一种基于x-ray的360度平面3d检测系统及检测方法
阅读说明：本技术 一种基于x-ray的360度平面3d检测系统及检测方法 (X-RAY-based 360-degree plane 3D detection system and detection method ) 是由 徐钻 于 2020-07-01 设计创作，主要内容包括：本申请涉及X光应用设备技术领域,尤其涉及一种基于X-RAY的360度平面3D检测方法及检测系统,该检测系统包括机壳、X光发射装置、影像接收装置和计算机处理装置,计算机处理装置与影像接收装置相连接,机壳设有工作台,X光发射装置与影像接收装置沿竖直方向间隔设于机壳内,且X光发射装置用于朝向影像接收装置发射X光；工作台位于X光发射装置与影像接收装置之间；还包括第一驱动装置和第二驱动装置,第一驱动装置用于驱动影像接收装置水平移动,以使影像接收装置可沿平行于工作台平面的方向绕X光发射装置的发射中心竖直投影旋转。本申请结构稳定,能够实现对产品内部缺陷的良好识别。(The application relates to the technical field of X-RAY application equipment, in particular to a 360-degree plane 3D detection method and a detection system based on X-RAY, wherein the detection system comprises a machine shell, an X-RAY emitting device, an image receiving device and a computer processing device, the computer processing device is connected with the image receiving device, the machine shell is provided with a workbench, the X-RAY emitting device and the image receiving device are arranged in the machine shell at intervals along the vertical direction, and the X-RAY emitting device is used for emitting X-RAYs towards the image receiving device; the workbench is positioned between the X-ray emitting device and the image receiving device; the X-ray projection device also comprises a first driving device and a second driving device, wherein the first driving device is used for driving the image receiving device to horizontally move so that the image receiving device can vertically project and rotate around the emission center of the X-ray emission device along the direction parallel to the plane of the workbench. This application stable in structure can realize the good discernment to product internal defect.)
技术领域
本申请涉及X光应用设备技术领域，尤其是涉及一种基于X-RAY的360度平面3D检测系统及检测方法。
背景技术
近年来，随着电子产业的迅猛发展，印刷电路板（简称PCB）行业呈现出了持续高速增长的发展态势。PCB品质的好坏，直接取决于电路板上每根线条、每个孔的品质的好坏。而在一块电路板上通常有着数以千计的线条和孔，如果其中的任意一处发生过细、过粗、残缺、针孔、粘连、断开、错位等质量问题，都会影响最终的产品质量，因此PCB检测就显得尤为重要。
目前对PCB检测通常会使用X-RAY检测系统，主要包括承托台、X光发射装置、影像接收装置和计算机处理装置，承托台用于承托待检测的PCB，X光发射装置与影像接收装置分别设于承托台的上下两侧；计算机处理装置与影像接收装置相连接。
X光发射装置用于朝向承托台发射X光，利用X光对PCB的检测区域进行断层扫描，由影像接收装置对X光扫描得到的影像进行接收并传输至计算机处理装置中，由计算机处理装置利用影像的灰度位深关系对影像数据进行模拟再显示为供便于对比的3D图像。这种方法可以用于非常有规则的产品，比如电子元件、IC、铝压铸的内部无损探伤使用等。
针对上述中的相关技术，发明人认为在针对复杂产品时，影像接收装置接收的影像容易出现灰度过多的情况，这会导致计算机处理装置对图像的模拟效果较差，从而影响产品内部缺陷的识别准确性。
发明内容
第一方面，本申请提供一种基于X-RAY的360度平面3D检测方法，采用如下的技术方案：
一种基于X-RAY的360度平面3D检测方法，包括以下步骤：
S1、将产品置于X光发射装置与影像接收装置之间，且使X光发射装置与影像接收装置的位置对齐于产品的检测区域；
S2、X光发射装置向产品发射X光，由影像接收装置以固定半径绕X光发射装置发射中心的投影点为圆心在同一平面分角度接收多张X光对产品的扫描影像；
S3、将步骤S2中接收到的多张扫描影像传输至计算机处理装置，由计算机处理装置对多张扫描影像进行处理，用灰度重叠、反复叠加再去重的方式得到3D图像。
通过采用上述技术方案，针对产品的一个检测点，使用影像接收装置在同一平面围绕X光发射装置的发射中心投影点旋转，从而令影像接收装置能够分角度接收多张X光对产品的扫描影像；多张扫描影像输送至计算机处理装置内，利用灰度重叠、反复叠加再去重的方式，由计算机处理装置将多张扫描影像进行合成处理得到产品检测点的3D图像，从而减少灰度过多对图像的影响，以提升对产品内部缺陷的识别准确性。
优选的，所述步骤S2中影像接收装置接收的扫描影像数量为4的整数倍。
通过采用上述技术方案，将影像接收装置接收的扫描影像数量设置为4的整数倍，便于实现扫描影像的良好合成。
第二方面，本申请提供一种基于X-RAY的360度平面3D检测系统，用于实施上述基于X-RAY的360度平面3D检测方法，采用如下的技术方案：
一种基于X-RAY的360度平面3D检测系统包括机壳、X光发射装置、影像接收装置和计算机处理装置，所述计算机处理装置与影像接收装置相连接，所述机壳内水平设有工作台，所述X光发射装置与影像接收装置沿竖直方向间隔设于机壳内，且所述X光发射装置用于朝向影像接收装置发射X光；所述工作台位于X光发射装置与影像接收装置之间；还包括第一驱动装置和第二驱动装置，所述第一驱动装置用于驱动影像接收装置水平移动，以使影像接收装置可沿平行于工作台平面的方向绕X光发射装置的发射中心竖直投影旋转；所述第二驱动装置用于驱动X光发射装置水平移动，以使所述X光发射装置的位置可与产品的检测区域相对应。
通过采用上述技术方案，在将产品放置于工作台上，在第一驱动装置与第二驱动装置的驱动作用下，可驱动影像接收装置与X光发射装置的位置对齐于产品的检测区域；而后，影像接收装置可在第一驱动装置的驱动作用以固定半径绕X光发射装置发射中心的竖直投影旋转，从而使得影像接收装置能够在同一水平面分角度接收多张X光对产品的扫描影像，实现同一检测区域的多张影像采集。
优选的，所述第一驱动装置包括X轴移动板、X轴驱动机构、Y轴移动板和Y轴驱动机构，所述X轴移动板沿机壳的长度方向滑移连接于机壳；所述X轴驱动机构设于X轴移动板与机壳之间，用于驱动X轴移动板沿机壳的长度方向运动；所述Y轴移动板沿机壳的宽度方向滑移连接于X轴移动板，所述影像接收装置连接于Y轴移动板；所述Y轴驱动机构设于X轴移动板与Y轴移动板之间，用于驱动Y轴移动板沿机壳的宽度方向运动。
通过采用上述技术方案，X轴驱动机构可以驱动影像接收装置沿机壳的长度方向运动，Y轴驱动机构可以驱动影像接收装置沿机壳的宽度方向运动，进而使得影像接收装置在第一驱动装置的驱动作用下运动至与产品检测区域对应的位置，同时也能够使得影像接收装置受驱动绕X光发射装置的发射中心投影点做旋转运动。
优选的，所述第一驱动装置还包括Z轴移动板和Z轴驱动机构，所述Z轴移动板沿竖直方向滑移连接于Y轴移动板；所述影像接收装置设于Z轴移动板上，以通过Z轴移动板实现影像接收装置与Y轴移动板的连接；所述Z轴驱动机构设于Z轴移动板与Y轴移动板之间，用于驱动Z轴移动板沿竖直方向运动。
通过采用上述技术方案，影像接收装置设于Z轴移动板，以此实现影像接收装置与Y轴移动板连接的连接；同时，利用Z轴驱动装置可驱动影像接收装置沿竖直方向运动，达到调节影像接收装置与X光发射装置之间间距的作用，从而对扫描影像最终被接收的尺寸大小进行调节。
优选的，所述X轴驱动机构包括X轴丝杆滑台和X轴驱动电机，所述X轴丝杆滑台沿机壳的长度方向设于机壳侧壁；所述X轴丝杆滑台对面的机壳侧壁设有X轴滑轨，所述X轴滑轨上设有X轴滑块；所述X轴移动板的一端连接于X轴丝杆滑台的滑块上，另一端连接于X轴滑轨上的X轴滑块上；所述X轴驱动电机连接于X轴丝杆滑台的丝杆一端，用于驱动X轴丝杆滑台的丝杆转动。
通过采用上述技术方案，使用X轴滑轨与X轴丝杆滑台实现X轴移动板两端与机壳侧壁之间的滑移连接，从而实现X轴移动板与机壳之间的稳定滑移；同时，在使用X轴驱动电机驱动X轴丝杆滑台中丝杆转动的情况下，即可驱动X轴丝杆滑台上滑块带动X移动板沿X轴丝杆滑台的长度方向运动；结构简易且稳定性高。
优选的，所述Y轴驱动机构包括Y轴丝杆滑台和Y轴驱动电机，所述Y轴丝杆滑台沿机壳的宽度方向设于X轴移动板上；所述Y轴移动板设于Y轴丝杆滑台的滑块上，以实现Y轴移动板与X轴移动板之间的滑移连接；所述Y轴驱动电机设于X轴移动板的一端，用于驱动Y轴丝杆滑台的丝杆转动。
通过采用上述技术方案，Y轴移动板设于Y轴丝杆滑台的滑块上，以此实现Y轴移动板与X轴移动板之间的滑移连接，同时，使用Y轴驱动电机驱动Y轴丝杆滑台中的丝杆转动，即可驱使Y轴丝杆滑台的滑块带动Y轴移动板沿Y轴丝杆滑台的长度方向运动。
优选的，所述Z轴驱动机构包括Z轴丝杆滑台和Z轴驱动电机，所述Z轴丝杆滑台沿竖直方向设于Y轴移动板上；所述Z轴移动板设于Z轴丝杆滑台的滑块上，以实现Z轴移动板与Y轴移动板之间的滑移连接；所述Z轴驱动电机连接于Z轴丝杆滑台的丝杆一端，用于驱动Z轴丝杆滑台的丝杆转动。
通过采用上述技术方案，使用Z轴驱动电机与Z轴丝杆滑台的组合，结构简易，即可便捷实现驱动Z轴移动块沿竖直方向运动的效果。
优选的，还包括辅助定位装置，所述辅助定位装置包括激光固定座和激光发射器，所述激光固定座连接于Y轴移动板；所述激光发射器设于激光固定座上。
通过采用上述技术方案，使用计算机处理装置利用第一驱动装置对影像接收装置的位置进行校对时，使用激光发生器发射的可视化激光光束，能够起到辅助定位的作用，便于直观的表现出影像接收装置的水平位置的校对结果。
附图说明
图1是本申请实施例中检测系统的整体结构示意图。
图2是本申请实施例用于展示机壳内部结构的示意图。
图3是本申请实施例中第一驱动装置与影像接收装置的示意图。
图4是图3中另一视角的示意图。
图5是本申请实施例中X光发射装置的分解结构示意图。
图6是图4中A部分的放大结构示意图。
附图标记说明：1、机壳；11、料门；2、X光发射装置；21、光管安装架；22、X光光管；23、防护罩；3、影像接收装置；31、平板安装板；32、平板探测器；4、显示屏；5、第一驱动装置；51、X轴驱动机构；511、X轴丝杆滑台；512、X轴驱动电机；52、X轴移动板；53、Y轴驱动机构；531、Y轴丝杆滑台；532、Y轴驱动电机；54、Y轴移动板；55、Z轴驱动机构；551、Z轴丝杆滑台；552、Z轴驱动电机；56、Z轴移动板；6、第二驱动装置；7、辅助定位装置；71、激光固定座；72、激光发射器；8、工作台；9、X轴滑轨；91、X轴滑块。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种基于X-RAY的360度平面3D检测方法，该检测方法能够提升对产品内部缺陷的识别准确性。
一种基于X-RAY的360度平面3D检测方法包括以下步骤：
S1、将产品置于X光发射装置2与影像接收装置3之间，且使X光发射装置2与影像接收装置3的位置对齐于产品的检测区域。
S2、通过X光发射装置2向产品的检测区域发射X光，由影像接收装置3以固定半径绕X光发射装置2的发射中心投影点进行旋转，以在同一平面分角度接收X光对产品的扫描影像；具体的，扫描影像的接收数量为4的整数倍。
S3、将步骤S2中接收到的多张扫描影像输送至计算机处理装置，利用灰度重叠、反复叠加再去重的方式，由计算机处理装置对多张扫描影像进行合成处理得到检测区域的3D图像。
本申请实施例中一种基于X-RAY的360度平面3D检测方法的实施原理为：针对产品的一个检测区域，使用影像接收装置3在同一平面围绕X光发射装置2的发射中心投影点旋转，从而令影像接收装置3能够分角度接收多张X光对产品的扫描影像；多张扫描影像输送至计算机处理装置内，利用灰度重叠、反复叠加再去重的方式，由计算机处理装置将多张扫描影像进行合成处理得到产品检测点的3D图像，从而减少灰度过多对图像的影响，以提升对产品内部缺陷的识别准确性。
本申请实施例公开一种基于X-RAY的360度平面3D检测系统，该检测系统用于实施上述中的检测方法。
参照图1和图2，一种基于X-RAY的360度平面3D检测系统包括机壳1、X光发射装置2、影像接收装置3、计算机处理装置、第一驱动装置5、第二驱动装置6和辅助定位装置7。其中，机壳1的俯视图呈矩形状，在机壳1长度方向的一侧壁开设有料口，料口用于供工作人员对产品进行取放；相应的，机壳1的侧壁设有对料口进行启闭的料门11。
参照图1和图2，机壳1的内部安装有工作台8，第一驱动装置5安装于工作台8的上方，第二驱动装置6安装于工作台8的下方；X光发射装置2与影像接收装置3沿竖直方向间隔设置，其中，影像接收装置3连接于工作台8上方的第一驱动装置5，用于受第一驱动装置5的驱动而运动；X光发射装置2连接于工作台8下方的第二驱动装置6，用于受第二驱动装置6的驱动而运动。计算机处理装置包括计算机和显示屏4，其中，计算机安装于机壳1的内部，且计算机与影像接收装置3相连接，用于对影像接收装置3传输过来的扫描影像进行处理；显示屏4安装于机壳1的外侧壁，且显示屏4与计算机相连接。
参照图3和图4，第一驱动装置5包括X轴驱动机构51、X轴移动板52、Y轴驱动机构53、Y轴移动板54、Z轴驱动机构55和Z轴移动板56；其中，X轴驱动机构51包括X轴丝杆滑台511和X轴驱动电机512，X轴丝杆滑台511沿机壳1的长度方向固定安装机壳1的宽度方向的一内侧壁上。X轴驱动电机512安装于X轴丝杆滑台511的一侧，且X轴驱动电机512的输出轴通过传动带与X轴丝杆滑台511的丝杆端部相连接，达成驱动X轴丝杆滑台511的丝杆转动的效果。
参照图3和图4，X轴移动板52沿机壳1的宽度方向设置，且X轴移动板52的两端与机壳1宽度方向的两内侧壁滑移连接；相应的，位于X轴丝杆滑台511对面的机壳1内侧壁安装有X轴滑轨9，X轴滑轨9与X轴丝杆滑台511的高度相同，且X轴滑轨9的长度方向与X轴丝杆滑台511的长度方向相同。X轴滑轨9沿自身长度方向滑移安装有X轴滑块91，X轴移动板52的一端通过螺栓与X轴滑块91相连接，另一端与X轴丝杆滑台511的滑块螺栓连接。
参照图3和图4，Y轴驱动机构53包括Y轴丝杆滑台531和Y轴驱动电机532，其中，Y轴丝杆滑台531沿X轴移动板52的长度方向安装于X轴移动板52上表面，Y轴驱动电机532安装于X轴移动板52上，且Y轴驱动电机532与Y轴丝杆滑台531的丝杆之间安装有传动带，从而使得Y轴驱动电机532可驱动Y轴丝杆滑台531内的丝杆转动。
参照图3和图4，Y轴移动板54通过螺栓连接于Y轴丝杆滑台531的滑块上，以此实现Y轴移动板54与X轴移动板52之间的滑移连接；同时，利用Y轴驱动电机532驱动Y轴丝杆滑台531内的丝杆转动，即可使得Y轴丝杆滑台531的滑块带动Y轴移动板54沿X轴移动板52的长度方向运动。
参照图3和图4，Z轴驱动机构55包括Z轴丝杆滑台551和Z轴驱动电机552，其中，Z轴丝杆滑台551沿竖直方向安装于Y轴移动板54上；Z轴驱动电机552安装于Z轴丝杆滑台551的上侧，且Z轴驱动电机552通过传动带与Z轴丝杆滑台551的丝杆端部相连接，以此实现Z轴驱动电机552驱动Z轴丝杆滑台551中滑块沿竖直方向移动的作用。
参照图3和图4，Z轴移动板56通过螺栓连接于Z轴丝杆滑台551的滑块上，相应的，影像接收装置3安装有于Z轴移动板56上。具体的，影像接收装置3包括平板安装板31和平板探测器32；其中，平板安装板31水平安装于Z轴丝杆滑台551的滑块上，平板探测器32固定安装于平板安装板31的下表面，且平板探测器32的接收面板竖直朝下。
参照图2，本实施例中，第二驱动装置6与第一驱动装置5结构类似，此处不再赘述，第二驱动装置6用于使X光发射装置2能够沿X轴、Y轴和Z轴方向运动。参照图5，X光发射装置2包括光管安装架21、X光光管22和防护罩23，其中，光管安装架21与第二驱动装置6相连接，X光光管22安装于光管安装架21上，且X光光管22的的发射端朝上设置。同时，防护罩23安装于X光光管22的发射端，用于对X光光管22发射端进行防护。
参照图4和图6，辅助定位装置7用于对影像接收装置3的水平位置的校对起到辅助作用，具体的，辅助定位装置7包括激光固定座71和激光发射器72；其中，激光固定座71固定安装于Z轴丝杆滑台551的下端面，激光发射器72安装于激光固定座71上。在计算机处理装置利用第一驱动装置5对影像接收装置3的位置进行校对时，使用激光发生器发射的激光光束，能够起到辅助定位的作用，便于直观的表现出影像接收装置3的水平位置的校对结果。
本申请实施例中一种基于X-RAY的360度平面3D检测系统的实施原理为：在将产品放置于工作台8上，在第一驱动装置5与第二驱动装置6的驱动作用下，可驱动影像接收装置3与X光发射装置2的位置对齐于产品的检测区域。而后，影像接收装置3可在第一驱动装置5的驱动作用以固定半径绕X光发射装置2发射中心的竖直投影旋转，从而使得影像接收装置3能够在同一水平面分角度接收多张X光对产品的扫描影像，实现同一检测区域的多张扫描影像采集。
影像接收装置3将多张扫描影像输送至计算机处理装置内，利用灰度重叠、反复叠加再去重的方式，由计算机处理装置将多张扫描影像进行合成处理得到产品检测点的3D图像，从而减少灰度过多对图像的影响，以提升对产品内部缺陷的识别准确性。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。