隨著(zhu)現(xian)代(dai)科學(xue)技術以及復(fu)雜自動控(kong)制系(xi)統和(he)信息(xi)處理與(yu)技術的(de)(de)(de)提高(gao)(gao)，光電檢(jian)測(ce)技術作(zuo)為一(yi)門研(yan)究光與(yu)物質相(xiang)互作(zuo)用發展起(qi)來的(de)(de)(de)新興學(xue)科，已成(cheng)為現(xian)代(dai)信息(xi)科學(xue)的(de)(de)(de)一(yi)個極為重要的(de)(de)(de)組成(cheng)部分。光電檢(jian)測(ce)技術具測(ce)量(liang)精度高(gao)(gao)、速度快、非接觸、頻寬(kuan)與(yu)信息(xi)容量(liang)極大(da)、信息(xi)效率(lv)極高(gao)(gao)、以及自動化程度高(gao)(gao)等突出特點，令(ling)其發展十分迅速，并推動著(zhu)信息(xi)科學(xue)技術的(de)(de)(de)發展。它(ta)將光學(xue)技術與(yu)現(xian)代(dai)電子(zi)技術相(xiang)結合，廣泛應用于工(gong)業(ye)、農(nong)業(ye)、家庭、醫學(xue)、軍事和(he)空間科學(xue)技術等領域。

無(wu)損檢測技(ji)術(shu)是隨著高科技(ji)發(fa)展應運(yun)而(er)生的一門新技(ji)術(shu),該技(ji)術(shu)(shu)不同于傳統(tong)的(de)物理化(hua)學(xue)(xue)分(fen)析(xi)方(fang)法(fa)(fa)，它主要(yao)運用(yong)物理學(xue)(xue)方(fang)法(fa)(fa)如光(guang)學(xue)(xue)、電學(xue)(xue)和聲學(xue)(xue)等手段對產(chan)品(pin)進行分(fen)析(xi)，且不破壞樣(yang)(yang)品(pin)，在獲取(qu)了樣(yang)(yang)品(pin)信(xin)息時保證了樣(yang)(yang)品(pin)的(de)完整性，無損(sun)(sun)檢(jian)測技(ji)術(shu)(shu)檢(jian)測速度較傳統(tong)的(de)物理化(hua)學(xue)(xue)方(fang)法(fa)(fa)迅(xun)速，又能有效地判(pan)斷出從外觀無法(fa)(fa)得出的(de)樣(yang)(yang)品(pin)內部品(pin)質信(xin)息。隨著計算機技(ji)術(shu)(shu)的(de)迅(xun)速發(fa)展，帶動(dong)了化(hua)學(xue)(xue)計量學(xue)(xue)的(de)發(fa)展，極大地促進了無損(sun)(sun)檢(jian)測技(ji)術(shu)(shu)在工農業生(sheng)產(chan)中的(de)廣泛應(ying)用(yong)。

光(guang)(guang)電(dian)檢(jian)(jian)測技(ji)術也是一種非接觸的(de)檢(jian)(jian)測技(ji)術，它(ta)的(de)實施過(guo)程也不會(hui)對樣(yang)品造成傷害，能(neng)夠很好的(de)獲取樣(yang)品的(de)信息，所(suo)以(yi)說(shuo)它(ta)也是一種無(wu)損檢(jian)(jian)測技(ji)術。光(guang)(guang)電(dian)檢(jian)(jian)測技(ji)術在(zai)機器零部件的(de)探傷方面得到(dao)了廣泛的(de)應用，在(zai)機械零部件的(de)無(wu)損檢(jian)(jian)測中常用的(de)光(guang)(guang)電(dian)檢(jian)(jian)測技(ji)術有紅外成像技(ji)術、機器視覺技(ji)術和(he)X射線無(wu)(wu)損檢(jian)測(ce)技(ji)術，在本(ben)文中將對這幾種技(ji)術以及他們在無(wu)(wu)損檢(jian)測(ce)中的(de)應用作詳細的(de)介紹。一、光電(dian)檢(jian)測技(ji)術與無損(sun)檢(jian)測

（一(yi)）光電檢測技術原理

光(guang)(guang)(guang)電(dian)檢測(ce)(ce)技術是光(guang)(guang)(guang)電(dian)信息技術的(de)主要技術之一(yi)，它是以(yi)激光(guang)(guang)(guang)、紅外、光(guang)(guang)(guang)纖等現代光(guang)(guang)(guang)電(dian)子其件作(zuo)為基礎，通(tong)過對被檢測(ce)(ce)物體的(de)光(guang)(guang)(guang)輻射(she)，經光(guang)(guang)(guang)電(dian)檢測(ce)(ce)器接受光(guang)(guang)(guang)輻射(she)并轉換為電(dian)信號，由輸入電(dian)路、放大濾波(bo)等檢測(ce)(ce)電(dian)路提(ti)取(qu)有用(yong)信息，再經模/數(shu)轉換接(jie)口輸入計算機運算處理，最后顯示輸出所需要(yao)的檢測物(wu)理量等參數(shu)。

光(guang)電檢(jian)測技(ji)術(shu)主要包(bao)括光(guang)電變換技(ji)術(shu)、光(guang)信(xin)息獲(huo)取與光(guang)測量技(ji)術(shu)以及(ji)測量信(xin)息的光(guang)電處理(li)技(ji)術(shu)等。主要有如下特點(dian)：

1.精(jing)(jing)度(du)高。激光干涉法測量長度(du)的(de)精(jing)(jing)度(du)可達0.05um/m；用激光測(ce)距法測(ce)量地球與月球之間距離(li)的分(fen)辨力可以達到1m。

2.高速度。光(guang)電檢(jian)測技術以(yi)光(guang)為媒介，而光(guang)的(de)傳播速度非常快，無(wu)疑用光(guang)學方(fang)法獲取和傳遞信息是最快的(de)。

3.距離遠、大量程。光(guang)是最(zui)便于(yu)遠距離傳輸的介質，尤(you)其適用于(yu)遙(yao)控和遙(yao)測，如光(guang)電(dian)跟蹤(zong)等(deng)。

4.非(fei)接觸(chu)測量(liang)。光照到被測物體上可(ke)以認為是沒有測量(liang)力的(de)，因此也無摩(mo)擦，可(ke)以實現(xian)動態測量(liang)，是各種(zhong)測量(liang)方法中效率最高的(de)。

（二）光電檢測技(ji)術的發展趨勢

通過(guo)上面對光電檢(jian)測技術的原理(li)和特點的分析，同(tong)時隨著各(ge)國在技術創新方面的日新月異，光電檢(jian)測技術的發展趨(qu)勢(shi)主要表現在：

向(xiang)高精度(du)方(fang)向(xiang)發(fa)展(zhan)(zhan)：檢(jian)測(ce)精度(du)向(xiang)高精度(du)方(fang)向(xiang)發(fa)展(zhan)(zhan)，納米、亞納米高精度(du)的(de)光(guang)電(dian)檢(jian)測(ce)新(xin)技術是今后(hou)的(de)發(fa)展(zhan)(zhan)熱點(dian)；

向智(zhi)(zhi)能化(hua)方向發(fa)展(zhan)：檢測(ce)系統向智(zhi)(zhi)能化(hua)方向發(fa)展(zhan)，如(ru)光(guang)電跟蹤與光(guang)電掃描測(ce)量技術；

向(xiang)(xiang)數字(zi)化(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)發展：檢測(ce)結果向(xiang)(xiang)數字(zi)化(hua)，實(shi)現光電測(ce)量與(yu)光電控制(zhi)一體化(hua)方(fang)向(xiang)(xiang)發展；

向多元(yuan)化方向發(fa)展：光電(dian)檢測儀器的(de)檢測功能向綜合性(xing)、多參數、多維(wei)測量等(deng)多元(yuan)化方向發(fa)展，并向人們無法(fa)觸(chu)及(ji)的(de)領(ling)域發(fa)展，如微空間三維(wei)測量技(ji)術(shu)和大(da)空間三維(wei)測量技(ji)術(shu)；

向(xiang)微型化(hua)方向(xiang)發(fa)展(zhan)：光(guang)電檢測(ce)儀器所用(yong)電子元件及(ji)電路向(xiang)集成化(hua)方向(xiang)發(fa)展(zhan)，光(guang)電檢測(ce)系(xi)統朝著小型、快速的微型光(guang)機電檢測(ce)系(xi)統發(fa)展(zhan)；

向(xiang)自(zi)動(dong)化(hua)方(fang)向(xiang)發展(zhan)：檢測(ce)技術向(xiang)自(zi)動(dong)化(hua)、非接觸、快速在線測(ce)量(liang)方(fang)向(xiang)發展(zhan)，檢測(ce)狀態向(xiang)動(dong)態測(ce)量(liang)方(fang)向(xiang)發展(zhan)。

光電檢測技(ji)術的發展趨(qu)勢是(shi)與科(ke)技(ji)的整(zheng)體(ti)發展趨(qu)勢相適應的，還(huan)有一些是(shi)自己(ji)所特有的，整(zheng)體(ti)上來說，是(shi)想著高(gao)精度(du)、高(gao)速度(du)方向發展。

（三）無損檢測技術概述

無損檢測NDT（Non-destructive testing），就是利用(yong)聲、光、磁(ci)和電等特性，在不(bu)(bu)損害(hai)或(huo)不(bu)(bu)影響被檢對(dui)(dui)象(xiang)使(shi)用(yong)性能的前提下，檢測被檢對(dui)(dui)象(xiang)中是否(fou)在缺陷(xian)或(huo)不(bu)(bu)均勻性，給出缺陷(xian)的大小、位置、性質(zhi)和數量的所有技術(shu)手(shou)段的總(zong)稱(cheng)。NDT是(shi)指對材料(liao)或(huo)(huo)工件實施一種不(bu)損(sun)害信息，進而判定被檢對象所處技(ji)術狀態，如合格與否、剩(sheng)余(yu)壽(shou)命等或(huo)(huo)不(bu)影響(xiang)其未來使用性能(neng)或(huo)(huo)用途的檢測(ce)手段。

通過使用(yong)NDT，能(neng)(neng)發現材料或(huo)工件內部(bu)和表(biao)面所存在的(de)缺陷，能(neng)(neng)測(ce)量(liang)工件的(de)幾何特征和尺寸(cun)，能(neng)(neng)測(ce)量(liang)材料或(huo)工件的(de)內部(bu)組成、結(jie)構、物(wu)理(li)性能(neng)(neng)和狀態等。無(wu)損(sun)(sun)(sun)檢(jian)測(ce)方法(fa)可以分為常規(gui)無(wu)損(sun)(sun)(sun)檢(jian)測(ce)方法(fa)和非常規(gui)無(wu)損(sun)(sun)(sun)檢(jian)測(ce)方法(fa)。常規(gui)無(wu)損(sun)(sun)(sun)檢(jian)測(ce)方法(fa)有超聲檢(jian)測(ce)Uitrasonic Testing，射線(xian)檢測 Radiographic Testing，磁粉檢測 Magnetic particle Testing，滲透檢測 Penetrant Testing，渦(wo)流檢測 Eddy current Testing；非常規無損檢(jian)測技術有聲發(fa)射(she) Acoustic Emission，泄露檢測 Leak Testing，光全(quan)息照相 Optical Holography，紅(hong)外熱成像(xiang)，微波(bo)檢測 Microwave Testing。

隨著(zhu)這些年的(de)飛速發(fa)展，無(wu)(wu)損檢測(ce)(ce)(ce)技術逐(zhu)漸由定性檢測(ce)(ce)(ce)向定量檢測(ce)(ce)(ce)方(fang)向發(fa)展，在檢測(ce)(ce)(ce)過程中，不僅要(yao)探(tan)測(ce)(ce)(ce)出(chu)缺陷的(de)有無(wu)(wu)及(ji)位置，還要(yao)測(ce)(ce)(ce)定出(chu)缺陷的(de)類型、尺寸(cun)、形狀和取向。

通過(guo)上(shang)面的(de)(de)(de)(de)分析(xi)，可以發現光電(dian)檢(jian)測(ce)技術和無損(sun)檢(jian)測(ce)技術的(de)(de)(de)(de)本(ben)質(zhi)都是通過(guo)傳感(gan)器(qi)(qi)獲取物(wu)件的(de)(de)(de)(de)狀態(tai)信(xin)息。通過(guo)傳感(gan)器(qi)(qi)檢(jian)測(ce)到(dao)(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)電(dian)信(xin)號，經過(guo)后(hou)續(xu)的(de)(de)(de)(de)處理，從(cong)而得(de)到(dao)(dao)(dao)物(wu)件的(de)(de)(de)(de)狀態(tai)信(xin)息，確定(ding)物(wu)件的(de)(de)(de)(de)運行(xing)狀態(tai)。從(cong)這個層面上(shang)判(pan)斷，二者應該有很大的(de)(de)(de)(de)交集，事實也是這樣(yang)的(de)(de)(de)(de)，光電(dian)檢(jian)測(ce)技術在無損(sun)檢(jian)測(ce)領(ling)域(yu)得(de)到(dao)(dao)(dao)了廣泛的(de)(de)(de)(de)應用，主要(yao)包括紅外成像技術、機(ji)器(qi)(qi)視覺技術和X射(she)線等技(ji)術。

二、紅外成像無損檢測技術

（一）紅外成像原理

紅外線(xian)是介(jie)于可見光和微波(bo)之間(jian)的電磁(ci)波(bo)，它的波(bo)長范圍在0.77-1000um，頻率為。

在自然界中,任何高(gao)于(yu)絕對(dui)溫度的物(wu)體都是紅(hong)外輻(fu)射源，具有輻(fu)射現(xian)象。斯蒂芬-玻(bo)爾茲曼(man)定律(lv)告訴我們，發射(she)的紅外線強(qiang)度為(wei)：

其中是灰體發射(she)系(xi)數，為斯蒂(di)芬-玻爾茲曼常(chang)數，T是物體的(de)絕(jue)對溫度。

紅外無損(sun)檢測(ce)是(shi)測(ce)量(liang)通(tong)過(guo)物(wu)體(ti)的(de)熱量(liang)和熱流的(de)傳(chuan)遞，當物(wu)體(ti)內(nei)部(bu)存在(zai)裂縫或(huo)其它缺陷(xian)時，它將改變(bian)物(wu)體(ti)的(de)熱傳(chuan)導，使物(wu)體(ti)表(biao)面(mian)溫度分布出(chu)現差異(yi)或(huo)不均勻變(bian)化，利用(yong)這些差異(yi)或(huo)不均勻的(de)變(bian)化圖像，可直觀地(di)查出(chu)物(wu)體(ti)的(de)缺陷(xian)位置。當然(ran)具體(ti)的(de)熱量(liang)輸入(ru)方式會有多種(zhong)。圖2.2說明了熱(re)量在(zai)在(zai)無(wu)缺陷和(he)有(you)缺陷物體中(zhong)的分布情(qing)況。

通(tong)過圖(tu)2.2可(ke)以(yi)發現，當物(wu)(wu)(wu)體(ti)中存(cun)在(zai)缺陷時，熱量(liang)穿過物(wu)(wu)(wu)體(ti)的(de)(de)量(liang)和被物(wu)(wu)(wu)體(ti)反(fan)射的(de)(de)量(liang)都(dou)不再是均勻分布(bu)的(de)(de)，而從被測(ce)物(wu)(wu)(wu)某一點輻射的(de)(de)紅(hong)外人射垂(chui)直(zhi)和水(shui)(shui)平(ping)的(de)(de)光學掃(sao)(sao)描鏡(jing)上，通(tong)過垂(chui)直(zhi)及(ji)水(shui)(shui)平(ping)掃(sao)(sao)描鏡(jing)聚集到紅(hong)外線探測(ce)器(qi)上，把紅(hong)外線能量(liang)信號(hao)轉換(huan)成電信號(hao)，經(jing)過放(fang)大器(qi)放(fang)大及(ji)信號(hao)處理器(qi)處理。經(jing)過處理的(de)(de)信號(hao)反(fan)映(ying)出(chu)被測(ce)體(ti)表面溫(wen)度(du)場的(de)(de)分布(bu)的(de)(de)紅(hong)外圖(tu)像(xiang)信號(hao)，這個紅(hong)外圖(tu)像(xiang)可(ke)以(yi)直(zhi)接反(fan)映(ying)被測(ce)物(wu)(wu)(wu)體(ti)是否存(cun)在(zai)質量(liang)缺陷等問題。

紅外成(cheng)像技術通常用于檢測(ce)(ce)金(jin)屬或非(fei)金(jin)屬材料質量、探測(ce)(ce)內(nei)部(bu)缺陷，尤其是對(dui)焊接缺陷的檢測(ce)(ce)，存在其他檢測(ce)(ce)方法無法比(bi)擬的優點。

（二）焊接(jie)缺陷的檢測

機械(xie)設備中，有些金屬(shu)結構件由于(yu)焊(han)接(jie)等原因質(zhi)量(liang)不合格(ge)，從(cong)而影響(xiang)了(le)機械(xie)強度和使用壽(shou)命，甚至釀(niang)成(cheng)事故(gu)。對焊(han)口缺陷的(de)檢測，是保證焊(han)接(jie)質(zhi)量(liang)的(de)關鍵，但焊(han)口表面(mian)(mian)起(qi)伏不平，采用射(she)線、超(chao)聲波(bo)、渦(wo)流等方(fang)法都難于(yu)發(fa)現內部的(de)缺陷；而紅外熱成(cheng)像技術不受物體表面(mian)(mian)形狀的(de)限制，能快速、準確(que)地檢測出焊(han)接(jie)區的(de)各種缺陷。具體的(de)原理(li)已經(jing)在前面(mian)(mian)進行(xing)了(le)詳細的(de)論述(shu)，只是這里的(de)熱源采用的(de)電流發(fa)熱。實際的(de)焊(han)接(jie)區剖視圖如圖2.3所示，（a）焊接區無(wu)缺(que)陷，（b）焊(han)接(jie)區(qu)有缺陷(xian)。若將(jiang)(jiang)一(yi)交(jiao)流(liu)(liu)電(dian)壓加在焊(han)接(jie)區(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩端，在焊(han)口上(shang)會(hui)有交(jiao)流(liu)(liu)電(dian)通(tong)(tong)過，由(you)于電(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)集(ji)膚效應，靠近表面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)流(liu)(liu)會(hui)比下層大。由(you)于電(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用，焊(han)口將(jiang)(jiang)產生一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱量(liang)，熱量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大小正比于材料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)阻(zu)率和(he)電(dian)流(liu)(liu)密(mi)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平方。在沒(mei)有缺陷(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)區(qu)內，電(dian)流(liu)(liu)分(fen)布是均勻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，各(ge)處產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱量(liang)大致相等，焊(han)接(jie)區(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)溫(wen)度分(fen)布是均勻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。而(er)存(cun)在缺陷(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)區(qu)，由(you)于缺陷(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)阻(zu)很(hen)大，使這一(yi)區(qu)域損(sun)耗增(zeng)加，溫(wen)度升高。通(tong)(tong)過紅(hong)外成像設備，可以很(hen)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)得(de)到紅(hong)外圖像，從而(er)準確地判斷熱點，進而(er)斷定(ding)存(cun)在的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)缺陷(xian)。

在檢(jian)測焊接缺陷時通常采(cai)用交流電加熱(re)，這樣(yang)做的(de)(de)好處是可以通過(guo)改變電源的(de)(de)頻(pin)率(lv)來控制電流的(de)(de)透入深度(du)。低(di)頻(pin)電流透入較深，對發現內(nei)部缺陷有利；高(gao)頻(pin)電流集(ji)膚(fu)效應強，表面(mian)溫度(du)特性比較明顯。

三、機器視覺技術與無損檢測

（一）機器(qi)視覺技術概(gai)述

機(ji)器視覺是(shi)就是(shi)用機(ji)器代替(ti)人(ren)眼來(lai)(lai)做測量和判(pan)斷，它在半導體生(sheng)產(chan)、汽(qi)車制造(zao)、醫藥包裝等(deng)工業生(sheng)產(chan)過程中得(de)(de)到(dao)了廣泛應用。在機(ji)器視覺系統(tong)中，機(ji)器視覺產(chan)品將被攝取目標(biao)轉換(huan)成圖(tu)像(xiang)信(xin)號(hao)，傳輸給圖(tu)像(xiang)處理系統(tong)，根據像(xiang)素分布和亮度(du)、顏色等(deng)信(xin)息，轉變(bian)成數字(zi)化(hua)信(xin)號(hao)，圖(tu)像(xiang)系統(tong)對(dui)這些(xie)信(xin)號(hao)進行各種運算(suan)來(lai)(lai)抽取目標(biao)特(te)征，從(cong)而得(de)(de)到(dao)感興趣的目標(biao)信(xin)息。

人(ren)眼視覺系統(tong)的(de)組成如(ru)圖(tu)3.1所(suo)示。機(ji)(ji)器(qi)視(shi)覺(jue)系(xi)統(tong)(tong)與人眼視(shi)覺(jue)系(xi)統(tong)(tong)的原(yuan)理(li)相類似(si)，也由(you)信號采集、信號傳輸、信號處理(li)等(deng)部分組(zu)成，由(you)于機(ji)(ji)器(qi)視(shi)覺(jue)系(xi)統(tong)(tong)通常(chang)在工業中得到應用，所(suo)以在工業機(ji)(ji)器(qi)視(shi)覺(jue)系(xi)統(tong)(tong)中，通常(chang)會包含一個執行機(ji)(ji)構，可以得到常(chang)用的機(ji)(ji)器(qi)視(shi)覺(jue)系(xi)統(tong)(tong)組(zu)成如圖3.2所示。

機器視(shi)覺系統最重要的(de)(de)一(yi)個部(bu)分是(shi)圖(tu)(tu)像(xiang)處(chu)理(li)與決策模塊，從邏(luo)輯上可分為三階段(duan)：圖(tu)(tu)像(xiang)的(de)(de)預處(chu)理(li)、特征提(ti)取、模式識別和理(li)解(jie)。圖(tu)(tu)像(xiang)的(de)(de)預處(chu)理(li)是(shi)將由成像(xiang)設備(bei)獲得的(de)(de)低質量數字(zi)圖(tu)(tu)像(xiang)(反(fan)差(cha)小(xiao)、模糊(hu)、變形等)經過(guo)噪聲過(guo)濾、 平(ping)滑處理、 圖像(xiang)(xiang)增強等處理變成易于進行(xing)特(te)征提取(qu)(qu)等后續操(cao)作的過(guo)程(cheng)。圖像(xiang)(xiang)特(te)征提取(qu)(qu)就是從(cong)經過(guo)底層處理的圖像(xiang)(xiang)中提取(qu)(qu)有利于圖像(xiang)(xiang)識別和理解的主要(yao)特(te)征量(liang)，用有限的特(te)征來描述原(yuan)始圖像(xiang)(xiang)中的目(mu)標, 圖像(xiang)的特征(zheng)包括形(xing)(xing)狀特征(zheng)、紋(wen)理(li)(li)特征(zheng)、結(jie)構特征(zheng)、顏色特征(zheng)和(he)分(fen)形(xing)(xing)特征(zheng)等。特征(zheng)提(ti)取主(zhu)要方法有區域分(fen)割、邊緣檢(jian)測和(he)紋(wen)理(li)(li)分(fen)析等。

（二）機器視覺技術在鋼(gang)板缺陷監測中的應用

機器(qi)視覺技術應用于鋼板表面缺陷的在線(xian)無損檢測起源于80年代初。進入90 年代(dai)后，基于線陣CCD器(qi)件(jian)的機器(qi)視(shi)覺技術無疑已(yi)成為(wei)鋼(gang)板(ban)表(biao)面缺(que)陷在線檢測的主流技術，其應用研(yan)究工作方興未艾(ai)。

圖3.3是一個實際的(de)鋼(gang)板表面機器視覺(jue)檢(jian)測系(xi)(xi)統(tong)的(de)結構框圖，也是目前應(ying)用比較廣泛的(de)鋼(gang)板缺陷檢(jian)測系(xi)(xi)統(tong)，主要包括光源及圖像傳感器子(zi)(zi)(zi)系(xi)(xi)統(tong)、數字(zi)信(xin)號預處理子(zi)(zi)(zi)系(xi)(xi)統(tong)、缺陷自動分(fen)類子(zi)(zi)(zi)系(xi)(xi)統(tong)、圖形(xing)顯(xian)示子(zi)(zi)(zi)系(xi)(xi)統(tong)、質量分(fen)析數據(ju)統(tong)計(ji)與數據(ju)庫管(guan)理子(zi)(zi)(zi)系(xi)(xi)統(tong)、人機接(jie)口管(guan)理子(zi)(zi)(zi)系(xi)(xi)統(tong)等。具體的(de)實現(xian)過程中有(you)如下特點：

1.采用標(biao)準(zhun)數字CCD攝像機及照明光源部(bu)件,并在具體技術指標的選擇(ze)上留有余量。目前(qian)，普遍采用像素為2 048～4 096的線陣CCD傳感單元，照明光源根(gen)據具(ju)體待檢鋼板的表面形態，可(ke)采(cai)用高強(qiang)度熒(ying)光燈(deng)、陣列鎢燈(deng)或光纖光源等。

2.通過采用標(biao)準化總(zong)線結構和模塊化設計技術，使(shi)系(xi)統硬件結構通用、功能靈活(huo)、運(yun)行(xing)穩定可靠、改進和升級十分方便(bian)。

3.低層視覺計算任務如平滑、增強、分割和描述等交由(you)專用處理部件完成，目前的研(yan)究趨(qu)勢是采用高速 DSP器件作為處理(li)部件，來完成(cheng)圖像的簡單處理(li)。

4.人們(men)嘗試了各(ge)種基于符號系(xi)統(tong)模仿人類智能的傳統(tong)人工智能方法(如機器(qi)學習)和從生物系(xi)統底層模擬智能的(de)方法(fa)，以(yi)解(jie)決復(fu)雜的(de)鋼板表面缺陷的(de)自(zi)(zi)動分類(lei)和識別問題。但(dan)現有(you)的(de)缺陷自(zi)(zi)動分類(lei)器僅僅對某些具體的(de)應用背景及特定類(lei)型的(de)缺陷顯示出其有(you)效性(xing)。

1、圖像(xiang)傳感器  2、操作員監視器  3、數字信號預處理  4、缺陷自(zi)動分類器   5、圖形(xing)顯示子系統   6、系統主控(kong)模塊    7、數(shu)據分析模塊    8、圖像管(guan)理子系(xi)統(tong)   9、人機(ji)接口部件   10、網(wang)絡接口部件  11、存儲數據庫系統   12、質(zhi)量控制計算機

總體上說(shuo)，鋼(gang)板(ban)表面缺陷機器視覺檢測(ce)系統(tong)是一個典(dian)型(xing)的機器視覺系統(tong)，它收集鋼(gang)板(ban)表面的圖(tu)像(xiang)信(xin)息，通(tong)過(guo)對這些圖(tu)像(xiang)信(xin)息進行處理，提取出(chu)這些圖(tu)像(xiang)中(zhong)包含的具體信(xin)息，通(tong)過(guo)這些具體信(xin)息來(lai)判斷鋼(gang)板(ban)表面的缺陷狀(zhuang)況，這是光電檢測(ce)技術在無損(sun)檢測(ce)中(zhong)又一應用。

四、X射線無(wu)損(sun)檢測

（一）X射線檢測原理

X射線是一種類似于光、熱和無線電(dian)波的(de)電(dian)磁輻射波，它(ta)的(de)特(te)點(dian)是波長短(工業(ye)X射線探傷中常用(yong)的波(bo)長(chang)范圍約(yue)在0.1-0.001 nm之間)。由(you)于輻射(she)物質的波長越(yue)短，它穿透物質的能力也愈(yu)大，所以X射線具有極大(da)的(de)穿透(tou)物質的(de)能力(li)，正是利用這一(yi)特性進行(xing)X射線檢測。

圖4.1是一種(zhong)常見的X射線檢測系統的系統構造圖，X射(she)線照射(she)到物件上，由于它有極強的穿(chuan)透(tou)能(neng)力，所以(yi)在下(xia)方的探測器可(ke)以(yi)檢(jian)測到穿(chuan)過物件的X射線，通常會形成一(yi)幅圖像(xiang)(xiang)，其圖像(xiang)(xiang)灰度(du)值(zhi)與材料、厚度(du)和(he)內部結(jie)構密切相關。正(zheng)是(shi)由于(yu)通過圖像(xiang)(xiang)分析可以得到缺(que)陷的具(ju)體(ti)形式(shi)，從而X射線(xian)在物價(jia)的內部探傷中得到了廣泛的應用(yong)。

（二）X射線檢測在鑄件缺陷檢測中的應用

由(you)于(yu)鑄(zhu)造(zao)(zao)方法(fa)具有(you)成本低廉、一次(ci)成形以及(ji)可(ke)以制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)復雜(za)結(jie)構大型件等優點(dian)，被(bei)廣泛應用于(yu)工業(ye)生(sheng)產的(de)眾(zhong)多領域，特別是(shi)(shi)汽車制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)業(ye)。在航空航天制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)業(ye)中，很(hen)多部件也是(shi)(shi)鑄(zhu)件。為保證產品質量及(ji)節(jie)省成本，在生(sheng)產流程的(de)早(zao)期(qi)階段及(ji)時(shi)檢(jian)測(ce)出缺(que)陷是(shi)(shi)很(hen)必要的(de)。無損檢(jian)測(ce)由(you)于(yu)可(ke)避免材料浪費和提高(gao)生(sheng)產效(xiao)率，成為鑄(zhu)件缺(que)陷檢(jian)測(ce)的(de)首(shou)選方法(fa)。到目前(qian)為止，研究最多且比較(jiao)有(you)效(xiao)的(de)方法(fa)包括超聲波探傷法(fa)、X射線透照法(fa)和(he)射線層析攝影(ying)法(fa)。

隨著生產規模的擴大和質量檢測標準的提高，對(dui)射線檢測設備及(ji)相關技術的要(yao)求也越(yue)來越(yue)高。對(dui)于 X 射(she)線檢(jian)測，新的(de)研(yan)究(jiu)重點在于不斷(duan)提高X 射線圖像的獲取(qu)技術(shu)，以及(ji)發展現代(dai)計算(suan)機軟硬件技術(shu)，以使檢測過程在(zai)高速和真(zhen)正(zheng)完(wan)全自動化的模式下進(jin)行。

一種(zhong)常用的X射線(xian)檢測技術在鑄件(jian)缺(que)陷(xian)檢測中的應用是X射線(xian)圖像自動缺陷檢測(ce)系統(tong)。該(gai)系統(tong)由四(si)個部分組成(cheng)：試件支撐系統(tong)；X射線(xian)產(chan)生(sheng)裝置；將X射線 能量(liang)轉換為電信號的傳感器(qi)和圖像處理器(qi)。由于X射(she)線得到的圖(tu)像(xiang)(xiang)的特殊性(xing)(xing)，相(xiang)應的獲取(qu)圖(tu)像(xiang)(xiang)的傳感器也有(you)所不同，主要(yao)有(you)兩種：一種是(shi)基于(yu)非定晶硅或(huo)硒傳感器陣列的平柵格；另一種則是(shi)基于(yu)線性(xing)(xing)二極(ji)管的陣列。

通過(guo)圖4.2中(zhong)(zhong)的圖片，經(jing)過(guo)后續的圖像處理，就可以得到鑄件(jian)中(zhong)(zhong)缺陷(xian)類型、位置和大小。

X射線(xian)檢測系統也(ye)是一(yi)種(zhong)機(ji)器視覺系統，只是成(cheng)(cheng)像的(de)方式發生了改變，不再是通過簡單的(de)光學成(cheng)(cheng)像來獲取缺陷的(de)圖像，而是選(xuan)擇新的(de)成(cheng)(cheng)像方式，讓一(yi)些(xie)隱藏在物件內部的(de)缺陷也(ye)暴露出來。