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工业X射线底片专用扫描系统的研制


仪 霖仪 表 与 检 侧

工业
摘要 介 绍 自主 开 发 的 工 业


射 线 底 片 专 用 扫 描 系 统 的研 制
口王俊涛
射 线底 片

口宋永伦



口 王 淑洁

口 欧元 汉
,

r />
型 扫 描 系统 及 其 硬件 原 理 给 出



的 软件 界 面 和 扫 描

效果 示例

关键词

射线 底 片

专用

扫描 系统
文 章编号

中 图分 类 号 二

文 献 标识 码



一闷】

一刊 〕

刊苗

,

加。



,






日 泊
,

·

,




目前 市 面 上 没 有 可 供 工 业

射线底 片专用 的扫
,

采集 卡会 将所 获 取 的 数据 以 动 态 链 接库 的形 式 存 储 在

描 系统



市 面 上 的底 片 扫 描 仪 主 要 是 针 对 医 用 存 在


计算 机 硬 盘 中 并 由 扫描 系 统 应 用 软件 实 现 图 像 的重
构 和 数据 的显 示


,

以下不足
,

计算 机 通过 总 线 实 现 扫 描 信 号 和 同
,

由于工 业
,

射线 底 片 的黑 度 大 于 医 用 底 片 厚
,
,

步 控 制 信 号 与 图 像数 据 的 传 输 图 示意 图


所 示 为 系 统原 理


度较 厚 传统 扫描仪 的光 源 亮 度 和 穿 透 率不 能 满 足
采集 的 需 要 导 致 扫 描 效 果 很 差 图 片 对 比 度 不

〔 巫


杆 一 一 三 匾到 匡舀医 一 医亘互回 区巫夔巫里」


够 不 能 真实显 现 原来 图 片 中 的 有 效信 息
,



匡亘 亘 玉
,

由 于 不 是针 对 工 业
,

射线底 片 的细 长 特 点设
, ,

计 的扫描 仪 结 构 为 了 满 足 分 辨 率 的 要 求 线 阵
的 长 度方 向与底 片长 度方 向垂 直 导 致 扫 描 时 间 较 长 不 能 满 足 速 度 上 的要求 而 且 体 积 较 大 携 带 不 方 便
, ,

丽稼虱 一 一




同 步控制及 其接 口 电路




系统 原 理 示 意



在 尺 寸上 可 用 于 工业 须选 用
而 且 价位 特别 高
,

射线 底 片 的 扫 描仪 必
, ,

,

二 系 统 结 构设计 和 部件 组成
对 系 统结构 的 考 虑 除 了 完成所 需 功 能外 需 要综
, ,

幅 面 以 上 的 透 射适 配 器 不 但 浪 费 了 资 源


合 考 虑 扫描 速 度 精度 以 及 系 统 的小 型 化 和 专 用 化



因此 迫 切需 要 一 种 适 合 于 专 用 工 业

射线 底 片
,

系 统 的 结构设计

的 扫描 系 统 不 但 能 针 对 专 用 底 片 的尺 寸特点 使 得 扫

为 了 实现 将 透 过 底 片 的光 无 失 真 地 聚 焦 到

描 速度得 到 提 高 而 且 价 位较低 体 积较 小
, ,



本文 在 国 射线 底 片 射线底

感 光 器 件 上 必 须通 过光学 成 像 系 统来完成 光 学成像 理论 决定 了 光 学 系 统 必 须 满足 一 定 的 位置 和 空 间尺 寸 才能实现 准 确成像 和 扫 描 分 辨 率 扫 描精度 等 的要求
、 、

,

,

防科 工 集 团 的 资 助 下 针 对 铝 合 金 焊 缝
,

射 线 底 片低



对 比 度 的 特 点 专 门设 计 开 发 了 针 对 工 业
,





型 专 用 扫描仪 以 满 足 工 业
,

为 了 实 现 专业 专 用 扫 描 系统 提 高 扫描 效 率 根 据 工
, ,

片 日益 数 字 化 的 需 求




业所 用 底 片 的 规 格 一 般 为
, , ,

,

一 系 统 的基 本 原 理
由光 源 发 出 的 光 线 透 过 底 片 经 光 学 成 像 系 统 的
,



所示 的 扫 描 移 动 方 案 所示

,



等 设计 了如 在 这 种 扫描 结 构 中 底 片
, , ,

移 动 方 向与 底 片 宽 度 方 向 一 致 底 片 从 左 向右 移 动 如图
,

处 理 后 将 光线 无 失 真 地 聚 焦 在 线 阵

,

上 由
,

这样 扫 描 移 动 只 需 走 过 宽 度 的距 离 提

将 光 信 号 转换 成 相 应 的 电 信 号
, ,



电信 号 经 过
, ,

灯 转


高扫描速度 至 少 三 倍 以 上 同时 也 能 满 足 扫描 分 辨率
的要 求
系 统 的 结构 位 置 关 系 如 图
,

换及 处理 生 成 相 应 的 数 学 信 号 经 过 扫 描 仪
准备


理 后 图 像 数 据 暂 存 在 其 缓 冲器 内 为 输 入计算机 做 好 当步进 电 机 驱 动 机 械 传动 机 构 带 动 底 片 与 扫描
, ,

所示



在 扫 描 自检
,



预 热 和 准 备 工 作 完 成 后 透 过 光 源 的线状 透光缝 光线

头进 行 相 对 线 性 移 动 时 可 将 底 片 信 息 全 部 扫 人

对 应 底 片 的起 始 位 置



光 学成 像 系 统

将 透过 底 片 的
侧珍

理 代翻 烤 工公

1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

http://www.cnki.net

仪黑仪 表 与 检 侧
光 按 照 设计 的 要 求 准 确成 像 于 整 个 线 阵
上 在计 算 机 和 控 制 主 板 的 控 制 指令 下
, ,

感应 面
驱动器


三 系 统 的特点 和 实 现
整 个 系 统 以 专 业 性 专 用 性 高 速 高精 度 和 低 成
、 、




和 采集 卡 实 现

电压 信 号 的驱 动 和 采 集
口 被 传 输 到 指 定 存储 区 间

数据通
,

过 计算 机

以动态链 接

本 为原则 遵循 国际
,


标 准 来 建 构 扫描 仪软件 架
,

库文 件 存 储
,

,

扫 描应 用 程 序 调 用 专 门开 发 的 驱 动 程


构 使之不 但 是 专 用 性 的 扫 描 系 统 而 且 是 一 个 开 放 的 适 用 于 多 平 台 通用 人机 界 面 的 扫描 工 具
,





序 接 口 完 成 图像 的 显 示 和 重 构

应 用 软件 也 就 是 用 户 最 终 接 触 的 软 件 部 分 按照
的规 范 编 制 应 用 程 序及 其界 面 实现
,




射线 底 片 的 扫 描 预 设 操 作 和 图 像 的显 示 等 设备资 源 管 理 器 是 由

,



规范提供 的




光源 系统

系统 结 构示 意
底片
光学 成 像 系 统


用 于 选 择 设备 协 调 应 用 软 件 和 下 层 设 备 驱 动 之 间 的

信息交 换 和 通 讯 管理
,



光感 器 件及其驱 动 采集

底层设 备驱 动资源 也就是关键部分 按 照 规范 控制 图像输人设备的底层 驱 动 包 括光
, ,

,

,

系统 的 部 件 和 组 成
根 据对 专业 专 用 扫 描 仪 需 求 的 分析 考虑 设备 开 发 成 本 和 周期 设备 既 要 满 足 高精度 高 效 率 的 要 求
,








及 其 驱 动 器 采 集 卡 同步 驱 动 和 微 步 进 电机
,



,

的 协 调 控 制 获得 图 像 数 据



成 本 又 要 比 较低 故选 取 以 下 关键部件
,



应用 程 序是 以
,

为开发工 具 为 了
,

线阵
,

器件
林 林


像 元 动态 范 围


实 现 系统 的 基本功 能 和 实 现 扫描 高 速 高精 度 对 系 统
,



像元 尺 寸
,

系列 线 阵
,

从 硬 件构建 驱 动 开发 软 件 功 能设 计等 几 方 面进 行 了 研究 软件 主 要 功 能包 括 以 下 几 个方 面
,





数据采集 卡 高
板载


接口 缓存

,

位 高 速 采 集 数据 率 最


美国


公司的

系统设 定 可 设 定 底 片各 弹 簧 片位 置 即设 定

,

,

型 微步进 电机 和配套 的驱 动器

扫描位 置 尺 寸 底 片 的 编号 等 实现 底 片 扫描 预设
,



,

,



冷 阴极 均 强 光 源 等
、 。

扫 描 控制 通 过 人 机 界 面 接 口 对 控 制 接 口 和 数
、 、

扫描 系 统 由扫描 头 光 学 成 像 系 统 机 械机 构 主
板 四个 部 分 组 成


据采集接 口 进 行设定 修 改 编辑
剪切 粘 接
, , ,



扫描 头 由线 阵
,

电荷藕 合 器
,

图像 几 何 处 理 功 能 图 像 的 显 示 缩 放 平 移


,

,

,

,

件 及 其 驱 动器 采 集 卡 组 成 用 来 实 现 光 电 转 换 其

精度 和 质 量影 响 扫 描 图 像 的还 原 程 度 扫 描 系 统 主 板
集成 了

,


文 件 处 理 功 能 实 现 图 像 的文 件 的 存 储 拷 贝
, ,

,



灯 转换 器 件




芯 片 扫描仪
、 、





制 步 进 电机 信 号 控制
,

芯 片 各 种 同步 信 号 电
、 、

图像 处 理 功 能 实 现 图 像 的 对 比 度 拉 伸 灰 度
,

,

源 主要 完成 图像数据转换 与微 机 接 口 功 能 系 统 的 时

调 整 直 方 图 功 能 实 现 图 像 的增 强 处 理 滤 波 变 换 和
,

序控制 的 完 成 控 制 着 扫 描 仪 的 启 动 整 个 工 作 过 程 等


平 滑 处理等




机 械机 构 主要 由 步 进 电机 和 导 轨 皮 带 轮 和 底 片




四 系 统应 用 实 例

导 轨控 制 装 置 等 构成 扫 描 系 统框 架 的 机械 构件


光学


成像 系 统 主 要包括 光路 镜 头 以 及 自动 调 节装 置 等
,

其 中笔 者 自行 设计 了 光 学 成 像 系 统 实 现 了 高 分 辨 率下 的 无失 真 聚 集 成像 设 计 了 自动 光 圈调 节 使
,



得光 源 镜 头 可 以 根 据 透 过 底 片 中 的 光 线 自动 调 节 聚 焦在 线阵
, ,



上 的曝 光 量 实现


,

动 态 范 围 的拉


伸 使 得 可 扫描 的底 片对 比度范 围 很大

舜 彝

另 外 笔 者设 计 了底 片 的 位 置 尺 寸 和 移 动控 制 装 置 以 底 片 四 周 的弹簧 感 应 架 获取底 片 的 尺 寸 和 初 始

位 置 并 将 这些 数 据 传 输 给 主 控 制 板 以
, ,

的工作


时 序 同步 配 合微 步进 电 机 控 制底 片 的 移 动 完 成 底 片 影 像 的 精 确采 集
理 代 留世工 祖
侧灯


工业

射线 底 片 的扫描效 果



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仪界仪 表 与 检 侧

机械零件视 觉检 测 图像 二 值化 处 理
口杨
摘要


,

叶邦彦





吴春凌


针 对 机械 零 件 计 算机视 觉检 刚 的 实 际 应 用 设 计 一 种 实 用 二 值化 分 刽 算 法
,
,

该 算 法 具 有 计 算 简单 执 行 时 间 短 和



二值 化 效 果 好 等优 点 并 已 应 用 于 实 际 系统 取 得 了 较好 的 实验 结 果
关 艘 词 计 算机视 觉



机械 零 件

二 值化
文 章编 号

中 圈 分 类号



文 献 标识 码





一戒犯









,

,

,







以记

,




以记 六

’ 脚
喇坛











加 叮

一 引言
在 机械零件 的计 算机 视 觉 检 测 图 像 处 理 中 图 像
的 二 值 化是 一 项 基 本 的 预处 理 工作 它 是 进 行 零 件 的
, ,



间 分 割 性 能 使 用 场 合 等方 面 都具有 自身 的特点
,








,

本 文 中 从 二 值化 的准 确 性 和处 理速 度 两 方 面 考 虑 给
出 一 种 以 图 像加权标 准差 作 阑值 并结合 梯 度 和 拉 普 拉

斯边 缘 检测 的 图 像二 值 化 处 理方 法



模式识别 几 何参 数 的 数据 处 理 等 的 前 提条 件

, ,





二值

图 像 是 指 整 幅 图 像 只 有 黑 白二 值 的 图 像 从 图 像 信 息

二 二 值化 方 法 与原 理
图 像 二 值化 的 目 的 是 把 图 像 中 的 像 素 分 为 两 类
,



含 量 的 角度 来说 图 像 二 值 化 可 看 作 是 一 种 图 像 的 压 缩 压缩后 图像 的 每个像 素 只 占
, ,



在 大 多情 况 下


,

一 类 为 背 景 另一 类 为物体 目标
, , ,



因 此 在 图 像 二 值化


,

这种 压缩 过 程 中会 丢 失 图 像 的 某 些 细 节 信 息

因此

,

技 术 中 最 常 用 和 经 典 的 方 法 就 是 闭值 法
它 被 广 泛 地采 用


因 为 阑值
,

在二 值化 过程 中 应 该 尽 量 减 少 与 实 际 应 用 相 关 的 图

法具有 直 观 和 容 易实 现 的 特 性 在 图像 分 割 的应 用 中
一 般情 况 下 阑 值 的 选 取 是 与 图像 像 素 点 的 位 置
, ,

像 细节 的 损 失



在 本 文 的 应用 中 图 像 目标 的 边 缘 区 域 是 图 像 处
,

,

理 中 的 最 重 要 信 息 即 在 二 值 化过程 中 要 保 证 目标边
, ,

像 素 的 灰 度 值 以 及 其邻 域 的 一 些 特 征 有 关 可 以 用 下

缘 信 息 尽 量 保 留 并 要 协 调 图 像 二 值 化 处 理 在 准确 性
,

式来 表 示


和 处 理 时 间上 的矛 盾
,





,

,

,

刃 ,
,

,



·

·

·

·

·

· ·

·

·

· ·

· ·

· ·

……

目前 图 像 二 值化 方 法 很 多 每一 类 方 法在 运算 时
,


式中 了
洪 志全 等

,

力 是点

力 的 灰度 值 可


,



,

力 表示 这
,

型 工 业 底 片扫 描 系 统经 过 一 段 时 间
, , ,

现代 计 算机 接

技术

北 京 电 子 工 业 出版 社

的 调 试 和 试 用 扫 描效 果 和 速 度 都 有很 大 提高 扫描 一 , 张 规格 的 底 片 约 需 单 片 同类
,

李 圣 怡等

环 境 下 软 硬 件接
,



技术

北 京 国 防科

紫光 所示

《洲


型 扫 描 仪 需要

单片

,

扫描效 果 如 图

技 大 学 出版 社 郭繁 夏 等
版社
,

扫描 仪 的原 理 与 开 发 应 用

北 京 清华 大 学出

五 结论
射线专用底 片扫 描 系 统进行大量 测 试分 析 此 扫 描 系 统 已 经 能 满 足 基
,



经过对



型工业

作 者 简 介 王 俊 涛 华 南理 工 大 学 作 者通讯 地 址 华 南理 工 大 学 广 州

,

级机 电 博 士 生 主 要 从 事 制
,

造 过 程 信 色与 智 能 应 用 技 术 方 面 的 研 究
以抖



本 功 能需 要 但 在软 件 和 硬 件 调 试 封装 和 设 备 外 壳 设
,



计 方 面 仍 需进 一 步完 善

王庆有



北 京工 业 大学 北 京 创







酒 泉 卫 星 发射 中心 甘 肃

应用 技 术

天 津 天 津 大 学 出版 社

收稿

日期

理 代 留世工 祖





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