一种光学图像引导扫描的无损检测装置及方法

技术领域

本发明涉及射线无损检测技术领域，尤其涉及一种光学图像引导扫描的无损检测装置及方法。

背景技术

无损检测是工业发展中必不可少的工具，在一定程度上反映了一个国家工业发展水平。X射线检测技术作为一种常规的无损检测方法，其应用于工业领域已有近百年的历史。在早期以及现在的一些工业领域(如军工制造领域)，X射线检测通常以胶片照相为主要检测方法，这种检测方法存在检测周期长、检测效率低、检测费用高、暗室处理废液污染环境等问题，已不适应信息化时代的无损检测发展趋势。目前，数字射线无损检测技术在工业领域已经得到了广泛应用。在确保产品检测质量的前提下，数字射线无损检测技术具有检测速度快、检测成本低、图像易保存、易实现远程分析和诊断等特点，是射线检测发展的方向。采用数字射线无损检测技术可以通过灰度调节、增强、锐化等数字图像处理方法提高图像对比度，提高缺陷的辨识力，进一步采用缺陷识别算法实现缺陷自动筛选、定位、分类，从而实现智能化评片，大大提高了缺陷识别的准确性和评片效率。

目前，数字射线检测方案通常都是将工件放置到载物台上，载物台位于射线管和探测器的中间，从而实现X射线对工件的透照成像。由于成像视野受探测器大小、射线束角度的限制，对于大尺寸工件，为满足对不同工件位置的透照要求，需要控制载物台运动，将工件的待检部位移动到探测器成像视野之中。

目前常用的控制方式是通过操作摇杆或鼠标点动的方式实现，在控制过程中，容易受到运动速度、运动机构惯性、操作者个人判断的影响，运动过程较为复杂，调整时间较长，位置精度不高。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种光学图像引导扫描的无损检测装置及方法，用以解决现有技术中通过操作摇杆或鼠标点动的方式控制工件移动导致的运动过程复杂、调整时间长和位置精度不高的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种光学图像引导扫描的无损检测装置，所述无损检测装置包括：扫描系统、引导图像获取系统、显示器和控制器；

所述扫描系统，包括射线源、探测器以及工件运动系统；

所述工件运动系统，位于射线源和探测器之间，用于放置并移动工件；

所述引导图像获取系统，用于获取所述工件的光学图像，并将光学图像传输至控制器和显示器；

所述控制器，在接收到的光学图像上选取ROI引导图像并发送至显示器显示；还用于根据待检测点坐标，基于预设的待检测点与探测器视野中央之间的映射关系得到待检测点的移动矢量；并根据所述移动矢量控制工件运动系统带动工件运动，使得工件上待检测点移动至探测器视野中央；

所述显示器，用于显示光学图像或所述ROI引导图像，并将选取的ROI引导图像上的待检测点坐标发送至控制器。

进一步的，采用如下方式获取所述预设的待检测点与探测器视野中央之间的映射关系：

在ROI引导图像中选取两个标志点(X

将标志点(X

对于ROI引导图像中任一待检测点(X,Y)，得到待检测点与探测器视野中央之间的映射关系为：

其中(X’，Y’)为待检测点(X,Y)的移动矢量。

进一步的，扫描系统还包括：探测器固定平台、射线源固定平台和竖直运动轨道；

所述探测器固定平台，用于放置并固定探测器；

所述射线源固定平台，用于放置并固定射线源；

所述探测器固定平台和射线源固定平台可沿竖直运动轨道进行竖直方向的运动。

进一步的，所述探测器中心和射线源中心对准。

进一步的，所述工件运动系统包括：载物台和载物台运动平台；

所述载物台，用于放置工件；

所述载物台运动平台，用于放置载物台，并带动载物台在水平面内移动。

进一步的，所述引导图像获取系统包括工业相机和工业相机固定平台；

所述工业相机，用于拍摄所述工件的光学图像；

所述工业相机固定平台，用于放置并固定工业相机，使得工业相机位于载物台上方并且工业相机成像平面平行于载物台。

另一方面，所述一种光学图像引导扫描的无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

对待检测工件进行成像得到工件光学图像；

在工件光学图像上选取含有工件的图像区域作为ROI引导图像；

在ROI引导图像中选择工件上的一点作为待检测点；

基于预设的待检测点与探测器视野中央之间的映射关系得到待检测点的移动矢量；

根据移动矢量控制工件运动系统带动工件运动，使工件上的待检测点移动至探测器视野中央。

进一步的，通过如下方式获取预设的待检测点与探测器视野中央之间的映射关系：

在ROI引导图像中选取两个标志点(X

将标志点(X

对于ROI引导图像中任一待检测点(X,Y)，得到待检测点与探测器视野中央之间的映射关系为：

其中(X’，Y’)为待检测点(X,Y)的移动矢量。

进一步的，所述两个标志点之间的距离大于距离阈值。

进一步的，当系统首次使用或ROI引导图像参数发生变化时，需要进行重新标定ROI引导图像中待检测点与探测器视野中央之间的映射关系，更新映射参数。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

本申请通过建立待检测点与探测器视野中央之间的映射关系得到待检测点的移动矢量；控制器根据移动矢量控制工件运动系统带动工件运动，使得工件上待检测点能够快速、精确移动至探测器视野中央。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为光学图像无损检测装置示意图；

图2为光学图像上ROI引导图像的选取示意图；

图3为ROI引导图像上标志点的选取示意图；

图4为引导扫描流程图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，公开了一种光学图像引导扫描的无损检测装置，如图1所示，所述无损检测装置包括：扫描系统、引导图像获取系统、显示器和控制器；

所述扫描系统，包括射线源、探测器以及工件运动系统；

所述工件运动系统，位于射线源和探测器之间，用于放置并移动工件；

所述引导图像获取系统，用于获取所述工件的光学图像，并将光学图像传输至控制器和显示器；

所述控制器，在接收到的光学图像上选取ROI引导图像并发送至显示器显示；还用于根据待检测点坐标，基于预设的待检测点与探测器视野中央之间的映射关系得到待检测点的移动矢量；并根据所述移动矢量控制工件运动系统带动工件运动，使得工件上待检测点移动至探测器视野中央；

所述显示器，用于显示光学图像或所述ROI引导图像，并将选取的ROI引导图像上的待检测点坐标发送至控制器。

进一步的，扫描系统还包括：探测器固定平台、射线源固定平台和竖直运动轨道；

所述探测器固定平台，用于放置并固定探测器；

所述射线源固定平台，用于放置并固定射线源；

所述探测器固定平台和射线源固定平台可沿竖直运动轨道进行竖直方向的运动。

具体的，探测器固定在探测器固定平台上，射线源固定在射线源固定平台上，探测器固定平台和射线源固定平台沿竖直运动轨道进行竖直方向的运动时，探测器和射线源随之进行竖直方向的运动，从而实现成像焦距及放大比的调节；探测器和射线源在水平方向的位置是事先调整好的。

进一步的，所述探测器中心和射线源中心对准。

进一步的，所述工件运动系统包括：载物台和载物台运动平台；

所述载物台，用于放置工件；

所述载物台运动平台，用于放置载物台，并带动载物台在水平面内移动。

具体的，载物台可在载物台运动平台的平面内进行移动，通过移动载物台使工件在载物台运动平台的平面内进行移动。

进一步的，所述引导图像获取系统包括工业相机和工业相机固定平台；

所述工业相机，用于拍摄所述工件的光学图像；

所述工业相机固定平台，用于放置并固定工业相机，使得工业相机位于载物台上方并且工业相机成像平面平行于载物台。

具体的，工业相机固定平台的位置可根据条件自行选取，选取相机固定位置时，应使工业相机位于载物台上方，同时确保载物台位于不同位置时需要进行检测的工件部位都被包含在光学图像区域之中。

具体的，光学图像的大小取决于工业相机与载物台的相对位置，工业相机位置固定后，光学图像区域也随之固定。在选择相机位置时，应确保载物台位于不同位置时，待检测工件部位都被包含在光学图像区域之中，避免提取ROI引导图像时工件待检部位无法被包含在内；因此光学图像范围较大，其包含了各种情况下的ROI引导图像，使用时仅需提取出符合当前情况的ROI引导图像。

光学图像区域包含的范围较大，仅其中一部分区域需要使用，因此需要从中提取ROI区域，提取出的ROI区域中的图像作为引导扫描过程中的ROI引导图像使用。

具体的，所述ROI引导图像为感兴趣区域，即ROI引导图像的选取过程为从光学图像中选取感兴趣的区域，选取过程为在控制器上根据ROI引导图像参数进行选取或在显示器上显示光学图像时，可以在显示器上手动选取；所述ROI引导图像参数包括ROI引导图像的长、宽以及ROI引导图像左上角在光学图像中的位置；

具体的，当初次获取ROI引导图像时，可以在显示器显示的光学图像区域中使用矩形框选出感兴趣区域作为ROI引导图像，控制器根据光学图像和ROI引导图像的位置关系得到ROI引导图像参数，下次直接根据ROI引导图像参数自动获取ROI引导图像。

具体的，如图2所示，光学图像中ROI引导图像的选取示意图。光学图像区域即为工业相机获取的图像对应的区域，载物台区域包含于光学图像区域之中，工件区域包含于载物台区域之中。

以图2中ROI区域示例1和ROI区域示例2为两个ROI引导图像的选取的示例，在使用过程中ROI引导图像可根据需求在光学图像区域内自行选取符合需求的一个区域，因检测系统的目的为对工件进行扫描检测，在扫描检测时将工件待检部位移动到探测器视野中央的需求，故选取ROI引导图像时一般将载物台区域或工件区域包含其中。

具体的，如图3所示，为获取ROI引导图像上待检测点与探测器视野中央的映射关系，首先需要构建ROI引导图像坐标系，所述ROI引导图像坐标系以ROI引导图像的左上角为原点，水平方向为X轴，竖直方向为Y轴。

进一步的，采用如下方式获取所述预设的待检测点与探测器视野中央之间的映射关系：

在ROI引导图像中选取两个标志点(X

将标志点(X

对于ROI引导图像中任一待检测点(X,Y)，得到待检测点与探测器视野中央之间的映射关系为：

其中(X’，Y’)为待检测点(X,Y)的移动矢量。

具体的，在进行标定时，选择的标志点(X

为得到待检测点的移动矢量，需要建立载物台运动坐标系；具体的，控制器根据载物台参数，构建载物台运动坐标系；

为获取ROI引导图像中任一待检测点对应的工件上的待检测点到探测器视野中央的移动矢量，需要对ROI引导图像坐标系以及载物台运动坐标系之间的映射关系进行标定；在进行标定的过程中，需要选择两个标志点，并在对应位置放置标志物。标志点A和标志点B在光学图像坐标系中的坐标为(X

在(X

具体的，当无损检测装置第一次使用、ROI引导图像参数或载物台运动坐标系发生变化时，需要进行ROI引导图像参数的重新设置，重新建立映射关系；如果ROI区域没有变化，仅仅是图像中内容发生变化，例如拍摄了新的工件，则无需重新标定。

实施例2

一种光学图像引导扫描的无损检测方法，如图4所示，包括以下步骤：

对待检测工件进行成像得到工件光学图像；

在工件光学图像上选取含有工件的图像区域作为ROI引导图像；

在ROI引导图像中选择工件上的一点作为待检测点；

基于预设的待检测点与探测器视野中央之间的映射关系得到待检测点的移动矢量；

根据移动矢量控制工件运动系统带动工件运动，使工件上的待检测点移动至探测器视野中央。

进一步的，通过如下方式获取预设的待检测点与探测器视野中央之间的映射关系：

在ROI引导图像中选取两个标志点(X

将标志点(X

对于ROI引导图像中任一待检测点(X,Y)，得到待检测点与探测器视野中央之间的映射关系为：

其中(X’，Y’)为待检测点(X,Y)的移动矢量。

进一步的，所述两个标志点之间的距离大于距离阈值。

进一步的，当系统首次使用或ROI引导图像参数发生变化时，需要进行重新标定ROI引导图像中待检测点与探测器视野中央之间的映射关系，更新映射参数；如果ROI区域没有变化，仅仅是图像中内容发生变化，例如拍摄了新的工件，则无需重新标定。

具体的，在参数设置完成且无需更新的情况下，仅需要进行ROI引导图像上的待检测点扫描过程，即将工件的待检测点移动至探测器视野中央。

与现有技术相比，本实施例提供的一种光学图像引导扫描的无损检测装置及方法，通过建立待检测点与探测器视野中央之间的映射关系得到待检测点的移动矢量；控制器根据移动矢量控制工件运动系统带动工件运动，使得工件上待检测点能够快速、精确移动至探测器视野中央。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。