微焦點(diǎn)DR成像技術(shù)在索類(lèi)火工品制造檢測(cè)中的應(yīng)用

索類(lèi)火工品主要包括導(dǎo)火索、導(dǎo)爆索和切割索，其中導(dǎo)爆索主要用于傳遞爆轟信號(hào)，外形和結(jié)構(gòu)都與導(dǎo)火索相似。導(dǎo)爆索常以金屬（鉛、銅、銀）做外皮，藥芯常用黑索金、太安等烈性炸藥，以7000m/s或者更高的速度傳爆。金屬柔性導(dǎo)爆索是在鉛、銀等金屬制成的金屬管內(nèi)填裝炸藥，經(jīng)過(guò)冷拔、軟化、編織等工藝制成的。為解決索類(lèi)火工品內(nèi)部質(zhì)量一致性差、內(nèi)部裝藥密度不均勻的問(wèn)題，需要對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。傳統(tǒng)射線照相無(wú)損檢測(cè)技術(shù)存在內(nèi)部缺陷圖像質(zhì)量差且無(wú)法放大圖像、無(wú)法識(shí)別質(zhì)量缺陷的技術(shù)缺點(diǎn)。同時(shí)，檢測(cè)大長(zhǎng)徑比索類(lèi)火工品時(shí)存在彎曲半徑大、檢測(cè)空間受限、效率低等技術(shù)難點(diǎn)。為此，陜西應(yīng)用物理化學(xué)研究所的科研人員開(kāi)展了索類(lèi)火工品高分辨率微焦點(diǎn)DR無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究，同時(shí)研究了帶狀、盤(pán)狀等類(lèi)型工件的無(wú)損檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了索類(lèi)火工品樣品的多角度無(wú)損檢測(cè)。固定布局

工具條上設(shè)置固定寬高

背景可以設(shè)置被包含

可以完美對(duì)齊背景圖和文字

以及制作自己的模板1微焦點(diǎn)DR成像系統(tǒng)組成微焦點(diǎn)DR設(shè)備主要由微焦點(diǎn)X射線機(jī)系統(tǒng)、X射線數(shù)字平板探測(cè)器、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)、圖像采集及處理系統(tǒng)以及射線防護(hù)系統(tǒng)幾部分組成。300kV微焦點(diǎn)DR成像系統(tǒng)組成如圖1所示。圖1300kV微焦點(diǎn)DR系統(tǒng)組成01X射線機(jī)系統(tǒng)X射線機(jī)系統(tǒng)包括射線管、高壓發(fā)生器、高壓電纜、冷卻水箱及其控制器單元，射線源最高管電壓為300kV，最大燈絲電流為2.0mA，射線源焦點(diǎn)尺寸為6μm。02X射線數(shù)字平板探測(cè)器平板探測(cè)器可實(shí)現(xiàn)對(duì)一定尺寸范圍內(nèi)被測(cè)樣品的整體成像檢測(cè)或?qū)Ρ粶y(cè)樣品的局部感興趣區(qū)域進(jìn)行高放大比成像，射線利用率高。數(shù)字平板探測(cè)器接收器類(lèi)型為非晶硅，轉(zhuǎn)換屏材料為碘化銫（直接沉淀），空間分辨率為5LP/mm，成像尺寸為300mm×250mm，像元尺寸為100μm，像素?cái)?shù)量為3004×2508。03射線源行走機(jī)構(gòu)射線源固定在射線源行走機(jī)構(gòu)上，行走機(jī)構(gòu)由行走軌道、齒輪以及控制電機(jī)連接，由軟件控制電器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)行走，行程為200mm。射線源可以沿導(dǎo)軌上下移動(dòng)，零位位置在最上端，調(diào)節(jié)射線源到樣品間的距離，從而起到調(diào)節(jié)視野、調(diào)整放大比的作用。04平板探測(cè)器行走機(jī)構(gòu)平板探測(cè)器通過(guò)螺釘連接安裝在固定臺(tái)面上，固定臺(tái)面連接移動(dòng)、齒輪以及控制電機(jī)，軟件控制電器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)行走。平板探測(cè)器行走機(jī)構(gòu)零位位置在下端，行程為500mm，通過(guò)探測(cè)器上下移動(dòng)，調(diào)節(jié)探測(cè)器到樣品間的距離，從而起到調(diào)節(jié)視野、調(diào)整放大比的作用。05系統(tǒng)特殊性機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)帶狀樣品移動(dòng)臺(tái)帶狀樣品移動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖2所示，其固定在防護(hù)鉛房?jī)蓚?cè)，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制。通過(guò)軟件控制部分實(shí)現(xiàn)帶狀樣品移動(dòng)臺(tái)的水平移動(dòng)和0°~±45°偏轉(zhuǎn)。檢測(cè)時(shí)，試驗(yàn)樣品安裝在帶狀樣品移動(dòng)臺(tái)上，由卡簧固定隨帶狀樣品移動(dòng)臺(tái)一起移動(dòng)和偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品平移、偏轉(zhuǎn)的高精度運(yùn)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)快速工件缺陷定位以及工件的重復(fù)檢測(cè)。帶狀樣品移動(dòng)臺(tái)可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)完自動(dòng)回到初始位置，檢測(cè)效率有所提升。圖2帶狀樣品移動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意盤(pán)狀樣品旋轉(zhuǎn)臺(tái)盤(pán)狀樣品旋轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖3所示，旋轉(zhuǎn)臺(tái)固定在金屬支架上，支架通過(guò)螺釘連接固定在x方向、y方向移動(dòng)軸上，移動(dòng)軸上安裝有控制電機(jī)。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)小齒輪，再由小齒輪帶動(dòng)大齒輪進(jìn)行樣品臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，通過(guò)偏轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)樣品臺(tái)的±45°偏轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工件的±45°偏轉(zhuǎn)，通過(guò)x軸、y軸的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)300mm×300mm范圍內(nèi)樣品的檢測(cè)。圖3盤(pán)狀樣品旋轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意2解決方案01大直徑金屬柔性導(dǎo)爆索檢測(cè)工藝針對(duì)大直徑導(dǎo)爆索或者U型切割索等不能盤(pán)繞的索類(lèi)火工品（一般導(dǎo)爆索直徑在4.5mm以上），需將檢測(cè)樣品放置于帶狀樣品臺(tái)上，帶狀樣品臺(tái)在牽引電機(jī)的作用下，穿過(guò)透照區(qū)域，進(jìn)行DR成像檢測(cè)。大直徑導(dǎo)爆索檢測(cè)工藝流程為：①打開(kāi)鉛蓋→裝入樣品→合上鉛蓋→樣品進(jìn)入設(shè)備；②開(kāi)始檢測(cè)→檢測(cè)完畢；③退出樣品→打開(kāi)鉛蓋→取出樣品。具體操作步驟為：①首先啟動(dòng)射線源工作系統(tǒng)，按照工作系統(tǒng)要求進(jìn)行設(shè)備預(yù)熱，設(shè)定目標(biāo)電壓、電流、曝光時(shí)間、圖像合并數(shù)、像素合并數(shù)等檢測(cè)參數(shù)；②將被測(cè)索類(lèi)產(chǎn)品放入機(jī)械運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，打開(kāi)X射線啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，對(duì)樣品進(jìn)行透照；③在測(cè)試軟件中調(diào)節(jié)灰度對(duì)比度直方圖，選取最佳圖像后保存圖像（設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，可開(kāi)啟手動(dòng)和自動(dòng)檢測(cè)模式）。針對(duì)帶狀大長(zhǎng)徑比樣品，檢測(cè)時(shí)，首先將盤(pán)狀樣品旋轉(zhuǎn)臺(tái)移回到初始位置，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：盤(pán)狀樣品旋轉(zhuǎn)臺(tái)隨著移動(dòng)支架，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，分別沿x方向軌道和y方向軌道，向左和向上回到設(shè)定的初始位置，此時(shí)整個(gè)盤(pán)狀樣品旋轉(zhuǎn)臺(tái)會(huì)退出300kV微焦點(diǎn)射線源和平板探測(cè)器的透照視野范圍。打開(kāi)右側(cè)防護(hù)鉛門(mén)，將試驗(yàn)樣品由卡簧安裝在帶狀樣品移動(dòng)臺(tái)的承載臺(tái)上，然后關(guān)閉右側(cè)防護(hù)鉛門(mén)，承載臺(tái)在帶狀樣品移動(dòng)臺(tái)動(dòng)力機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，向左側(cè)沿著導(dǎo)軌移動(dòng)，進(jìn)入到300kV微焦點(diǎn)射線源和平板探測(cè)器的透照視野范圍，通過(guò)分別調(diào)整300kV微焦點(diǎn)射線源和平板探測(cè)器的上下移動(dòng)距離，設(shè)置透照參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)樣品不同放大比的透照和檢測(cè)。帶狀樣品臺(tái)具有±45°偏轉(zhuǎn)功能，可實(shí)現(xiàn)金屬柔性導(dǎo)爆索±45°角度范圍內(nèi)的透照。在掃描軟件控制下，針對(duì)不同長(zhǎng)度、不同直徑的樣品，設(shè)定帶狀樣品移動(dòng)臺(tái)沿導(dǎo)軌向左移動(dòng)的步長(zhǎng)值，可實(shí)現(xiàn)樣品的連續(xù)拍攝，然后自動(dòng)保存圖像。大直徑導(dǎo)爆索DR檢測(cè)成像結(jié)果如圖4所示。圖4大直徑導(dǎo)爆索DR檢測(cè)成像結(jié)果02小直徑金屬柔性導(dǎo)爆索檢測(cè)工藝小直徑金屬柔性導(dǎo)爆索直徑一般在4.5mm以內(nèi)，可通過(guò)試驗(yàn)工裝，將其盤(pán)繞在固定圓盤(pán)上，然后將固定圓盤(pán)放置于盤(pán)狀樣品臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)DR成像檢測(cè)，檢測(cè)的詳細(xì)步驟如下：盤(pán)狀樣品檢測(cè)時(shí)，應(yīng)使帶狀樣品臺(tái)返回到初始位置，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：承載臺(tái)上的樣品隨著帶狀樣品移動(dòng)臺(tái)在動(dòng)力機(jī)構(gòu)的作用下，向右側(cè)沿導(dǎo)軌移動(dòng)，回到初始位置；打開(kāi)右側(cè)防護(hù)鉛門(mén)，取出試驗(yàn)樣品；關(guān)閉右側(cè)防護(hù)鉛門(mén)。這時(shí)整個(gè)帶狀樣品移動(dòng)臺(tái)退出300kV微焦點(diǎn)射線源和平板探測(cè)器的透照視野范圍。盤(pán)狀樣品旋轉(zhuǎn)臺(tái)伴隨著移動(dòng)支架，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，分別沿x方向軌道和y方向軌道，向右和向下移動(dòng)，進(jìn)入到300kV微焦點(diǎn)射線源和平板探測(cè)器的中間位置，此時(shí)整個(gè)盤(pán)狀樣品旋轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)入到透照視野范圍，將盤(pán)狀樣品放置在盤(pán)狀樣品臺(tái)上，通過(guò)分別調(diào)整微焦點(diǎn)射線源和平板探測(cè)器的上下移動(dòng)距離，設(shè)置透照參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)樣品不同放大比的透照和檢測(cè)。小直徑柔性導(dǎo)爆索DR檢測(cè)成像結(jié)果如圖5所示。圖5小直徑柔性導(dǎo)爆索DR檢測(cè)成像結(jié)果3質(zhì)量缺陷分析01質(zhì)量缺陷類(lèi)型導(dǎo)爆索常見(jiàn)的質(zhì)量缺陷有裂縫、夾雜、密度不均勻以及縮頸等，圖6為幾種常見(jiàn)的導(dǎo)爆索DR無(wú)損檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量缺陷。圖6導(dǎo)爆索DR成像檢測(cè)質(zhì)量缺陷示例02原因分析金屬柔性導(dǎo)爆索的制造工藝一般包括金屬管裝藥、金屬管拉拔、導(dǎo)爆索成型、導(dǎo)爆索軟化、擠塑以及導(dǎo)爆索編織等。首先，在金屬管裝藥工藝中，大多使用壓裝工藝，即在金屬管內(nèi)填充炸藥后再進(jìn)行多次壓裝，可能存在裝藥密度局部不均勻以及金屬異物夾雜的問(wèn)題。其次，在導(dǎo)爆索拉拔工藝中，導(dǎo)爆索容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，而出現(xiàn)裂縫。最后，在自動(dòng)拉拔工藝過(guò)程中的意外停車(chē)，也可能造成縮頸等缺陷。結(jié)語(yǔ)針對(duì)大長(zhǎng)徑比索類(lèi)彎曲半徑大，檢測(cè)空間受限，檢測(cè)效率低的問(wèn)題，提出了一種300kV微焦點(diǎn)DR數(shù)字成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，利用帶狀樣品移動(dòng)臺(tái)和盤(pán)狀樣品旋