基于X射线线阵扫描的面阵成像系统研究

摘要

X射线成像技术是目前工业检测焊缝质量的常用方法之一，以其受照剂量小、实时性好、图像存储及处理方便等优点得到广泛应用，因此针对X射线数字化成像系统进行研究，具有广阔的应用前景。
　　本论文首先介绍了X射线成像技术的发展现状，明确了本文的研究目标和意义。提出基于X射线线阵扫描的面阵成像系统方案，采用FPGA作为主处理器完成线阵探测器图像采集、A/D转换时序驱动等工作，数据缓存和发送通过FPGA内部双口RAM实现。在充分考虑通用性和扩展性的基础上，系统采用分层结构化设计思想，按功能实现划分为信号采集层、系统控制层、运动扫描层。
　　本设计主要包括硬件电路设计和程序设计。硬件电路部分详细给出了各个模块的硬件设计原理，提出了相应的抗干扰措施;程序部分详细说明了FPGA各个功能模块的工作原理，使用Verilog HDL语言实现FPGA各个模块的功能要求，并给出仿真或实测结果。最后，本文针对焊缝图像进行了背景去除、边缘检测等处理，处理结果可以实现对焊缝的焊接质量评估，满足了设计要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 X射线成像技术的发展现状

1．3 研究内容

1．3．1 主要研究工作

1．3．2 章节安排

第二章 X射线成像系统的方案设计

2．1 系统结构分析

2．2 器件选型

2．2．1 X射线探测器芯片选型

2．2．2 主控芯片选型

2．2．3 A／D转换芯片选型

2．2．4 FPGA外围配置芯片选型

2．3 系统硬件总体设计

2．4 系统软件总体设计

2．5 本章小结

第三章 X射线成像系统的硬件电路设计

3．1 电源管理电路设计

3．2 信号采集电路设计

3．2．1 线阵探测芯片外围电路设计

3．2．2 高速A／D转换电路设计

3．2．3 接口电路设计

3．2．4 信号采集电路硬件测试

3．3 FPGA主控电路设计

3．3．1 构建FPGA最小系统

3．3．2 FPGA与其他模块接口电路设计

3．3．3 FPGA主控电路硬件测试

3．4 步进电机驱动电路设计

3．5 硬件电路抗干扰设计

3．6 本章小结

第四章 X射线成像系统的程序设计

4．1 系统功能方案设计

4．2 主控FPGA模块设计

4．2．1 ISE开发环境

4．2．2 XB8804时序驱动模块程序实现及仿真

4．2．3 A／D控制器模块的程序实现及仿真

4．2．4 双口RAM缓存模块的程序实现及仿真

4．3 运动扫描控制模块设计

4．4 网络通信模块设计

4．5 板级系统联调

4．6 可见光模拟实验

4．7 本章小结

第五章 图像处理与算法实现

5．1 焊缝背景去除

5．2 气孔类焊缝缺陷提取

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果