基本方法：金属熔化焊焊接接头数字射线成像检验

本节简单介绍制造厂内射线成像检测室（射线探伤室）的金属熔化焊焊接接头数字射线成像检验基本方法，这与野外移动式成像检验有些区别。从射线源系统、机械工装系统、成像软件、控制软件、图像处理软件等都不太一样，且对射线探伤室也有一些要求。

1.射线成像检测室

射线照相检测室是按产品批量、透照厚度、射线检测等级、辐射防护规定建造的各种规模射线照相室。在此基础上用于射线成像检测室，还需要完善。

1）根据具体情况，在成像室和操纵室内设置摄像显示系统，监控成像室内情况，确保安全操作；

2）操纵室铅防护门，应使用手摇、气动或电动的开关机构，必须进出方便、安全可靠；

3）按成像部件的需要，增设必要的机械工装，满足成像要求，提高射线成像检测质量和效率。

对于新建射线成像检测室，除满足上述条件外，应根据成像部件、透照厚度、成像技术等级、自动控制程度，可向成像设备制造商提出具体的技术要求，制造商按要求提供全套的成像设备，包括射线源、机械工装、成像软件、控制软件、监控显示系统和操作控制台（成像控制中心）（见图5-17和图5-18）。

图5-17 LNG气瓶射线成像检测室

1—气动铅门 2—LNG气瓶 3—X射线机 4—平板探测器 5—执行机构 6—滚动输送轨道

图5-18 成像操作控制中心台

1—鼠标 2—键盘 3—计算机控制器 4—成像室内显示屏 5—部件内纵缝表面检查 6—图像显示屏 7—计算机控制器 8—射线机控制器

用于生产线上的专用机械工装，可按实际场地等要求设计制造生产线上的成像设备，如钢制螺旋焊缝、钢制直管纵缝、环缝、气瓶焊缝等成像检测。

2.成像检测装置连接

（1）射线机系统

射线机的连接主要是各部分连接到射线控制器（射线操纵台）上。

1）连接的射线机，必须确认与使用平板探测器的能量范围一致；

2）考虑到实时、非实时成像的两种模式下X射线机冷却、散热问题；

3）射线机按使用说明书规定连接。

（2）成像控制器（计算机主机）

这部分与办公用计算机连接相同，其中硬件包括显示器、平板探测器、键盘、鼠标、打印机等，备有移动硬盘和U盘插口。

（3）机械操作控制系统

此部分是以计算机控制连接有显示器、键盘、鼠标。用来控制部件、探测器、射线机相对位置的移动。

（4）成像室内的监视系统

按实际要求配置摄像头数量、显示器、调整开关。

以上四部分组成成像系统操纵控制中心，如图5-18和图5-19所示。

3.使用成像检测系统（软件）安装及功能

成像系统软件，因各制造商提供的程序软件有复杂和简单之分，最简单就像使用计算机上网浏览网页一样，操作比较方便，安装也比较简单，一般检测人员都可使用。比如，华科平板成像系统（V4.1）软件就属于此类。

图5-19 成像检测系统装置连接示意图

（1）成像检测系统软件安装

在安装成像操作系统（软件）时，启动安装程序出现系统安装向导界面，按提示对话框选项进行系统安装到完成，单击“完成”退出安装程序。或者将“成像系统文件”拷贝到D盘根目录下；在运行“成像系统文件”时，按弹出对话框选项进行安装，至软件安装完成。这一过程相当于在计算机上安装操作程序一样。

（2）软件功能

软件功能主要包括系统启动、退出、文件打开、保存、另存和打印及系统卸载等相关功能。

软件启动后显示出程序主体界面，主要包括：标题栏、三个窗口控制按钮、边框、菜单栏、工具栏、窗口内容（见图5-20）。

图5-20 主体界面

1）标题栏：用于显示窗口名称或移动窗口在桌面位置。

2）窗口控制按钮：“最小化”按钮、“最大化”或“还原”按钮、“关闭”按钮。

3）边框：可以调节窗口大小。

4）菜单栏：每个软件所用到的操作命令，一般都包含在菜单中，即菜单在每一个框内准备许多条命令。由于每个应用程序所用的命令不同，所以菜单中内容会不同。有些常用命令如文件（F）、系统（A）、动态控制（D）、静态控制（L）、设置（T）、查看（V）、帮助（H）。

5）工具栏：为使用方便，在窗口中常用的命令做成一些小图标按钮（快捷图标），排在工具栏中，操作者可从中选取来直接使用。

6）窗口内容：窗口内分动态图像区域和静态图像区域，下边分别标有控制调节图像灰度、对比度的窗框值和窗位值滑块。

（3）软件程序使用方法

系统需要与设备保持正确连接才可启用其他相关功能，连接设备此项功能在程序启动时会自动启用，否则需手动进行软件系统与设备连接，选择程序菜单“系统（A）”→“连接设备（S）F3”项，程序启动与平板探测器连接功能，或用工具栏快捷按钮即可连接（见图5-21）。

图5-21 工具栏

1）文件操作：用桌面快捷图标或启动按钮启动系统，完成后会自动转入系统主界面。需要打开文件、保存文件、另存文件、打印文件时，单击菜单“文件—打开”弹出打开文件对话框，按文件内容选择。

2）窗框、窗位的调整：使用平板探测器成像得到的数据图像是与射线剂量成正比的14位信息值，这要用窗框、窗位来调整图像。

窗框、窗位的调整类似亮度与对比度的调整，一般窗框值越小，对比度越大。窗位值越小，亮度越大。调整时要从小数值开始，逐渐加大，另外，窗框、窗位要同时调整，不要单一的调整其中一项数值。

系统中，窗框、窗位调整控制分实时检测视图控制（窗口左侧动态图像区域）与静态视图控制（窗口右侧静态图像区域），其界面如图5-22所示。

窗框、窗位值在任意状态下均可调整，并且数值具有记忆效果，即程序在每次启动时都会自动将窗框、窗位的数值自动调节到上次程序结束时的状态。

图5-22 控制界面

3）视图控制：视图控制包括移动、跟踪模式、长度测量、放大、缩小、原始大小、负片显示、水平和垂直翻转。其菜单项与相应的工具栏快捷按钮如图5-23所示。

图5-23 菜单与工具栏

在视图控制的静态、动态截图控制基本相同。只是选择程序菜单中的动态、静态控制程序内容不同而已。如单击“静态控制（L）”时，出现下拉子菜单命令：移动、跟踪、测长、放大、缩小、负片、水平和垂直翻转等命令模式。

a）移动：当图像区域的大小不足以显示图像全部内容时，在此区域按住鼠标左键拖动，图像跟随鼠标一起移动，同拖动该区域滚动条一样。

b）跟踪模式：此模式是一种自动窗框、窗位定位工具。在图像区域内按住鼠标左键拖动到合适位置释放后，系统会自动锁定选中区域的数据，计算出选中区域内最佳窗框、窗位，然后刷新显示图像。

c）长度测量：可以测量“静态图像区域”中两点之间的实际距离，为保证测量的准确性，在测量之前需进行标准操作。

标准操作的目的是使系统获得逻辑坐标与物理坐标的实际比例。校准时，在工具栏上选中校准（见下图），选择适当的长度，在“静态图像区域”拖动鼠标绘制标准线，最后单击确定即可。

d）放大：放大显示图像，最大缩放比例为2.5倍。(www.xing528.com)

e）缩小：缩小显示图像，最小缩放比例为0.25倍。

f）原始大小：将图像显示比例恢复到1∶1。

g）负片显示：显示图像模式更改为负片显示。

h）水平翻转：将图像水平翻转后显示。

i）垂直翻转：将图像垂直翻转后显示。

4）系统设置：

a）实时检测：实时检测需要在与设备正确连接之后才可启用，启用实时检测之后，程序会在动态图像区域显示实时视频图像。启动实时检测可选择程序菜单“系统（A）”→“实时检测（T）F5”项，程序启动实时检测；也可使用工具栏快捷按钮或直接按下键盘“F5”按键可以启动实时检测（见图5-24）。

图5-24 实时检测对话框

b）模式设定：模式设定主要是设定平板探测器的工作模式、视频的帧率、数值转换过滤方式以及特定的旋转显示效果。

平板探测器的工作模式有两种，1*1模式与2*2模式，1*1模式下图像大小为1024*1024像素，最大帧率为10帧/s；2*2模式下图像大小为512*512像素，最大帧率为30帧/s。如果需要对平板探测器的工作模式进行设定，可采用以下方法启动模式设定对话框，然后选择平板探测器的工作模式。

单击菜单“设置（T）”→“模式设定（M）…”打开模式设定对话框，对话框如图5-25所示。

图5-25 模式设定对话框

模式选择——用于选择平板探测器的工作模式，选中相应的单选按钮即可更改模式。

帧率选择——选择实时检测时图像的刷新速率，一般情况下，帧率越高图像也就越流畅。

图像大小——当前模式下的图像大小，单位为像素。

数值转换方式——由原始数据转换为图像数据的过滤方式，有线性数值过滤和非线性数值过滤两种，线性数值过滤图像清晰，对比度高，但会有少许噪声点，非线性数值过滤可以有效地降低噪声点对图像的影响，其缺点是转换后的图像对比度会比采用线性数值过滤稍低。

旋转显示——为了适应实时检测的视角角度的要求，选中旋转显示后，可以调节下面的滑动条来设定图像的旋转角度。

c）抓图设置：抓图设置主要设置快速抓图与精准抓图的帧率与张数，单击菜单“设置（T）”→“抓图设定（A）…”打开模式设定对话框，对话框如图5-26所示。

图5-26 抓图设置对话框

抓图帧率——抓图帧率是抓图时平板采用的帧率，在启动抓图后，系统会自动将帧率由实时检测设定的帧率转到此帧率。

抓图张数——抓图张数设定的并非是抓图操作后得到的图像张数，而是抓图过程中处理的图像张数，每次抓图最终都是得到一张最优图，一般情况下，抓图张数设置得越高，图像会越清晰，同时抓图过程需要的时间也会越长。

d）快速抓图：快速抓图功能需要在实时检测启动后才可使用，快速抓图功能忽略当前模式设置，自动转换到2*2模式下，采用抓图设置中的参数进行抓图。在抓图过程中请不要移动工件或平板探测器的位置，待抓图结束后方可移动。选择程序菜单“系统（A）”→“快速抓图（F）空格”项，程序启动快速抓图或使用工具栏快捷按钮（红色矩形框选中）（见图5-27）。

图5-27 快速抓图设置工具栏

e）精准抓图：精准抓图功能需要在实时检测启动后才可使用，快速抓图功能忽略当前模式设置，自动转换到1*1模式下，采用抓图设置中的参数进行抓图。在抓图过程中请不要移动工件或平板的位置，待抓图结束后方可移动。选择程序菜单“系统（A）”→“精准抓图（B）回车”项，程序启动精准抓图或使用工具栏快捷按钮（红色矩形框选中）（见图5-28）。

图5-28 精准抓图设置工具栏

f）设备序列号：为了使系统的效果达到最优，每一套系统在出厂时都会配有专用的配置文件，该文件组放置在一个以设备序列号命名的文件夹里，程序在第一次启用时，需要设定该文件夹的位置。单击菜单“设置（T）”→“设备序列号（D）…”打开模式设定对话框，对话框如图5-29所示。

图5-29 设备序列号设置对话框

解锁——该项设置为高级设置，错误的设置会直接造成设备不可启用，因此在更改设备序列号之前需要输入预定的密码解锁，预定密码统一设定为“hua-ketest”（不包括双引号）。

浏览——单击浏览按钮之后会弹出目录选择对话框，选择正确的目录后单击确定按钮，然后再单击设备序列号对话框的确定按钮，则成功更改了设备序列号的目录。

（4）卸载系统

打开系统控制面板，启动添加或删除程序，界面如图5-30所示。

图5-30 打开系统界面

选择华科平板成像系统V4.1，单击删除按钮，弹出以下对话框，选择“是”开始卸载系统。

卸载完成后弹出以下提示对话框，表示系统已经完成卸载（见图5-31）。

图5-31 完成卸载界面

4.金属熔化焊焊接接头数字射线成像检验程序

射线成像设备连接，成像软件安装完成，启动、运行正常，就可以按5.5.1节的面阵列探测器成像检验基本方法的程序内容，进行部件的射线成像检测操作。

在射线成像中，需要注意以下几点：

（1）射线成像工艺

射线成像工艺是按部件技术标准要求编写，应该包括射线源系统、机械工装系统、控制系统、成像软件、平板探测器、显示系统和成像的基本操作等部分。

（2）平板探测器

工业成像使用平板探测器，不像使用胶片规定那么详细，而且在射线照相标准中按射线照相技术等级，选用胶片类型和类型中的型号。选用平板探测器做不到这一点，因为目前平板探测器尚未制定出相对应的使用标准，可用的平板规格很单一。常用的平板探测器如Varina公司PaxScan系列平板，像素尺寸为0.127mm，成像检测可达到A级技术等级水平，但达到AB级技术等级是有一定难度，最好选用小一点的像素值平板探测器使用比较可靠。

（3）校正

校正是射线成像中重要的程序，也是完成使用常规中的程序。因为，平板探测器是由TFT阵列组成，每个光敏二极管对射线的响应并不完全一致，所以校正的目的就是使其输出值一致。按校正对话框，选择模式、帧率、焦距、电压、电流参数，进行增益校正完成后为成像检测需用。

（4）补偿原则

如果图像质量（图像灵敏度和图像分辨率）达不到标准的像质计灵敏度和双丝型空间分辨率要求值，可通过增加图像灵敏度（增加单丝可见度）补偿图像分辨率。

例如，对一个检测系统，检测厚度为10mm的部件，B级它必须达到识别丝号W14和双丝号D11，若无法达到，可从双丝号D11降低到D9两个丝号，但要从丝号W14增加，而上升到W16两个丝号来补偿；对AB级上升到W13和D10就能满足相同的检测图像质量。

成像使用的探测器对比灵敏度，取决于积分时间和管电流（mA），在给定距离和管电压下来采集成像图像，所以提高单丝可见度是通过增加曝光时间和管电流的设置来实现的。

（5）滤波器

使用滤波器滤波是提高图像质量的一种成像工艺措施，一定按标准规定滤波材料和厚度来放置滤波器。

（6）图像质量

图像质量是用像质计、双丝型像质计和对比灵敏度质量指示器，三种测试用具的测试值来衡量的。

1）像质计灵敏度是图像对比度指标；

2）双丝计最小丝对单元号数值是图像清晰度指标；

3）对比灵敏度质量指示器是ASTM E 1647-98a标准中规定的指示器，用于测定射线成像系统对比灵敏度，即测量沿射线束方向所能显示最小缺陷尺寸能力，它是射线成像检测系统综合性能的一个主要指标。

以上三种指标在成像部件质量验收标准中都有具体规定数值，一定要达到规定值，认为图像质量符合要求后，可按标准规定进行成像质量评级。