高頻X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)系統(tǒng)
技 術(shù) 方 案
高頻X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)方案
一、設(shè)備基本說(shuō)明
X射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)主要是由高頻固定式X射線探傷機(jī)、高分辨率工業(yè)電視系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)、機(jī)械電氣系統(tǒng)、射線防護(hù)系統(tǒng)五部分組成的高科技產(chǎn)品。它主要是依靠X射線可以穿透物體，并可以儲(chǔ)存影像的特性，進(jìn)而對(duì)物體內(nèi)部進(jìn)行無(wú)損評(píng)價(jià)，是進(jìn)行產(chǎn)品研究、失效分析、高可靠篩選、質(zhì)量評(píng)價(jià)、改進(jìn)工藝等工作的有效手段。
該系統(tǒng)X射線探傷機(jī)高壓部分采用高頻高壓發(fā)生器，它具有電壓范圍寬（0-225kV）、波紋小、體積小、重量輕、故障率低等優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)X射線探傷、工業(yè)CT、安全檢測(cè)、質(zhì)量控制等方面得到了廣泛應(yīng)用。高頻技術(shù)，提供給球管的高壓和射線管電流具有非常高的精度和穩(wěn)定性。高頻技術(shù)縮短了開(kāi)關(guān)時(shí)間，有助于縮短檢測(cè)周期提高工作效率。
高分辨率工業(yè)電視系統(tǒng)主要采用日本TOSHIBA、美國(guó)UNIQ以及日本COMPUTAR的組合，成像效果清晰。
計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)是我公司獨(dú)立自主研制開(kāi)發(fā)的、是迄今為止國(guó)內(nèi)同行業(yè)技術(shù)水平最高的同類產(chǎn)品。主要特點(diǎn)是可以根據(jù)不同行業(yè)用戶的需求，編程不同的應(yīng)用界面及圖像處理程序，利用高性能的編程技術(shù)，使操作界面簡(jiǎn)單易懂，最大限度的減少操作步驟，最快速度的達(dá)到操作人員的最終需求。
機(jī)械傳動(dòng)采用電動(dòng)控制、無(wú)極變速，電氣控制采用國(guó)際上流行的鋼琴式多功能操作臺(tái)，將本系統(tǒng)中的X射線機(jī)控制、工業(yè)電視監(jiān)視、機(jī)械操作等集中到一起，操作簡(jiǎn)單、方便。
該系統(tǒng)的自動(dòng)化程度高, 檢測(cè)速度快，極大地提高了射線探傷的效率，降低了檢驗(yàn)成本，檢測(cè)數(shù)據(jù)易于保存和查詢等優(yōu)點(diǎn)，其實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)效果更是傳統(tǒng)拍片法所不及的，多年來(lái)該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于航空航天、軍工兵器、石油化工、壓力容器、汽車造船、鍋爐焊管、耐火材料、各種鑄件、陶瓷行業(yè)等諸多行業(yè)的無(wú)損檢測(cè)中。
由于多年來(lái)在國(guó)家X射線實(shí)時(shí)成像應(yīng)用技術(shù)方面所取得的多項(xiàng)成就，2004年被確定為國(guó)家X射線實(shí)時(shí)成像檢測(cè)系統(tǒng)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程基地。
二、系統(tǒng)適用范圍及主要技術(shù)參數(shù)
1．主要用途：檢測(cè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)（汽油）缸蓋等鋁鑄件內(nèi)部缺陷，如：內(nèi)部疏松、縮孔、氣孔、冷隔、沙眼、夾渣、裂縫等缺陷。
工件尺寸約400mm×300mm×160mm(長(zhǎng)×寬×高).
2．X射線探傷機(jī)容量：225KV，2.8mA
3．X射線探傷機(jī)頻率：40KHz
4．最大穿透能力(Al)：110mm(實(shí)時(shí)成像狀態(tài)下)
5．冷卻方式：油冷(循環(huán)制冷)，具有流量、溫度設(shè)定、顯示、保護(hù)等功能。
6．高分辨率工業(yè)電視系統(tǒng)(9"，數(shù)字成像)
7．系統(tǒng)靈敏度：動(dòng)態(tài)靈敏度優(yōu)于2.6～3.0％，靜態(tài)靈敏度優(yōu)于1.5％～1.9％。
8．系統(tǒng)分辨率：20～26LP/cm
三、設(shè)備基本配置及構(gòu)成明細(xì)
(一) X射線探傷機(jī)主要配置
1．金屬陶瓷X射線管 NDI225/20 1支 美國(guó)瓦里安
2．高壓電纜 225KV5m 1根 美國(guó)瓦里安
3．高頻高壓發(fā)生器
H225 1臺(tái) 奧龍射線
4．觸摸式控制器
T7000型
1臺(tái) 奧龍射線
5．水冷卻器
ZLB-4型
1臺(tái) 奧龍射線
6．低壓連接電纜等附件 1套 國(guó)產(chǎn)
7．設(shè)備專用備件 1 套 國(guó)產(chǎn)
(二) 高分辨率工業(yè)電視系統(tǒng)主要配置
1．圖像增強(qiáng)器 E5830HD 9寸 1臺(tái) 日本東芝
2．高分辨率CCD攝像機(jī) 1臺(tái) 美國(guó)UNIQ
3．三可變電光學(xué)鏡頭 1臺(tái) 日本COMPUTAR
4．高分辨率主監(jiān)視器 17 寸 1臺(tái) 加顯
5．?dāng)?shù)字轉(zhuǎn)換盒 DA-09 1臺(tái) 奧龍射線
6．光學(xué)串連系統(tǒng) 1套 進(jìn)口組合
7. 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng) 1套 品牌配置
8．視頻電纜等 1套 奧龍射線
9．準(zhǔn)直儀 1套 奧龍射線
(三)計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)主要配置
1．計(jì)算機(jī) 1臺(tái) 品牌機(jī)
2．圖像卡
1塊 加拿大進(jìn)口
3．打印機(jī)
1臺(tái) 佳能
4．刻錄機(jī) 1臺(tái) 華碩
5．系統(tǒng)軟件
1套 奧龍射線
(四)檢測(cè)平臺(tái)及控制系統(tǒng)
1．檢測(cè)平臺(tái)
1套 奧龍射線
2．鋼琴式多功能集成操作臺(tái) 1套 奧龍射線
(五)射線防護(hù)系統(tǒng)
1．鉛房 1套 奧龍射線
四、設(shè)備主要技術(shù)指標(biāo)
(一)X射線探傷機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
1．X射線管：美國(guó)VARIAN生產(chǎn)的型號(hào)為NDI225/20的雙小焦點(diǎn)金屬陶瓷管,主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)如下：
⑴最大管電壓：225KV
⑵額定功率：640W/640W
⑶焦點(diǎn)尺寸：d=0.4mm(小焦點(diǎn))
⑷燈絲電流：4.1A/4.1A
⑸燈絲電壓：4.2V/4.2V
⑹固有過(guò)濾：3.0mm Be
⑺靶材：W
⑻靶角：11°
⑼射線輻射角：40°×30°
⑽最大漏射線劑量：5mSv/h
⑾冷卻介質(zhì)：水
⑿冷卻介質(zhì)最小流量：4L/min
⒀冷卻介質(zhì)流入溫度(最大)：50℃
⒁重量：11Kg
⒂高壓電纜接口類型：R24
2．整機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
管電壓：20～225KV，連續(xù)可調(diào)，精度±1％，步長(zhǎng)1KV；
管電流：0～2.8mA
冷卻方式：陽(yáng)極強(qiáng)迫水冷卻 水流量：＞4L/min
最大穿透能力(Al)：110mm （實(shí)時(shí)成像狀態(tài)下）
3．高壓電纜
 主要參數(shù)：
標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷：160KV
長(zhǎng) 度： 5米
高壓電纜與高壓發(fā)生器插座、射線管頭
之間配合良好、可靠，燈絲接點(diǎn)良好、可靠，
無(wú)接觸不良的情況。
4．高頻高壓發(fā)生器
⑴輸入
電壓：220VAC±10％ 頻率：50Hz±2%
輸入功率：≥5KW
⑵輸出
輸出電壓：40KV～450KV KV調(diào)節(jié)精度：0.1KV
輸出電流：30mA 調(diào)節(jié)精度：0.01mA
頻率：40KHz
工作周期：連續(xù)工作
⑶工作溫度：-5～40℃ 工作濕度：≤80％
⑷絕緣方式：油絕緣
⑸高壓接口:R24
5．觸摸式控制器
◆ 中文界面、漢字操作系統(tǒng)，保證操作無(wú)誤。
◆ 5.7寸大屏幕觸摸屏顯示，中文操控。
◆ 德國(guó)西門子PLC控制器，編程控制方便、快捷。
◆ 控制器顯示屏以數(shù)字顯示方式顯示當(dāng)前工作值。
◆ 顯示屏顯示各功能參數(shù)連鎖診斷結(jié)果。
◆ 設(shè)備工作中高壓開(kāi)啟和斷開(kāi)時(shí)，具備以聲、光兩種信號(hào)同時(shí)報(bào)警的功能。
◆ 在水、電等條件不符合要求或誤操作情況下，控制器具有安全連鎖保護(hù)和報(bào)警功能。
◆ 控制器具有自動(dòng)預(yù)熱和自動(dòng)訓(xùn)機(jī)功能。
◆ 可對(duì)設(shè)備進(jìn)行智能化自動(dòng)訓(xùn)練，確保射線管的真空度。工作電壓受制于訓(xùn)機(jī)電壓。
◆ 預(yù)置管電壓和管電流的功能，
◆ 具有手動(dòng)、自動(dòng)操作選擇。
◆ 管電壓、管電流、時(shí)間預(yù)置、
◆ （大、小）焦點(diǎn)選擇（拍片、實(shí)時(shí)成像）。
◆ 各種連鎖保護(hù)，安全可靠。
◆ 高壓累計(jì)計(jì)時(shí)。
◆ 透照故障記憶、圖形、聲音、報(bào)警提示。
◆ 采用優(yōu)質(zhì)的、先進(jìn)的電子器件，具有多種保護(hù)功能的設(shè)置和系統(tǒng)抗干擾能力，并有故障診斷顯示。
◆ 新的KV預(yù)值系統(tǒng)，使操作者可在預(yù)先給定的KV值和mA值下工作，預(yù)值連續(xù)可調(diào)。：
◆ 控制指令的發(fā)送：如高壓開(kāi)、關(guān)等。
◆ 自動(dòng)訓(xùn)練控制：可識(shí)別該機(jī)是否應(yīng)執(zhí)行訓(xùn)練程序，也可以使用機(jī)器內(nèi)部的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，取消自動(dòng)訓(xùn)練功能。最大訓(xùn)機(jī)時(shí)間單元為12分鐘。
◆ 識(shí)別故障自動(dòng)保護(hù)：如設(shè)備出現(xiàn)▲無(wú)電流▲過(guò)電流▲欠電流▲過(guò)電壓▲欠電壓▲冷卻▲流量保護(hù)▲溫度保護(hù)▲鉛門互鎖等自動(dòng)保護(hù)功能。
◆ 具備定時(shí)不定時(shí)功能，0～99min也可設(shè)為不計(jì)時(shí)狀態(tài)。
◆ 具有X光管管電流、管電壓上限閾值軟硬件設(shè)定保護(hù)功能。
簡(jiǎn)述：控制器是采用以德國(guó)西門子公司的PLC為核心，采用優(yōu)質(zhì)的、先進(jìn)的電子器件，具有多種保護(hù)功能的設(shè)置和系統(tǒng)抗干擾能力、故障率低，并有故障診斷顯示，圖形及中文顯示故障，故障自動(dòng)保護(hù)等特點(diǎn)。使操作者操作更簡(jiǎn)單、安全、方便。維修方便、快捷等特點(diǎn)。
6．水冷卻器(ZLB-4型)
冷卻系統(tǒng)采用進(jìn)口壓縮機(jī)強(qiáng)制制冷，選用高性能加壓泵，流量傳感器，水箱加保溫層，系統(tǒng)封閉內(nèi)部循環(huán)，具有水位外顯示及氟里昂壓力外顯示功能，使X光管管體溫度不超過(guò)40℃，在設(shè)備連續(xù)工作條件下，壓縮機(jī)確保正常運(yùn)轉(zhuǎn)。冷卻系統(tǒng)內(nèi)設(shè)水流量繼電器保護(hù)開(kāi)關(guān)及水溫設(shè)定及保護(hù)開(kāi)關(guān)。
(二)高分辨率工業(yè)電視系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)
1．9″三視野E5830HD型圖像增強(qiáng)器
主要參數(shù)：
有效視場(chǎng)：215mm
160mm 120mm
分辨率：52Lp/cm
58Lp/cm 68Lp/cm
對(duì)比度：30:1
2．高分辨率CCD攝像機(jī)(美國(guó)優(yōu)尼克)及主監(jiān)視器(特殊定做)壹套
主要參數(shù)：1024×1024像素級(jí)CCD攝像機(jī)，1/2英寸。
高分辨率黑白監(jiān)視器17英寸，水平分辨率：1249線。
 DA-09型數(shù)字控制盒 1個(gè)
3．遠(yuǎn)程線控三可變鏡頭光學(xué)系統(tǒng)(進(jìn)口組合)
在操作室內(nèi)對(duì)X光CCD攝像頭的光圈、焦距、
后座距等參數(shù)可獨(dú)立電動(dòng)調(diào)節(jié)。
4．現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)
攝像機(jī)主要參數(shù)：掃描制式：625/50 像素：510×492
清晰度：429TVL 1/3英寸CCD
監(jiān)示器主要參數(shù)：掃描制式：625/50 19英寸液晶
(三)計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)
1．系統(tǒng)配置：
計(jì)算機(jī)主機(jī)：品牌工控機(jī)，高分辨率顯卡，320G硬盤，2G內(nèi)存
 CPU：四核
顯示器：19英寸液晶
圖像采集卡：進(jìn)口(加拿大)
刻錄機(jī)：華碩DVD刻錄機(jī)
打印機(jī)：佳能激光打印機(jī)
2．軟件主要功能：
靜態(tài)/動(dòng)態(tài)，電子拍片、點(diǎn)片、正片/負(fù)片、尺寸測(cè)量、視頻存儲(chǔ)、視頻回放、圖片存儲(chǔ)、圖片查詢、圖像放大、縮小，偽彩色、灰度級(jí)變換、圖像打印、用戶管理、參數(shù)設(shè)定、退出系統(tǒng)等；
軟件環(huán)境WindowsXP；
3．圖像處理系統(tǒng)具有如下主要功能：
—— 具有多幅圖像的存儲(chǔ)和調(diào)出功能，圖像可以保存。
——
偽彩色輸出功能
—— 圖像打印功能
—— 圖像放大和縮小及放大鏡功能
—— 電子拍片
—— 灰度顯示功能
—— 對(duì)被測(cè)工件的缺陷幾何測(cè)量功能
—— 窗口窗位技術(shù)
—— 邊緣增強(qiáng)及負(fù)像功能
—— 平均降噪(多幀選擇)
—— 在靜態(tài)單幅圖像狀態(tài)下，可實(shí)現(xiàn)測(cè)量工件缺陷及打印統(tǒng)計(jì)工作。
4．圖像存儲(chǔ)方式：本地硬盤、DVD刻錄光盤。
(四)檢測(cè)平臺(tái)及控制系統(tǒng)
1．檢測(cè)平臺(tái)：
該系統(tǒng)采用五軸運(yùn)動(dòng)方式，即：檢測(cè)平臺(tái)可進(jìn)行前后、左右、縱向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，
C型臂(用于聯(lián)接X射線管和圖像
增強(qiáng)器)可進(jìn)行上下、橫向傾斜擺動(dòng)等
運(yùn)動(dòng)，五軸運(yùn)動(dòng)方式均為電動(dòng)控制。
實(shí)現(xiàn)工件的全方位檢測(cè)。
A.X軸調(diào)節(jié)范圍(左右)：0～ mm
B.Y軸調(diào)節(jié)范圍(上下)：0～ mm
C.Z軸調(diào)節(jié)范圍(前后)：0～ mm
D.圍繞Y軸方向旋轉(zhuǎn)360度，托盤為 mm（工作臺(tái)配有工件夾緊機(jī)構(gòu)）
E.機(jī)械C型臂(擺臂)可擺動(dòng)±15度
F.載重：50KG
2．鋼琴式多功能集成操作臺(tái)
主要功能包括X射線機(jī)控制、工業(yè)電視監(jiān)視、機(jī)械操作等，總電源開(kāi)關(guān)；電壓、電流調(diào)整電位器；升、降壓開(kāi)關(guān)；焦點(diǎn)選擇開(kāi)關(guān)；曝光時(shí)間選擇；曝光時(shí)間顯示；水溫顯示；各種保護(hù)明示及各種選擇明示
輔助控制部分：光柵調(diào)整；攝像機(jī)變焦調(diào)整；攝像機(jī)光圈調(diào)整；視野調(diào)整； 控制系統(tǒng)面板設(shè)計(jì)美觀大方，方便維修，滿足不同視覺(jué)要求，結(jié)構(gòu)牢固。
(五)射線防護(hù)系統(tǒng)(鉛房)
1．鉛房防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)：GBZ117-2006
《工業(yè)X射線探傷衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》。
2．高壓開(kāi)啟時(shí)，防護(hù)室外提供紅光警示信號(hào)，鉛門與射線機(jī)設(shè)有聯(lián)鎖保護(hù)裝置，只要鉛門打開(kāi)，系統(tǒng)立刻停止發(fā)生射線，保證周圍環(huán)境人員的安全。
3．內(nèi)部設(shè)有照明及220V電源插座；
4．鉛房頂部設(shè)有周圍各方向均明顯可見(jiàn)的報(bào)警燈；
5．鉛房尺寸：保證滿足需方現(xiàn)有最大工件檢測(cè)，
6．在X射線機(jī)滿負(fù)荷工作下，X射線的外泄劑量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；
在距離鉛房30cm處，空氣比釋動(dòng)能率≤2.5μGy/h
五、設(shè)備使用環(huán)境條件
1．本機(jī)安裝在試驗(yàn)室和車間的固定處使用，要有良好的X射線防護(hù)設(shè)施。
2．環(huán)境溫度2～40℃
3．環(huán)境相對(duì)濕度：≤85％
4．供電電網(wǎng)：380/220V，三相五線制
標(biāo)準(zhǔn)50Hz，無(wú)污染電源，高頻爐、中頻爐等需要隔離；
單相容量不小于10千伏安
電網(wǎng)波動(dòng)不超過(guò)額定電壓的±10％
5．要有獨(dú)立接地線，阻值不超過(guò)3歐姆，長(zhǎng)度不超過(guò)20米。
六、產(chǎn)品制造、安裝、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)
JB/T7788-1995《工業(yè)X射線探傷機(jī)防護(hù)規(guī)則》
JB/T8764-1998《工業(yè)探傷用X射線管通用技術(shù)條件》
JB/T5453-2004《工業(yè)X射線圖像增強(qiáng)器電視系統(tǒng)技術(shù)條件》
JB/T6221-2004《工業(yè)X射線探傷機(jī)電器通用技術(shù)條件》
JB/T7412-1994《固定式(移動(dòng)式)工業(yè)X射線探傷機(jī)》
GBZ117-2006《工業(yè)X射線探傷放射衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》
JJG40-2001《X射線探傷機(jī)》
GB18871-2002《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》
JB/T9402-1999《工業(yè)X射線探傷機(jī)性能測(cè)試方法》
七、提供的主要技術(shù)資料
1．需方提供的資料
⑴合同簽訂后五日內(nèi)，需方提供場(chǎng)地布局平面圖；
⑵合同簽訂后五日內(nèi)，需方提供檢測(cè)工件的圖紙或者實(shí)物，以便供方進(jìn)行最終的機(jī)械設(shè)計(jì)。
2．供方提供的資料
2.1合同簽定生效后15日內(nèi)，供方提供設(shè)備安裝基礎(chǔ)圖，平面布置圖及X射線防護(hù)室土建條件圖(視具體項(xiàng)目)，包括地基、防護(hù)要求，水電氣的進(jìn)口位置及要求。
2.2發(fā)貨時(shí)，需方提供以下技術(shù)資料給需方：
⑴X射線管原裝資料 1套
⑵圖像增強(qiáng)器原裝資料 1套
⑶高頻高壓發(fā)生器原裝資料
1套
⑷設(shè)備操作使用說(shuō)明書(shū) 2套
包括：X射線機(jī)控制器、冷卻系統(tǒng)、機(jī)械及電氣控制系統(tǒng)等的使用操作、安全規(guī)程和注意事項(xiàng)。
⑸圖像處理軟件備份光盤 1套
⑹設(shè)備出廠時(shí)的檢驗(yàn)證書(shū)、合格證書(shū) 1套
⑺設(shè)備裝箱清單 1套
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