X射線檢測儀控制系統(tǒng)的設計

摘要：基于提高X射線檢測儀穩(wěn)定性與智能控制水平的目的，對其控制系統(tǒng)進行了設計。描述了該控制系統(tǒng)的組成結構，給出了電路原理圖。整個控制系統(tǒng)由運動控制單元、高壓控制單元以及面板控制單元組成，并采用微控制器、數(shù)字隔離器、CAN總線、冗余設計、高精度模數(shù)／數(shù)模轉換器等器件與技術進行控制系統(tǒng)的硬件設計，從而保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與智能控制水平。描述了該控制系統(tǒng)的軟件設計思想，給出了流程圖。本控制系統(tǒng)已成功應用于X射線檢測儀中，實驗結果表明，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，達到X射線檢測儀的控制要求。
關鍵詞：X射線檢測儀；微控制器；CAN總線；冗余設計

隨著新型器件封裝的快速發(fā)展，電子器件趨向體積小、質量輕、引線間距小，同時高密度貼裝電路板、密集端腳布線均使得焊接缺陷增加，愈來愈多的不可見焊點缺陷使檢測更具挑戰(zhàn)性，常規(guī)顯示放大目測檢驗已不能滿足需求。這對表面安裝技術(SMT)及檢測提出了更高的要求。而X射線焊點無損檢測技術則可以滿足需求，它與計算機圖像處理技術相結合，對SMT上的焊點、PCB內層和器件內部連線進行高分辨率的檢測。X射線檢測對沒有檢測點的BGA封裝尤其重要，其焊錫球內的空腔以及漏掉焊錫球，或焊錫球錯位，只能通過X射線檢測(AXI，Automat-ic X-ray Inspection)系統(tǒng)檢測出來。

1 X射線檢測儀整體結構
整個檢測儀由光機系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等3個單元組成，如圖1所示。光機系統(tǒng)由X射線管、圖像增強器、X射線CCD成像器、移動平臺等組成，主要完成圖像采集、載物臺三維空間移動等功能；軟件系統(tǒng)是整個檢測儀的神經中樞，實現(xiàn)圖像分析、操作控制等功能；控制單元則是整個檢測儀的執(zhí)行者，它根據(jù)計算機指令來完成載物臺的移動控制、X射線的強度控制，以及控制面板信息采集等功能。

2 X射線檢測儀控制系統(tǒng)
X射線檢測儀控制系統(tǒng)由運動控制A、運動控制B、高壓控制和面板控制等4個單元組成，其整體框圖如圖2所示。

其中，計算機組成整個控制系統(tǒng)的操作界面，負責發(fā)送控制命令和接受各個控制單元的狀態(tài)信息，以便監(jiān)控整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)；運動控制單元A負責控制載物臺X方向步進電機與光管上下步進電機的運行，以及光電開關信號采集；運動控制單元B負責控制載物臺Y方向步進電機與像增強器步進上下步進電機的運行，以及光電開關信號采集；高壓控制單元負責對X光管高壓電源進行控制，以及X光管環(huán)境溫度的采集；面板控制單元則是負責采集運動搖桿、控制按鈕的狀態(tài)信息，以及控制載物臺旋轉。