[发明专利]一种通过X射线检测含金属被测物的无损检测系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于机器视觉技术领域，尤其涉及一种通过X射线对含有金属绳的被测目标进行无损检测的系统和方法。

背景技术

钢丝绳芯输送带(强力输送带)是带式输送机牵引和运载的重要部件，广泛用于煤炭、矿山、港口、冶金、电力、化工等领域以输送物料。

由于该类皮带大都长期在恶劣环境下使用，经常被异物或障碍物划伤，加上正常的橡胶老化、金属疲劳等因素，导致大多数皮带都在一种伤痕累累的状态下工作。当出现钢丝绳断裂等严重问题时，发生的故障将造成重大安全事故，不仅会导致停产、物料损耗、设备损坏等问题，而且还可能会造成人员伤亡等重大安全事故，这会严重地影响安全生产。

对于这类含有金属绳的被测目标的损伤检测，一直都是困扰业内的问题。由于皮带价格较高，更换又不方便，就中国的现状而言，基本上不可能实现定期更换，主要还是靠人工对皮带观察，感官上有问题时再更换。而实际上人眼根本看不到内部的钢丝，这让用户不断地在经济效益和安全生产中间纠结。

1980年澳大利亚提出了电磁检测法，能对皮带进行一定程度上的检测。但是不能直观的提供皮带内部图像、检测周期非常长、可靠性较差，最终很难在现场应用，也没有得到广泛的推广。随着X射线技术的成熟，小型化X光机成本的降低，大家开始把注意力放在用X射线技术来解决皮带检测的问题。但由于获取的数据量非常巨大，难以实时处理，往往在检测后需要大量时间对数据进行分析，导致检测结果的滞后，最终难以得到良好的应用。

图形芯片最初用作固定功能图形管线。随着时间的推移，这些图形芯片的可编程性日益增加，在此基础之上NVIDIA推出了第一款GPU(图形处理器)。1999-2000年间，计算机科学家，与诸如医疗成像和电磁等领域的研究人员，开始使用GPU(图形处理器)来运行通用计算应用程序。他们发现GPU(图形处理器)具备的卓越浮点性能可为众多科学应用程序带来显著的性能提升。开发人员需要使其科学应用程序看起来像图形应用程序，并将其关联到需要绘制三角形和多边形的问题上。这一方法限制了GPU(图形处理器)的卓越性能在科学领域的充分发挥。NVIDIA意识到，如果将这种强大的性能运用到更广泛的科学领域中，那么将能够发挥出巨大的潜力。该公司因此投入力量修改GPU，使开发人员能够针对科学应用程序而充分对GPU进行编程。

一颗CPU包含四到八个CPU核心，而一颗GPU却包含数百个尺寸更小的核心，它们在应用程序中共同处理数据。正是这种大规模并行架构让GPU能够拥有极高的计算性能。获得这个计算能力并不是没有代价的，GPU的硬件架构决定了处理算法要是小粒度并行计算模型。本发明以GPU的计算能力为核心，设计了并行化的数据处理方法，并围绕着该方法，设计了整个系统。本发明方法的提出，解决了长期以来含有金属绳的被测目标破损检测存在的难题。本发明能够实时的、直观的、智能的对被测目标进行检测，并自动的对检测结果进行分析，以恰当的方式对用户进行提醒。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种通过X射线对含有金属绳的被测目标进行无损检测的系统和方法。其主要思想是：利用X射线具有特殊的物理效应的特点，采集被测物的数据；利用GPU强大的数学计算能力，通过图像分割、模式识别等方法，实时检测目标所存在的缺陷或损伤。

为实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种通过X射线对含有金属绳的被测目标进行无损检测的系统，其特征在于，该系统包括：超高压发生器、X射线发生器、碘化铯传感器、光纤模块、控制模块、计算机和电源模块，其中：

所述超高压发生器与所述X射线发生器连接，用于将系统外部提供的普通电压转换成发射X射线使用的超高压，并提供给所述X射线发生器；

所述X射线发生器放置在被测目标的下方，用于产生X射线来照射被测目标；

所述碘化铯传感器放置在被测目标的上方，用于接收穿过被测目标后经过衰减的X射线，并将其转换为能量变化数据，并将采集得到的能量变化数据通过光纤模块传输给计算机；

所述控制模块与所述超高压发生器、X射线发生器和碘化铯传感器连接，用于控制这三个设备的同步开启、同步关闭、传感器采集频率，并对设备的工作状态进行监控；

所述光纤模块与所述控制模块和所述计算机连接，用于进行所述碘化铯传感器、所述控制模块和所述计算机之间的数据传输；

所述计算机与所述光纤模块和所述电源模块连接，用于对通过光纤模块接收的所述能量变化数据进行处理以及显示用户交互界面；

所述电源模块与所述控制模块和所述计算机连接，用于为系统中的各电子设备提供电源。