1.导言
在工业探伤领域中，因为焊接进程呈现的各种问题，会导致焊缝中含有气孔和裂纹等缺点，影响产品的质量，所以焊接图画中缺点的检测十分重要。受传统X射线焊缝图画检测的评片人员的技能本质和经历的影响，焊缝缺点的检测逐渐从人工评片过渡到计算机智能辨认。选用X射线实时检测体系在线检测与剖析，可以有用地战胜人工评片引起的误判，从而使焊缝底片缺点在线检测作业客观化、规范化、标准化。它是将计算机、自动操控、机械传动、无损检测等很多学科进行有用结合而诞生的高科技项目，它的研制开发成功将使我国的输油气管道焊缝的无损检测技能产生“质”的腾跃，给焊缝检测传统工艺带来巨大的冲击。而便携式焊缝底片数字化检测仪则是因为其便携性可以给客户带来极大的便利，因此有更大的发展前景。
规划研制便携式焊缝底片数字化检测仪需求完结以下几方面的作业，按功用可以将体系分红如下四部分：
(1)机械部分：机械部分包含传片组织和自动操控部分。传片组织带动焊缝底片在水平方向上运动。该部分由无磨损导轨、橡皮传动轮、同步传动带和步进电机等组成。
(2)体系照明部分：选用节能式电子镇流器的冷光源对方针视场进行照明。
(3)图画收集部分：该部分运用高速工业相机来收集图画。这样可以确保图画质量和扫描速度兼容性。
(4)模式辨认部分：由计算机对摄像机收集到的图画进行预处理、图画切割和模式辨认，提取焊缝缺点进行分类。
本文首要对便携式数字化焊缝底片检测仪的硬件结构进行规划。关于机械部分的规划，首要要对传片组织进行规划，使其可以到达便携的要求。然后运用单片机完结对步进电机的操控，以完结传片组织的运动。规划电路操控原理图和编写单片机操控程序。
2.整体方案规划
依据输油气管道焊缝底片无损检测作业的需求，体系结构规划如图1所示。
图1 体系硬件结构图
便携式数字化焊缝底片检测仪首要由两部分组成：笔记本电脑和收集体系。收集体系首要部件有：线扫描相机、传片组织、照明体系、步进电机操控电路板、步进电机驱动器和步进电机等。
本体系首要完结射线底片的数字化输入，然后对其进行图形图画处理和剖析。其作业原理如下：在冷光源照明体系、散热体系和供电体系协同作业下，上位机与下位机树立各种信息数据通信，计算机向串行接口宣布胶片行走指令及行走方向指令，单片机经过接纳处理相关指令，向机械伺服传动体系中的步进电机驱动器发送CP信号和DIR信号，驱动器细分CP信号并辨认DIR信号后驱动三相混合式步进电机作业，步进电机经过同步带驱动传片组织并带动胶片向某一方向平稳工作;当胶片经过工业摄像机正下方时，上位机软件准确操控摄像机电子快门动作，结合照明体系，摄像机以线扫描办法将胶片图画帧准确地收集至上位机;上位机再将收集到的图画数据作分工同步处理，一部分发送至计算机内部作辅佐处理，另一部分发送至图形图画处理板处理;将处理后的大批量图画数据转储至海量存储体系傍边，完结整个作业流程。
收集体系外壳的体积为200mm×200mm×400mm，分量不超越10kg.首要布局如图2所示：
图2 收集体系的布局
3.传片组织规划
因为工业射线胶片的宽度不是单一固定的，为了进步作业效率和作业质量、确保检测底片的精度，构思一种接连可调的检测焊缝底片体系是十分必要的。本文咱们经过调整传片组织的两头侧板的宽度可以完结对不同宽度(70mm-120mm)的工业射线照相胶片的准确定位，确保摄像头的对中。传片组织的规划如图3所示：
图3 传片组织规划图 4.步进操控
步进电机是工业进程操控的首要操控元件之一。它是一种将电脉冲信号转化成相应的角位移或线位移的电磁机械设备，具有快速发动和中止的才能。当负荷不超越步进电机所供给的动态转矩值时，可以在“片刻”间完结发动和中止。
步进电机的操控体系的中心指令处理及操控单元选用了性价比较好的ATMEL_AT89C51单片机，经过其内部软件程序并结合周边电路%&&&&&%完结了对整机硬件体系的集中操控。其根本功用大致有：解说软件体系对硬件执行组织的相关操控指令、输出步进电机驱动器所需求的CP脉冲信号和DIR方向信号等等。
在步进电机的单片机操控体系中，要完结以下二个根本操控使命：
(1)操控步进电机的转向：经过改动通电的相序来完结。
(2)操控步进电机的转速：经过调理脉冲频率来完结。
本体系选用了8位微操控器ATMEL_AT89C51来完结操控功用。电路板电路原理图如图4所示：
图4步进电机操控电路原理图 本操控电路首要由操控单元芯片ATMEL_AT89C51、串口接口芯片MAX232、稳压电路和ULN2003A电机脉冲分配芯片组成。经过上位机接连向下位机发送4个分别为1字节的数据，即速度增加量、速度减小量、方向操控量(0X01为正转，0 X 0 0为回转)及脱机状况操控量(0X01为正常作业，0X00为脱机)，来到达操控电机的调速与正回转功用。
DIR方向信号和CP脉冲信号至驱动器相应端口时，驱动器呼应指令把操控体系宣布的脉冲信号转化为步进电机所需的角位移量，其间，CP脉冲的频率与步进电机的转速成正比，CP脉冲的个数决议了步进电机旋转的视点。这样，操控体系经过操控脉冲信号CP，到达对步进电机调速和定位的意图，传片组织可以以十分安稳的速度带动底片做滑润运动。
本体系选用美国SHAPHON公司与北京斯达特微步操控技能有限公司联合出产的MS系列步进电机。
如图4所示，当信号正端为高电平时二极管导通，导通发光后，光敏管导通，驱动步进电机工作。反之，二极管平息，光敏管中止作业，步进电机中止工作。
图5 串行中止进口子函数流程图
5.单片机编程
使用Keil对单片机进行编程以完结上述操控功用。编程前，先设置好地址、数据及操控信号。编程单元的地址加在P1口和P2口的P2.0-P2.3(11位地址规模为0000H-0FFFH)，数据从P0口输入，引脚P2.6、P2.7和P3.6、P3.7的电平需求设置，PSEN为高电平，RET坚持高电平，按要求加上编程电压，ALE引脚输入编程脉冲。编程时，可选用4-20MHz的时钟振荡器，AT89C51编程办法如下：
(1)在地址线上加上要编程单元的地址信号。
(2)在数据线上加上要写入的数据字节。
(3)激活相应的操控信号。
(4)在高电压编程办法时，将Vpp端加上+12V的编程电压。
(5)每对Flash存储阵列写入一个字节或每写入一个程序加密位，加上一个ALE编程脉冲。改动编程单元的地址和写入的数据，重复1-5过程，知道悉数文件编程完毕。每个字节写入周期是本身守时的，一般约为1.5ms.
6.结语
经过对焊缝底片检测仪的传片组织和步进操控体系的规划与研讨，很好的处理了结构小型化的问题，为检测仪更好的在工程上使用打下杰出的根底。
