火箭贮箱箱底焊缝X射线数字成像检测系统及检测方法技术领域
本发明涉及焊接质量无损检测，射线检测技术领域，具体地，涉及一种运载火
箭贮箱箱底焊缝X射线数字成像检测系统及检测方法。
背景技术
运载火箭燃料贮箱通常由箱体、箱底焊接而成，贮箱箱底为椭球底结构，由圆
环(六块瓜瓣)、顶盖、型材框和法兰等零件焊接而成。为保证焊接质量，运载火
箭贮箱焊缝需要进行100％X射线照相检测。
目前运载火箭贮箱X射线照相检测采用传统的胶片式射线照相检测技术，具有
检测周期长，胶片准备、暗室显影、定影、水洗、干燥需要在暗室环境下进行，所
用显影液、定影液对环境有污染，胶片、显影液、定影液为一次性使用，成本高，
检测介质为底片，需要有专门的评片室在观片灯下进行评片，评片结果为纸质报告，
数据难以共享，查询、复查、归档难度比较大、需要专门的房间进行底片保存。
X射线数字成像检测技术是采用数字探测器代替胶片和成像板，通过数字探测
器经过图像处理直接变为数字图像。X射线数字成像检测技术的优点是可以实时进
行射线检测和评片，不需要成像板和激光扫描仪，不需要进行暗室处理，便于评片、
查询、保存、归档和数据共享，成本低，不污染环境；缺点是X射线数字成像检测
过程采用数字探测器成像，数字探测器无法折弯，无法与管路焊缝、曲面焊缝表面
贴合，对于小直径管路焊缝使用数字探测器检测时时图像变形量大，两侧管壁图像
相互干扰，同时带来图像的几何放大，散射线使得图像整体不清晰度增大，降低了
检测的灵敏度。
专利号为ZL201010206202.3的发明专利介绍了管道环缝数字射线检测系统。
专利号为201210079569.2介绍了一种钢管焊缝X射线实时成像检测装置，适用于
环焊缝和直焊缝。上述专利只能适用于管道直焊缝、环焊缝的X射线实时成像检测，
而无法适用于椭球底纵缝、环缝和法兰环缝的X射线数字成像检测。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供运载火箭贮箱箱底焊缝X射线数字
成像检测系统及检测方法。
根据本发明的一个方面，提供一种运载火箭贮箱箱底焊缝X射线数字成像检测
系统，所述运载火箭的贮箱箱底为焊接形成的椭球面，其特征是，所述检测系统包
括工装、变位机、第一机器人、第二机器人和总控单元，所述工装固定所述贮箱，
所述变位机使所述工装及贮箱实现翻转和旋转运动，所述第一机器人和第二机器人
分别设置在所述贮箱箱底的焊缝正反两面，所述第一机器人上夹持X射线机，所述
第二机器人上夹持数字探测器，所述总控单元与所述变位机、第一机器人、第二机
器人、X射线机和数字探测器通讯连接，所述总控单元控制所述变位机移动所述贮
箱，控制所述第一机器人将所述X射线机对准焊缝进行X线照射，控制所述第二机
器人将所述数字探测器对准所述焊缝，与所述X射线机对应，所述数字探测器采集
所述焊缝的X射线图像。
优选地，所述总控单元通过无线方式与所述变位机、第一机器人、第二机器人、
X射线机和数字探测器通讯连接。
优选地，所述总控单元还包括焊缝图像采集模块、焊缝图像处理模块、缺陷智能
识别模块。
优选地，所述第一机器人、变位机和第二机器人安装在曝光室，所述总控单元安
装在图像评定室，所述曝光室与图像评定室通过铅板隔离。
根据本发明的另一个方面，提供一种运载火箭贮箱箱底焊缝检测系统的检测方
法，其特征是，包括如下步骤：
(1)在所述变位机上安装工装，在工装上安装所述贮箱；
(2)所述总控单元控制所述变位机将所述贮箱运动至预设位置；
(3)所述总控单元控制所述第一机器人、变位机和第二机器人的相对控制和速度，
确保在整个检测过程中所述X射线机头到所述贮箱箱底焊缝、所述数字探测器到所述贮
箱箱底焊缝的距离和角度基本不变；
(4)所述总控单元设置和调整X射线透照工艺参数、数字成像检测工艺参数；
(5)所述总控单元控制所述第一机器人上的X射线机对所述待测焊缝进行照
射X射线，控制所述第二机器人上的数字探测器采集X射线图像；
(6)所述总控单元采集和保存图像。
优选地，还包括以下步骤：
(7)所述总控单元对图像进行处理和分析；
(8)所述总控单元对缺陷进行智能识别。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
通过两个机器人和2轴变位机协调控制，配合数字探测器、X射线机、总控单
元实现运载火箭贮箱椭球底焊缝的X射线数字成像检测，提高检测效率，降低X射
线检测用胶片、冲洗药液、洗片机、暗室等成本，减少胶片、冲洗药液对环境污染
和人员身体健康的危害，达到运载火箭贮箱箱底焊缝数字化、绿色化射线检测，为
智能化检测奠定基础。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特
征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的检测系统的结构示意图。
图中：1为总控单元，2为工装，3为变位机，4为第一机器人，5为第二机器人，
6为固定贮箱，7为X射线机，8为数字探测器。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人
员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技
术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于
本发明的保护范围。
参见附图1，运载火箭贮箱6箱底焊缝检测系统主要包括：总控单元1、工装2、变
位机3、第一机器人4、第二机器人5，工装2固定贮箱6，变位机3使工装2及贮箱6
实现移动，第一机器人4和第二机器人5分别设置在贮箱6的箱底的焊缝正反两面，第
一机器人4上夹持X射线机7，第二机器人5上夹持数字探测器8，总控单元1与变位
机3、第一机器人4、第二机器人5、X射线机7和数字探测器8通讯连接，总控单元1
控制变位机3移动贮箱6，控制第一机器人4将X射线机7对准焊缝进行X线照射，控
制第二机器人5将数字探测器8对准焊缝，与X射线机7对应，数字探测器8采集焊缝
的X射线图像。总控单元1通过无线方式与变位机3、第一机器人4、第二机器人5、X
射线机7和数字探测器8通讯连接。总控单元1还包括焊缝图像采集模块、焊缝图像处
理模块、缺陷智能识别模块，用于采集、处理X射线图像，并对缺陷进行智能识别。
运载火箭贮箱6箱底焊缝X射线数字成像检测方法的具体步骤如下：
(1)在变位机3上安装工装2，在工装2上安装贮箱6；
(2)总控单元1控制变位机3将贮箱6移动至预设位置；
(3)总控单元1控制所述第一机器人4、变位机3和第二机器人5的相对控制和速
度，确保在整个检测过程中所述X射线机头7到所述贮箱箱底6焊缝、所述数字探测器
7到所述贮箱箱底6焊缝的距离和角度基本不变；
(4)总控单元1设置和调整X射线透照工艺参数、数字成像检测工艺参数；
(5)总控单元1控制第一机器人4上的X射线机7对待测焊缝进行照射X射线，
控制第二机器人5上的数字探测器采集X射线图像；
(6)总控单元1采集和保存图像；
(7)总控单元1对图像进行处理和分析；
(8)总控单元1对缺陷进行智能识别。
本发明的具体实施方式如下：
第一机器人4和第二机器人5均为6个自由度的机器人，变位机3为2轴变位机，
与工装2安装在一起。总控单元1用于控制第一机器人4、第二机器以及变位机3的相
对位置、相对速度，确保X射线机7头到贮箱6的箱底的焊缝及贮箱6的箱底的焊缝到
数字探测器8的距离和角度相对稳定；总控单元1用于设置和调整X射线数字成像检测
参数；总控单元1用于采集焊缝X射线图像，进行焊缝图像滤波、图像增强、缺陷识别
等图像处理操作，进行图像数据储存、查询、数据共享等图像数据管理操作。总控单元
1安装在贮箱6箱底焊缝图像评定室。
第一机器人4用于夹持X射线机7机头，使X射线机7的窗口始终对准贮箱6箱底
的焊缝中心，保持X射线机7的窗口与贮箱6箱底焊缝中心的距离基本一致。
变位机3与第一机器人4和第二机器人5实现协调控制，以保证贮箱6箱底的焊缝
在X射线检测过程中与X射线机7机头、数字探测器8的相对速度和相对位置保持一致。
零件固定工装2将贮箱6箱底固定在变位机3上，保证贮箱6箱底在X射线检测过
程中固定在变位机3上。
数字探测器8用于接收和采集焊缝的X射线数字图像。数字探测器8固定在6第二
机器人5的末关节上。数字探测器8可以采用面阵列式或线阵列式。
第二机器人5用于夹持数字探测器8，使数字探测器8始终对准贮箱6箱底的焊缝
中心，保持数字探测器8中心与贮箱6箱底焊缝中心的距离基本一致。
第一机器人4、变位机3和第二机器人5安装在曝光室，曝光室与图像评定室通过
铅板隔离。
将X射线机7的机头、数字探测器8分别安装在第一机器人4和第二机器人5上，
进行数字探测器8校正。将运载火箭贮箱6箱底通过零件固定工装2固定在变位机3上。
在总控单元1上规划第一机器人4、变位机3和第二机器人8的运动轨迹，设置X射线
透照参数和数字图像采集参数。根据设定的路径参数、透照参数和数字图像采集参数实
时采集贮箱6箱底纵缝、环缝和法兰环缝的X射线图像信息。在采集过程中在总控单元
1上可实时观看和处理焊缝X射线图像，识别焊接缺陷，进行图像和焊接缺陷信息共享。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上
述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，
这并不影响本发明的实质内容。