也沒(méi)有得到廣泛的推廣。隨著X射線技術(shù)的成熟，小型化X光機(jī)成本的降低，大家開(kāi)始把注意力放在用X射線技術(shù)來(lái)解決皮帶檢測(cè)的問(wèn)題。但由于獲取的數(shù)據(jù)量非常巨大，難以實(shí)時(shí)處理，往往在檢測(cè)后需要大量時(shí)間對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的滯后，最終難以得到良好的應(yīng)用。

圖形芯片最初用作固定功能圖形管線。隨著時(shí)間的推移，這些圖形芯片的可編程性日益增加，在此基礎(chǔ)之上NVIDIA推出了第一款GPU(圖形處理器)。1999-2000年間，計(jì)算機(jī)科學(xué)家，與諸如醫(yī)療成像和電磁等領(lǐng)域的研究人員，開(kāi)始使用GPU(圖形處理器)來(lái)運(yùn)行通用計(jì)算應(yīng)用程序。他們發(fā)現(xiàn)GPU(圖形處理器)具備的卓越浮點(diǎn)性能可為眾多科學(xué)應(yīng)用程序帶來(lái)顯著的性能提升。開(kāi)發(fā)人員需要使其科學(xué)應(yīng)用程序看起來(lái)像圖形應(yīng)用程序，并將其關(guān)聯(lián)到需要繪制三角形和多邊形的問(wèn)題上。這一方法限制了GPU(圖形處理器)的卓越性能在科學(xué)領(lǐng)域的充分發(fā)揮。NVIDIA意識(shí)到，如果將這種強(qiáng)大的性能運(yùn)用到更廣泛的科學(xué)領(lǐng)域中，那么將能夠發(fā)揮出巨大的潛力。該公司因此投入力量修改GPU，使開(kāi)發(fā)人員能夠針對(duì)科學(xué)應(yīng)用程序而充分對(duì)GPU進(jìn)行編程。

一顆CPU包含四到八個(gè)CPU核心，而一顆GPU卻包含數(shù)百個(gè)尺寸更小的核心，它們?cè)趹?yīng)用程序中共同處理數(shù)據(jù)。正是這種大規(guī)模并行架構(gòu)讓GPU能夠擁有極高的計(jì)算性能。獲得這個(gè)計(jì)算能力并不是沒(méi)有代價(jià)的，GPU的硬件架構(gòu)決定了處理算法要是小粒度并行計(jì)算模型。本發(fā)明以GPU的計(jì)算能力為核心，設(shè)計(jì)了并行化的數(shù)據(jù)處理方法，并圍繞著該方法，設(shè)計(jì)了整個(gè)系統(tǒng)。本發(fā)明方法的提出，解決了長(zhǎng)期以來(lái)含有金屬繩的被測(cè)目標(biāo)破損檢測(cè)存在的難題。本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)的、直觀的、智能的對(duì)被測(cè)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，并自動(dòng)的對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，以恰當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)用戶(hù)進(jìn)行提醒。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種通過(guò)X射線對(duì)含有金屬繩的被測(cè)目標(biāo)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的系統(tǒng)和方法。其主要思想是：利用X射線具有特殊的物理效應(yīng)的特點(diǎn)，采集被測(cè)物的數(shù)據(jù)；利用GPU強(qiáng)大的數(shù)學(xué)計(jì)算能力，通過(guò)圖像分割、模式識(shí)別等方法，實(shí)時(shí)檢測(cè)目標(biāo)所存在的缺陷或損傷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種通過(guò)X射線對(duì)含有金屬繩的被測(cè)目標(biāo)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：超高壓發(fā)生器、X射線發(fā)生器、碘化銫傳感器、光纖模塊、控制模塊、計(jì)算機(jī)和電源模塊，其中：

所述超高壓發(fā)生器與所述X射線發(fā)生器連接，用于將系統(tǒng)外部提供的普通電壓轉(zhuǎn)換成發(fā)射X射線使用的超高壓，并提供給所述X射線發(fā)生器；

所述X射線發(fā)生器放置在被測(cè)目標(biāo)的下方，用于產(chǎn)生X射線來(lái)照射被測(cè)目標(biāo)；

所述碘化銫傳感器放置在被測(cè)目標(biāo)的上方，用于接收穿過(guò)被測(cè)目標(biāo)后經(jīng)過(guò)衰減的X射線，并將其轉(zhuǎn)換為能量變化數(shù)據(jù)，并將采集得到的能量變化數(shù)據(jù)通過(guò)光纖模塊傳輸給計(jì)算機(jī)；

所述控制模塊與所述超高壓發(fā)生器、X射線發(fā)生器和碘化銫傳感器連接，用于控制這三個(gè)設(shè)備的同步開(kāi)啟、同步關(guān)閉、傳感器采集頻率，并對(duì)設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控；

所述光纖模塊與所述控制模塊和所述計(jì)算機(jī)連接，用于進(jìn)行所述碘化銫傳感器、所述控制模塊和所述計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸；

所述計(jì)算機(jī)與所述光纖模塊和所述電源模塊連接，用于對(duì)通過(guò)光纖模塊接收的所述能量變化數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以及顯示用戶(hù)交互界面；

所述電源模塊與所述控制模塊和所述計(jì)算機(jī)連接，用于為系統(tǒng)中的各電子設(shè)備提供電源。