高頻X射線實時成像檢測系統
技 術 方 案
高頻X射線實時成像檢測系統技術方案
一、設備基本說明
X射線實時成像系統主要是由高頻固定式X射線探傷機、高分辨率工業電視系統、計算機圖像處理系統、機械電氣系統、射線防護系統五部分組成的高科技產品。它主要是依靠X射線可以穿透物體，并可以儲存影像的特性，進而對物體內部進行無損評價，是進行產品研究、失效分析、高可靠篩選、質量評價、改進工藝等工作的有效手段。
該系統X射線探傷機高壓部分采用高頻高壓發生器，它具有電壓范圍寬（0-225kV）、波紋小、體積小、重量輕、故障率低等優點。在工業X射線探傷、工業CT、安全檢測、質量控制等方面得到了廣泛應用。高頻技術，提供給球管的高壓和射線管電流具有非常高的精度和穩定性。高頻技術縮短了開關時間，有助于縮短檢測周期提高工作效率。
高分辨率工業電視系統主要采用日本TOSHIBA、美國UNIQ以及日本COMPUTAR的組合，成像效果清晰。
計算機圖像處理系統是我公司獨立自主研制開發的、是迄今為止國內同行業技術水平最高的同類產品。主要特點是可以根據不同行業用戶的需求，編程不同的應用界面及圖像處理程序，利用高性能的編程技術，使操作界面簡單易懂，最大限度的減少操作步驟，最快速度的達到操作人員的最終需求。
機械傳動采用電動控制、無極變速，電氣控制采用國際上流行的鋼琴式多功能操作臺，將本系統中的X射線機控制、工業電視監視、機械操作等集中到一起，操作簡單、方便。
該系統的自動化程度高, 檢測速度快，極大地提高了射線探傷的效率，降低了檢驗成本，檢測數據易于保存和查詢等優點，其實時動態效果更是傳統拍片法所不及的，多年來該系統已成功應用于航空航天、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、陶瓷行業等諸多行業的無損檢測中。
由于多年來在國家X射線實時成像應用技術方面所取得的多項成就，2004年被確定為國家X射線實時成像檢測系統高技術產業化示范工程基地。
二、系統適用范圍及主要技術參數
1．主要用途：檢測汽車發動機（汽油）缸蓋等鋁鑄件內部缺陷，如：內部疏松、縮孔、氣孔、冷隔、沙眼、夾渣、裂縫等缺陷。
工件尺寸約400mm×300mm×160mm(長×寬×高).
2．X射線探傷機容量：225KV，2.8mA
3．X射線探傷機頻率：40KHz
4．最大穿透能力(Al)：110mm(實時成像狀態下)
5．冷卻方式：油冷(循環制冷)，具有流量、溫度設定、顯示、保護等功能。
6．高分辨率工業電視系統(9"，數字成像)
7．系統靈敏度：動態靈敏度優于2.6～3.0％，靜態靈敏度優于1.5％～1.9％。
8．系統分辨率：20～26LP/cm
三、設備基本配置及構成明細
(一) X射線探傷機主要配置
1．金屬陶瓷X射線管 NDI225/20 1支 美國瓦里安
2．高壓電纜 225KV5m 1根 美國瓦里安
3．高頻高壓發生器
H225 1臺 奧龍射線
4．觸摸式控制器
T7000型
1臺 奧龍射線
5．水冷卻器
ZLB-4型
1臺 奧龍射線
6．低壓連接電纜等附件 1套 國產
7．設備專用備件 1 套 國產
(二) 高分辨率工業電視系統主要配置
1．圖像增強器 E5830HD 9寸 1臺 日本東芝
2．高分辨率CCD攝像機 1臺 美國UNIQ
3．三可變電光學鏡頭 1臺 日本COMPUTAR
4．高分辨率主監視器 17 寸 1臺 加顯
5．數字轉換盒 DA-09 1臺 奧龍射線
6．光學串連系統 1套 進口組合
7. 現場監控系統 1套 品牌配置
8．視頻電纜等 1套 奧龍射線
9．準直儀 1套 奧龍射線
(三)計算機圖像處理系統主要配置
1．計算機 1臺 品牌機
2．圖像卡
1塊 加拿大進口
3．打印機
1臺 佳能
4．刻錄機 1臺 華碩
5．系統軟件
1套 奧龍射線
(四)檢測平臺及控制系統
1．檢測平臺
1套 奧龍射線
2．鋼琴式多功能集成操作臺 1套 奧龍射線
(五)射線防護系統
1．鉛房 1套 奧龍射線
四、設備主要技術指標
(一)X射線探傷機主要技術參數
1．X射線管：美國VARIAN生產的型號為NDI225/20的雙小焦點金屬陶瓷管,主要技術參數指標如下：
⑴最大管電壓：225KV
⑵額定功率：640W/640W
⑶焦點尺寸：d=0.4mm(小焦點)
⑷燈絲電流：4.1A/4.1A
⑸燈絲電壓：4.2V/4.2V
⑹固有過濾：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：水
⑿冷卻介質最小流量：4L/min
⒀冷卻介質流入溫度(最大)：50℃
⒁重量：11Kg
⒂高壓電纜接口類型：R24
2．整機主要技術參數
管電壓：20～225KV，連續可調，精度±1％，步長1KV；
管電流：0～2.8mA
冷卻方式：陽極強迫水冷卻 水流量：＞4L/min
最大穿透能力(Al)：110mm （實時成像狀態下）
3．高壓電纜
 主要參數：
標準負荷：160KV
長 度： 5米
高壓電纜與高壓發生器插座、射線管頭
之間配合良好、可靠，燈絲接點良好、可靠，
無接觸不良的情況。
4．高頻高壓發生器
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調節精度：0.1KV
輸出電流：30mA 調節精度：0.01mA
頻率：40KHz
工作周期：連續工作
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，保證操作無誤。
◆ 5.7寸大屏幕觸摸屏顯示，中文操控。
◆ 德國西門子PLC控制器，編程控制方便、快捷。
◆ 控制器顯示屏以數字顯示方式顯示當前工作值。
◆ 顯示屏顯示各功能參數連鎖診斷結果。
◆ 設備工作中高壓開啟和斷開時，具備以聲、光兩種信號同時報警的功能。
◆ 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和報警功能。
◆ 控制器具有自動預熱和自動訓機功能。
◆ 可對設備進行智能化自動訓練，確保射線管的真空度。工作電壓受制于訓機電壓。
◆ 預置管電壓和管電流的功能，
◆ 具有手動、自動操作選擇。
◆ 管電壓、管電流、時間預置、
◆ （大、�。┙裹c選擇（拍片、實時成像）。
◆ 各種連鎖保護，安全可靠。
◆ 高壓累計計時。
◆ 透照故障記憶、圖形、聲音、報警提示。
◆ 采用優質的、先進的電子器件，具有多種保護功能的設置和系統抗干擾能力，并有故障診斷顯示。
◆ 新的KV預值系統，使操作者可在預先給定的KV值和mA值下工作，預值連續可調。：
◆ 控制指令的發送：如高壓開、關等。
◆ 自動訓練控制：可識別該機是否應執行訓練程序，也可以使用機器內部的轉換開關，取消自動訓練功能。最大訓機時間單元為12分鐘。
◆ 識別故障自動保護：如設備出現▲無電流▲過電流▲欠電流▲過電壓▲欠電壓▲冷卻▲流量保護▲溫度保護▲鉛門互鎖等自動保護功能。
◆ 具備定時不定時功能，0～99min也可設為不計時狀態。
◆ 具有X光管管電流、管電壓上限閾值軟硬件設定保護功能。
簡述：控制器是采用以德國西門子公司的PLC為核心，采用優質的、先進的電子器件，具有多種保護功能的設置和系統抗干擾能力、故障率低，并有故障診斷顯示，圖形及中文顯示故障，故障自動保護等特點。使操作者操作更簡單、安全、方便。維修方便、快捷等特點。
6．水冷卻器(ZLB-4型)
冷卻系統采用進口壓縮機強制制冷，選用高性能加壓泵，流量傳感器，水箱加保溫層，系統封閉內部循環，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40℃，在設備連續工作條件下，壓縮機確保正常運轉。冷卻系統內設水流量繼電器保護開關及水溫設定及保護開關。
(二)高分辨率工業電視系統主要技術參數
1．9″三視野E5830HD型圖像增強器
主要參數：
有效視場：215mm
160mm 120mm
分辨率：52Lp/cm
58Lp/cm 68Lp/cm
對比度：30:1
2．高分辨率CCD攝像機(美國優尼克)及主監視器(特殊定做)壹套
主要參數：1024×1024像素級CCD攝像機，1/2英寸。
高分辨率黑白監視器17英寸，水平分辨率：1249線。
 DA-09型數字控制盒 1個
3．遠程線控三可變鏡頭光學系統(進口組合)
在操作室內對X光CCD攝像頭的光圈、焦距、
后座距等參數可獨立電動調節。
4．現場監控系統
攝像機主要參數：掃描制式：625/50 像素：510×492
清晰度：429TVL 1/3英寸CCD
監示器主要參數：掃描制式：625/50 19英寸液晶
(三)計算機圖像處理系統技術指標
1．系統配置：
計算機主機：品牌工控機，高分辨率顯卡，320G硬盤，2G內存
 CPU：四核
顯示器：19英寸液晶
圖像采集卡：進口(加拿大)
刻錄機：華碩DVD刻錄機
打印機：佳能激光打印機
2．軟件主要功能：
靜態/動態，電子拍片、點片、正片/負片、尺寸測量、視頻存儲、視頻回放、圖片存儲、圖片查詢、圖像放大、縮小，偽彩色、灰度級變換、圖像打印、用戶管理、參數設定、退出系統等；
軟件環境WindowsXP；
3．圖像處理系統具有如下主要功能：
—— 具有多幅圖像的存儲和調出功能，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
—— 對被測工件的缺陷幾何測量功能
—— 窗口窗位技術
—— 邊緣增強及負像功能
—— 平均降噪(多幀選擇)
—— 在靜態單幅圖像狀態下，可實現測量工件缺陷及打印統計工作。
4．圖像存儲方式：本地硬盤、DVD刻錄光盤。
(四)檢測平臺及控制系統
1．檢測平臺：
該系統采用五軸運動方式，即：檢測平臺可進行前后、左右、縱向旋轉運動，
C型臂(用于聯接X射線管和圖像
增強器)可進行上下、橫向傾斜擺動等
運動，五軸運動方式均為電動控制。
實現工件的全方位檢測。
A.X軸調節范圍(左右)：0～ mm
B.Y軸調節范圍(上下)：0～ mm
C.Z軸調節范圍(前后)：0～ mm
D.圍繞Y軸方向旋轉360度，托盤為 mm（工作臺配有工件夾緊機構）
E.機械C型臂(擺臂)可擺動±15度
F.載重：50KG
2．鋼琴式多功能集成操作臺
主要功能包括X射線機控制、工業電視監視、機械操作等，總電源開關；電壓、電流調整電位器；升、降壓開關；焦點選擇開關；曝光時間選擇；曝光時間顯示；水溫顯示；各種保護明示及各種選擇明示
輔助控制部分：光柵調整；攝像機變焦調整；攝像機光圈調整；視野調整； 控制系統面板設計美觀大方，方便維修，滿足不同視覺要求，結構牢固。
(五)射線防護系統(鉛房)
1．鉛房防護標準：GBZ117-2006
《工業X射線探傷衛生防護標準》。
2．高壓開啟時，防護室外提供紅光警示信號，鉛門與射線機設有聯鎖保護裝置，只要鉛門打開，系統立刻停止發生射線，保證周圍環境人員的安全。
3．內部設有照明及220V電源插座；
4．鉛房頂部設有周圍各方向均明顯可見的報警燈；
5．鉛房尺寸：保證滿足需方現有最大工件檢測，
6．在X射線機滿負荷工作下，X射線的外泄劑量符合國家標準；
在距離鉛房30cm處，空氣比釋動能率≤2.5μGy/h
五、設備使用環境條件
1．本機安裝在試驗室和車間的固定處使用，要有良好的X射線防護設施。
2．環境溫度2～40℃
3．環境相對濕度：≤85％
4．供電電網：380/220V，三相五線制
標準50Hz，無污染電源，高頻爐、中頻爐等需要隔離；
單相容量不小于10千伏安
電網波動不超過額定電壓的±10％
5．要有獨立接地線，阻值不超過3歐姆，長度不超過20米。
六、產品制造、安裝、驗收標準
JB/T7788-1995《工業X射線探傷機防護規則》
JB/T8764-1998《工業探傷用X射線管通用技術條件》
JB/T5453-2004《工業X射線圖像增強器電視系統技術條件》
JB/T6221-2004《工業X射線探傷機電器通用技術條件》
JB/T7412-1994《固定式(移動式)工業X射線探傷機》
GBZ117-2006《工業X射線探傷放射衛生防護標準》
JJG40-2001《X射線探傷機》
GB18871-2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》
JB/T9402-1999《工業X射線探傷機性能測試方法》
七、提供的主要技術資料
1．需方提供的資料
⑴合同簽訂后五日內，需方提供場地布局平面圖；
⑵合同簽訂后五日內，需方提供檢測工件的圖紙或者實物，以便供方進行最終的機械設計。
2．供方提供的資料
2.1合同簽定生效后15日內，供方提供設備安裝基礎圖，平面布置圖及X射線防護室土建條件圖(視具體項目)，包括地基、防護要求，水電氣的進口位置及要求。
2.2發貨時，需方提供以下技術資料給需方：
⑴X射線管原裝資料 1套
⑵圖像增強器原裝資料 1套
⑶高頻高壓發生器原裝資料
1套
⑷設備操作使用說明書 2套
包括：X射線機控制器、冷卻系統、機械及電氣控制系統等的使用操作、安全規程和注意事項。
⑸圖像處理軟件備份光盤 1套
⑹設備出廠時的檢驗證書、合格證書 1套
⑺設備裝箱清單 1套
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