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解决方案
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“软硬”兼顾,X射线无损检测全新方案
发布:滨松光子学商贸(中国)有限公司浏览次数:2163在食品检测等领域,X射线无损检测有助于发现异物,提升产品质量。但包装好的食物等样品本身薄厚不均,互相重叠,会加大异物识别的难度。
所以要在厚度变化很大的物体中区分出不同的物质,就需要更多的信息,滨松DualXTRAX软硬件方案中,采用双能X射线线阵扫描相机获取两个能量范围X射线的成像数据+对应的算法完 美地解决了这一问题。
有关X射线在线检测的原理想必大家耳熟能详,因此在这里我们直接来分享一下利用滨松DualXTRAX软硬件解决方案做出来的案例。
鸡肉里挑鸡骨和沙粒
在本案例中,鸡肉当中混合了大小从1mm-5 mm不等,厚度为1 mm左右的鸡骨碎屑。
图1 鸡肉混合1-2 毫米鸡骨检测效果展示
在滨松DualXTRAX成像方案中,在最 终成像的图像中选取一段线形ROI,如右图,绘制黄色线段区域的灰度值曲线,可以看到有明显的灰度值下降,可以以此为依据识别1-2 mm的鸡骨。
坚果里挑沙粒
在本案例中,直径大约2 mm-5 mm的沙粒混在坚果中,由于坚果之间有非常多的重叠,在单能X射线成像中,坚果部分的灰度值起伏非常剧烈,因此无法有效地从图像中分离出沙粒。
图2 坚果混合沙粒检测效果展示
在滨松DualXTRAX成像方案中,经过双能相机采集和算法处理,由于坚果厚度造成的图像灰度值区别被消除,沙粒因此很容易地被检测出来。
图3 实验内部产品摆放展示
鸡肉混合鸡骨
在本案例中,在鸡肉当中混合了各种形状,尺寸从3 mm-40 mm不等的鸡骨,在传统单能X射线成像中,由于鸡肉厚度的不同导致图像灰度值起伏很大,很难区分出其中的鸡骨。
图4 在X射线图像中标出存在的鸡骨
图5 实验内部产品摆放展示
在滨松DualXTRAX成像方案中,即使鸡肉的X射线成像背景复杂,依然可以消除鸡肉厚度不均带来的成像灰度值差异,因此鸡骨和其他异物都可以被单独标出。
小结:
在滨松中国的实验室中,我们已经采用滨松DualXTRAX方案,成功实现了高分辨率(1 mm)、高速(最快100 m/min)、精 准的异物检测。
DualXTRAX软硬件方案说明
知其然才能知其所以然,接下来为大家说明一下滨松DualXTRAX软硬件解决方案中的软硬件分别包含什么。
DualXTRAX软件算法
由于双能X射线线阵扫描相机获得了高低两种能量范围的X射线穿透物体后的信息,因此可以通过对比两种能量的图像,消除穿透厚度对X射线吸收的影响,只保留了由于X射线吸收率的不同导致的图像灰度值的差异,因此在经过了DualXTRAX算法的处理后,图像的灰度值将只代表穿过物体吸收率的差异,不同吸收率的物体在图像上就会以不同的灰度值呈现,大大降低了异物识别的难度。
硬件产品
想必大家在案例展示阶段就已经看到滨松所提供的的硬件设备:双能X射线线阵扫描相机C11800-08U。
图6
采用双层传感器,可以同时分别响应X射线当中的低能部分和高能部分,获得了两个能量X射线的穿透图像信息。
图7 双能X射线相机的原理示意
X射线成像原理科普
当X射线穿过物体时,其强度会随着穿透距离的增加而衰减,衰减的剧烈程度又和组成物体的材料成分相关。假设X射线穿透单一成分的物体,在进入物体前其强度为I0,穿过一段距离L后,X射线的强度I变为:
图8 X射线穿透物品衰减的公式和示意
公式中μ为该能量的X射线穿透物体的衰减系数,和构成物体的成分相关。穿透物体后的X射线被X射线探测器探测到后,转化成数字图像信号,其灰度值正比于X射线的强度。在X射线无损检测中,我们不仅可以通过形状识别特定结构,还可以基于不同物质的衰减系数μ不同,反推出物体内部的成分。
图9 不同成分对于不同能量的X射线衰减系数并不相同,透过率也不一样
有关滨松DualXTRAX软硬件解决方案的介绍就到此结束了,想要申请打样的客户别忘记填写文章开头的问卷,如果还有疑问欢迎在评论区留言,工程师在线真人回复。
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