專利名稱：可自適應(yīng)調(diào)整x射線源的檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種智能控制檢測設(shè)備，具體是指一種可自適應(yīng)調(diào)整X射線源的檢測裝置。
背景技術(shù)：
工業(yè)中廣泛用X射線技術(shù)來發(fā)現(xiàn)工件內(nèi)部存在的缺陷，以分析缺陷成因及規(guī)律，改進產(chǎn)品設(shè)計或工藝，例如檢測鑄造產(chǎn)品、焊接產(chǎn)品以及陶瓷產(chǎn)品等等。工業(yè)產(chǎn)品射線檢測利用X射線對材料具有一定的穿透能力，及其在穿透材料過程中對不同物資和不同物體結(jié)構(gòu)衰減程度的不同，使缺陷在照相軟片或電視熒光屏上形成影像，以判斷工件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)情況和質(zhì)量優(yōu)劣。在實際X射線探傷中，波長較長的X射線光被物質(zhì)吸收，波長較短的X射線則穿透物質(zhì)，因此，射入物質(zhì)表面的X射線衰減系數(shù)要比穿透物質(zhì)時的衰減系數(shù)大些，即隨著射線穿透物質(zhì)的厚度增加，衰減隨之減少。但射線的強度變化與物質(zhì)厚度之間不呈直線關(guān)系，隨著物質(zhì)厚度的增加，射線強度曲線的斜率逐漸減小。因此，當(dāng)被檢測工件的形狀、厚度改變時，需通過外電路來控制和調(diào)整射線管電流和管電壓，改變X射線的強度和硬度以調(diào)整其穿透物質(zhì)的能力；還需通過調(diào)整X射線源的位置使檢測面覆蓋工件的全部結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有技術(shù)是通過手動調(diào)整工件位置以適應(yīng)X射線源的照射，或者是依靠實際經(jīng)驗手動調(diào)整X射線源的位置；同樣，目前射線管電流或電壓的調(diào)整方法，也是按照工件的厚度，根據(jù)經(jīng)驗或工藝規(guī)程手動調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種準(zhǔn)確性和可靠性高，使用安全，可進行自適應(yīng)調(diào)整X射線源的檢測裝置。
本實用新型的目的通過下述方案實現(xiàn)本可自適應(yīng)調(diào)整X射線源的檢測裝置，包括X射線屏蔽室、控制室組成，所述控制室包括上位機，所述X射線屏蔽室包括下位機、X射線源、光學(xué)鏡頭、CCD攝像機和控制電路組成，所述上位機分別通過遠程線纜與下位機、X射線源相連接，所述X射線源通過位置調(diào)整組件與下位機相連接，且通過X射線轉(zhuǎn)換屏、折射器與光學(xué)鏡頭、CCD攝像機光路連接，所述CCD攝像機通過信號處理電路、A/D轉(zhuǎn)換器與下位機連接，所述控制電路分別與CCD攝像機、下位機相連接。
為更好地實現(xiàn)本實用新型，減少網(wǎng)絡(luò)連線和提高通信的可靠性，上、下位機之間采用串口異步通信方式；因為電纜電容、時鐘頻率的畸變以及噪聲、地電位差對本地連接、遠程信號傳輸?shù)挠绊?，在波特率?600波特時，若采用串行通信接口RS-232C接口，其通信傳輸距離只能達到30m，且傳輸速率小于30kb/s，若采用串行通信接口RS-422接口，在傳輸速率小于100kb/s，其通信傳輸距離達到2000m。因此，所述上位機與下位機通過串行通信接口RS-422連接，上、下位機之間還設(shè)有RS-232C/RS-422接口轉(zhuǎn)換板、RS-422/RS-232C接口轉(zhuǎn)換板，所述上位機與RS-232C/RS-422接口轉(zhuǎn)換板之間、下位機與RS-422/RS-232C接口轉(zhuǎn)換板之間分別設(shè)有信號發(fā)送線、信號接收線、地線各一組，所述上、下位機之間設(shè)有兩組信號發(fā)送線、信號接收線以及一組地線。
所述上位機的接口板上還連接有可編程的異步收發(fā)器，其作用是把字符的并行代碼變換為串行代碼發(fā)送出去，并能接受各種格式的串行代碼，變換為相應(yīng)并行代碼。所述異步收發(fā)器包括中斷標(biāo)識寄存器、中斷允許寄存器、Modem狀態(tài)寄存器、Modem控制寄存器、發(fā)送保持寄存器、線狀態(tài)寄存器、波特率分頻器H、波特率分頻器L、線控制寄存器、接收緩沖寄存器組成，所述各個寄存器分別與上位機的內(nèi)部數(shù)據(jù)總線相連接，所述接收緩沖寄存器通過接收移位寄存器、接收定時與控制電路與線狀態(tài)寄存器連接，所述線控制寄存器通過發(fā)送定時與控制電路、發(fā)送移位寄存器與發(fā)送保持寄存器連接，所述線狀態(tài)寄存器通過發(fā)送定時與控制電路、波特率產(chǎn)生器與波特率分頻器H、波特率分頻器L分別連接，所述Modem控制寄存器通過Modem控制邏輯電路與Modem狀態(tài)寄存器連接，所述中斷允許寄存器通過中斷控制邏輯電路與中斷標(biāo)識寄存器連接。
本實用新型所述可自適應(yīng)調(diào)整X射線源的檢測裝置的工作原理是(1)將工件的面積和厚度大小輸入上位機，上位機根據(jù)工件的面積和厚度大小計算確定X射線源與工件之間的距離以及X射線源的電流、電壓值；(2)上、下位機采用串口異步通信方法，上位機通過串行通信接口RS-422定時向下位機發(fā)送通訊命令，將X射線源或工件的位置控制信號以及X射線源的強度控制信號發(fā)送給下位機；(3)下位機接收并校核命令，然后上傳上位機發(fā)送的位置控制信號、強度控制信號，控制模塊根據(jù)位置控制信號、強度控制信號，通過控制大、小工作臺對工件、X射線源的位置實施調(diào)整，同時對X射線源的強度實施調(diào)整；(4)X射線源發(fā)出X射線對工件進行缺陷檢測，X射線穿過工件后在X射線轉(zhuǎn)換屏上被接收，然后經(jīng)過折射器、光學(xué)鏡頭將X射線信號傳給CCD攝像機，再經(jīng)過信號處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換器以及控制電路發(fā)送給下位機；(5)上位機采用中斷方式同時接收下位機發(fā)送的檢測結(jié)果數(shù)據(jù)，并發(fā)送到存儲和打印模塊，將檢測結(jié)果進行存儲、打印。
本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點及效果(1)可對X射線源、工件的位置和X射線源的電流、電壓進行實時的在線自適應(yīng)調(diào)整；(2)實現(xiàn)X射線檢測工件缺陷的遠程實施和控制過程，最大可能消除X射線對人體的損害；(3)提高X射線檢測的自動化程度以及檢測的準(zhǔn)確性和可靠性，提高X射線檢測效率，降低勞動強度，為計算機集成制造提供技術(shù)手段。


圖1是本實用新型可自適應(yīng)調(diào)整X射線源的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示上、下位機的連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1所示上位機的異步收發(fā)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖1所示上位機主流程示意圖；圖5是圖1所示上位機接收流程示意圖；圖6是圖1所示上位機發(fā)送流程示意圖；圖7是圖1所示下位機串口中斷服務(wù)流程示意圖；圖8是圖1所示下位機接收流程示意圖；圖9是圖1所示下位機發(fā)送流程示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細說明，但本實用新型的實施例如圖1所示，本可自適應(yīng)調(diào)整X射線源的檢測裝置包括X射線屏蔽室、控制室組成，控制室包括上位機，X射線屏蔽室包括下位機、X射線源、光學(xué)鏡頭3、CCD攝像機和控制電路組成，上位機分別通過遠程線纜與下位機、X射線源相連接，X射線源通過位置調(diào)整組件與下位機相連接，且通過X射線轉(zhuǎn)換屏1、折射器2與光學(xué)鏡頭3、CCD攝像機光路連接，CCD攝像機通過信號處理電路、A/D轉(zhuǎn)換器與下位機連接，控制電路分別與CCD攝像機、下位機相連接。
上位機是PC機，可選用研華公司的MOXA-C102A、C103A，下位機是STD總線工控機，具體是CPU模板采用8031單片機的STD5000系列工控機，其實時性好，對環(huán)境的適應(yīng)性和抗干擾能力都很強，其模塊標(biāo)準(zhǔn)化且通用性和靈活性好，易于進行功能擴展和更新。為了減少網(wǎng)絡(luò)連線和提高通信的可靠性，上下位機之間采用串口異步通信方式，PC、工控機通過串行通信接口RS-422連接。
如圖2所示，PC、工控機均自帶有RS-232C接口，PC機、工控機之間還設(shè)有RS-232C/RS-422接口轉(zhuǎn)換板STD5630、RS-422/RS-232C接口轉(zhuǎn)換板5P60，RS-232C/RS-422轉(zhuǎn)換板STD5630實現(xiàn)RS-232電平到RS-422電平的轉(zhuǎn)換，采用RS-422串行數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)；RS-422/RS-232C接口轉(zhuǎn)換板5P60實現(xiàn)RS-422電平到RS-232電平的轉(zhuǎn)換。這樣，當(dāng)波特率為9600波特時，通信傳輸距離可達2000m。
RS-422之間的硬件連線有5條，圖中用波浪號中斷的連線表示遠程連接，除地線GND外，另外兩組不同的線路TXD+、TXD-和RXD+、RXD-通過兩對雙絞線分別進行信號發(fā)送和接受，互不影響。PC機與RS-232C/RS-422接口轉(zhuǎn)換板STD5630之間、工控機與RS-422/RS-232C接口轉(zhuǎn)換板5P60之間分別設(shè)有信號發(fā)送線TXD、信號接收線RXD、地線GND各一組。
PC機的接口板上直接配有可編程的異步收發(fā)器INS8250，如圖3所示，異步收發(fā)器INS8250包括中斷標(biāo)識寄存器、中斷允許寄存器、Modem狀態(tài)寄存器、Modem控制寄存器、發(fā)送保持寄存器、線狀態(tài)寄存器、波特率分頻器H、波特率分頻器L、線控制寄存器、接收緩存寄存器；各個寄存器分別與上位機的內(nèi)部數(shù)據(jù)總線相連接，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線通過數(shù)據(jù)總線緩沖器與D0～D7地址線連接；接收緩存寄存器通過接收移位寄存器、接收定時與控制模塊與線狀態(tài)寄存器連接，且接收定時與控制模塊與接收緩存寄存器、線控制寄存器分別連接，線控制寄存器通過發(fā)送定時與控制模塊、發(fā)送移位寄存器與發(fā)送保持寄存器連接，線狀態(tài)寄存器通過發(fā)送定時與控制模塊、波特率產(chǎn)生器與波特率分頻器H、波特率分頻器L分別連接，Modem控制寄存器通過Modem控制邏輯模塊與Modem狀態(tài)寄存器連接，中斷允許寄存器通過中斷控制邏輯模塊與中斷標(biāo)識寄存器連接。
PC機為端口提供的地址為Base+0到Base+7，其端口內(nèi)部寄存器的I/O地址分配有其固定方式，Base為端口基址，可指定值為3F8H、2F8H、3E8H、2E8H，分別稱為異步通訊口1、異步通訊口2、異步通訊口3和異步通訊口4，INS8250內(nèi)部寄存器I/O地址如表1所示，由于INS8250的10個寄存器公用7個I/O地址，存在著兩個或三個寄存器公用一個地址的情況，公用地址的寄存器的區(qū)分由線控制寄存器的位7來控制。因此，在INS8250初始化時，要先將線控制寄存器的位7置1，以便設(shè)置波特率參數(shù)；波特率設(shè)置時，要用OUT指令將波特率的分頻系數(shù)分兩次置入。

表1本實用新型中，PC機、工控機之間串口異步通信方法是通過對異步收發(fā)器直接編程實現(xiàn)，其編程步驟包括首先將線控制寄存器的位7置1，然后設(shè)置波特率；初始化線控制寄存器；初始化Modem控制寄存器；初始化中斷允許寄存器；進行收發(fā)通訊；接收時對接收數(shù)據(jù)寄存器執(zhí)行IN指令，使已經(jīng)接收到接口的數(shù)據(jù)輸入到8031單片機的AL寄存器；發(fā)送時，對發(fā)送保持寄存器執(zhí)行OUT指令，把要輸出的字符代碼從8031單片機中發(fā)送到保持寄存器，然后由接口邏輯操作把字符代碼按規(guī)定格式串行發(fā)送。
本可自適應(yīng)調(diào)整X射線源的檢測方法，其步驟包括
(1)將工件的面積和厚度值輸入上位機，上位機根據(jù)工件的面積和厚度值確定X射線源與工件之間的距離以及X射線源的電流、電壓值；(2)上、下位機采用串口異步通信方法，上位機通過串行通信接口RS-422定時向下位機發(fā)送通訊命令，將X射線源或被測工件的位置控制信號以及X射線源的強度控制信號發(fā)送給下位機；(3)下位機接收并校核命令，然后上傳上位機發(fā)送的位置控制信號、強度控制信號，控制電路根據(jù)位置控制信號、強度控制信號，對被測工件、X射線源的位置實施調(diào)整，同時對X射線源的強度實施調(diào)整；(4)X射線源發(fā)出X射線對被測工件進行缺陷檢測，X射線穿過被測工件后在X射線轉(zhuǎn)換屏上被接收，然后經(jīng)過折射器、光學(xué)鏡頭將X射線信號傳給CCD攝像機，再經(jīng)過信號處理電路、A/D轉(zhuǎn)換器以及控制電路發(fā)送給下位機；(5)上位機采用中斷方式同時接收下位機發(fā)送的檢測結(jié)果數(shù)據(jù)，并將檢測結(jié)果進行存儲、打印。
PC機、工控機之間采用串口異步通信方法包括PC機通信和工控機通信。
如圖4所示，PC機通信具體為鍵入文件標(biāo)識符；建立文件；初始化INS8250；發(fā)送呼號信號；調(diào)接收子流程，并將數(shù)據(jù)順序?qū)懭胛募?，檢查是否寫入成功，并得到結(jié)束標(biāo)志，如是，則關(guān)閉文件返回；如否，則在屏幕上進行顯示，重新調(diào)接收子流程等直至得到結(jié)束標(biāo)志；如檢查到寫入不成功，則顯示出錯信息，返回文件頭。
如圖5所示，PC機在其主流程中通過串行通訊接口板向下位機發(fā)送通訊命令，其發(fā)送呼號信號具體為保護現(xiàn)場；讀線狀態(tài)寄存器；檢查發(fā)送保持器狀態(tài)，如果不為空，則返回重讀線狀態(tài)寄存器；如果發(fā)送保持器狀態(tài)為空，則將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送保持寄存器；如數(shù)據(jù)發(fā)送成功，則將現(xiàn)場恢復(fù)到原有狀態(tài)，如果數(shù)據(jù)發(fā)送不成功，則重新運行發(fā)送子流程。
在將發(fā)送方式切換到接收方式時，必須先測試INS8250中的發(fā)送移位寄存器的狀態(tài)是否已空閑，以防丟失前一次發(fā)送的數(shù)據(jù)。并且，因硬件邏輯功能無法瞬間完成切換，需有一定的操作等待時間，才能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。
如圖6所示，PC機接收信號具體為在對現(xiàn)場進行保護后，檢查是否已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，直至做好準(zhǔn)備。然后開始接收數(shù)據(jù)，檢查所接收的數(shù)據(jù)正確與否，沒有錯誤，回送通訊成功的標(biāo)志并恢復(fù)現(xiàn)場；如果校驗接收的數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)錯誤，且校驗到的錯誤在5次以上，通知系統(tǒng)顯示錯誤信息；如果校驗到的錯誤次數(shù)在5次以下，則回送通訊失敗標(biāo)志，返回準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)狀態(tài)。
如圖7所示，工控機通信具體為首先保護現(xiàn)場，關(guān)中斷；調(diào)接收子流程，檢查是否呼號信號，不是，返回子流程調(diào)用狀態(tài)；是，則設(shè)置地址指針，然后調(diào)發(fā)送子流程，修改地址指針，檢查是否發(fā)送完，未發(fā)送完，重新調(diào)用發(fā)送子流程；如發(fā)送完成，顯示發(fā)送結(jié)束標(biāo)志，開中斷，執(zhí)行中斷返回。
如圖8所示，工控機接收信號具體為在對現(xiàn)場進行保護后，檢查是否已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，直至做好準(zhǔn)備。然后開始接收數(shù)據(jù)，檢查所接收數(shù)據(jù)正確與否，沒有錯誤，回送通訊成功標(biāo)志，將錯誤次數(shù)置0并返回；如果校驗接收數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)錯誤，且校驗到的錯誤在5次以上，通知系統(tǒng)顯示錯誤信息并返回接收數(shù)據(jù)子流程頭；如果校驗到的錯誤次數(shù)在5次以下，則將錯誤次數(shù)加1再回送通訊失敗標(biāo)志，返回準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)狀態(tài)。
如圖9所示，工控機發(fā)送信號具體為檢查是否已準(zhǔn)備好發(fā)送數(shù)據(jù)，直至做好準(zhǔn)備。然后開始發(fā)送數(shù)據(jù)，檢查所發(fā)送數(shù)據(jù)正確與否，沒有錯誤，回送通訊成功標(biāo)志，將錯誤次數(shù)置0并返回；如果校驗發(fā)送數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)錯誤，且校驗到的錯誤在5次以上，通知系統(tǒng)顯示錯誤信息并返回發(fā)送數(shù)據(jù)子流程頭；如果校驗到的錯誤次數(shù)在5次以下，則將錯誤次數(shù)加1再回送通訊失敗標(biāo)志，返回準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)。
如上所述，即可較好地實現(xiàn)本實用新型。
權(quán)利要求1.可自適應(yīng)調(diào)整X射線源的檢測裝置，其特征在于包括X射線屏蔽室、控制室組成，所述控制室包括上位機，所述X射線屏蔽室包括下位機、X射線源、光學(xué)鏡頭、CCD攝像機和控制電路組成，所述上位機分別通過遠程線纜與下位機、X射線源相連接，所述X射線源通過位置調(diào)整組件與下位機相連接，且通過X射線轉(zhuǎn)換屏、折射器與光學(xué)鏡頭、CCD攝像機光路連接，所述CCD攝像機通過信號處理電路、A/D轉(zhuǎn)換器與下位機連接，所述控制電路分別與CCD攝像機、下位機相連接，所述上位機還連接有可編程的異步收發(fā)器。
2.按權(quán)利要求1所述可自適應(yīng)調(diào)整X射線源的檢測裝置，其特征在于所述上位機與下位機通過串行通信接口RS-422連接，上、下位機之間還設(shè)有RS-232C/RS-422接口轉(zhuǎn)換板、RS-422/RS-232C接口轉(zhuǎn)換板，所述上位機與RS-232C/RS-422接口轉(zhuǎn)換板之間、下位機與RS-422/RS-232C接口轉(zhuǎn)換板之間分別設(shè)有信號發(fā)送線、信號接收線、地線各一組，所述上、下位機之間設(shè)有兩組信號發(fā)送線、信號接收線以及一組地線。
3.按權(quán)利要求1所述可自適應(yīng)調(diào)整X射線源的檢測裝置，其特征在于所述異步收發(fā)器包括中斷標(biāo)識寄存器、中斷允許寄存器、Modem狀態(tài)寄存器、Modem控制寄存器、發(fā)送保持寄存器、線狀態(tài)寄存器、波特率分頻器H、波特率分頻器L、線控制寄存器、接收緩沖寄存器組成，所述各個寄存器分別與上位機的內(nèi)部數(shù)據(jù)總線相連接，所述接收緩沖寄存器通過接收移位寄存器、接收定時與控制電路與線狀態(tài)寄存器連接，所述線控制寄存器通過發(fā)送定時與控制電路、發(fā)送移位寄存器與發(fā)送保持寄存器連接，所述線狀態(tài)寄存器通過發(fā)送定時與控制電路、波特率產(chǎn)生器與波特率分頻器H、波特率分頻器L分別連接，所述Modem控制寄存器通過Modem控制邏輯電路與Modem狀態(tài)寄存器連接，所述中斷允許寄存器通過中斷控制邏輯電路與中斷標(biāo)識寄存器連接。
專利摘要本實用新型提供一種可自適應(yīng)調(diào)整X射線源的檢測裝置，該裝置包括X射線屏蔽室、控制室，控制室包括上位機，X射線屏蔽室由下位機、X射線源、光學(xué)鏡頭、CCD攝像機和控制電路組成；上位機分別通過遠程線纜與下位機、X射線源相連接，X射線源通過位置調(diào)整組件與下位機相連接，且通過X射線轉(zhuǎn)換屏、折射器與光學(xué)鏡頭、CCD攝像機光路連接，CCD攝像機通過信號處理電路、A/D轉(zhuǎn)換器與下位機連接，控制電路分別與CCD攝像機、下位機相連接，上位機還連接有可編程的異步收發(fā)器。本裝置通過自適應(yīng)調(diào)整，實現(xiàn)遠程控制，安全、準(zhǔn)確、可靠，檢測效率高。
文檔編號H05G1/30GK2798086SQ200520058770
公開日2006年7月19日 申請日期2005年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月25日
發(fā)明者黃茜, 周飛 申請人:華南理工大學(xué), 廣東盈嘉科技發(fā)展有限公司