一種用于太赫茲無損檢測的掃描臺、掃描成像裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于太赫茲無損檢測的掃描臺、掃描成像裝置及方法，該掃描臺包括第一支架，所述第一支架上安裝有X軸支撐導向機構(gòu)，所述X軸支撐導向機構(gòu)上設(shè)置有第一滑塊，第一滑塊在X軸傳動機構(gòu)的作用下，沿X軸支撐導向機構(gòu)作直線運動；第一滑塊上安裝有第二支架，所述第二支架上安裝有Y軸支撐導向機構(gòu)，Y軸支撐導向機構(gòu)上設(shè)置有第二滑塊，第二滑塊在Y軸傳動機構(gòu)的作用下，沿Y軸支撐導向機構(gòu)作直線運動；X軸支撐導向機構(gòu)和Y軸支撐導向機構(gòu)上分別設(shè)置有第一光柵尺和第二光柵尺，第一滑塊和第二滑塊上分別設(shè)置有第一讀數(shù)頭和第二讀數(shù)頭。
【專利說明】
一種用于太赫茲無損檢測的掃描臺、掃描成像裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于自動化領(lǐng)域，尤其涉及一種用于太赫茲無損檢測的掃描臺、掃描成像 裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 太赫茲波(ΤΗζ，1ΤΗζ = 1012Ηζ)通常指的是頻率在0.1~10THz(波長在330um~3mm) 之間的電磁波。它可以穿透絕大多數(shù)的非極性材料(例如塑料、復合材料、紙板等），可用以 揭示樣品表面、特別是隱藏在樣品內(nèi)部的缺陷或損傷?，F(xiàn)有的THz無損檢測過程中，大多需 要利用一種掃描裝置帶動測試樣品進行逐行或逐列運動，依此實現(xiàn)THz掃描成像。
[0003] 現(xiàn)有的太赫茲無損檢測掃描裝置中，除了機械裝置本身產(chǎn)生的誤差，其位置控制 系統(tǒng)直接決定了定位精度，若采用伺服系統(tǒng)實現(xiàn)位置控制，定位精度較高，但實施成本高， 若采用步進控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，但定位精度是個普遍存在的問題，難以滿足高 分辨率檢測需求。
[0004] 現(xiàn)有的用于太赫茲無損檢測掃描臺和掃描成像裝置中，采用"一步一停，一停一 讀"的定點掃描模式，檢測效果較好，缺陷點定位精確，但掃描時間較長，效率較低;采用連 續(xù)掃描模式，掃描時間明顯減少，但是由于中間不停頓，掃描過程中，波形采樣點和掃描步 進點坐標無法保持全部一致，使用掃描步進點成像最終會造成掃描圖像出現(xiàn)誤差或失真。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提供一種用于太赫茲無損檢測的掃描臺、掃描 成像裝置及方法。本發(fā)明的該用于太赫茲無損檢測的掃描臺能快速地完成測試樣品整體掃 描，其定位精確、結(jié)構(gòu)簡單;該掃描成像裝置滿足了高分辨率檢測需求，它具有定位精確、結(jié) 構(gòu)簡單、自動化程度高和易于推廣的特點。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0007] -種用于太赫茲無損檢測的掃描臺，包括第一支架，所述第一支架上安裝有X軸支 撐導向機構(gòu)，所述X軸支撐導向機構(gòu)上設(shè)置有第一滑塊，所述第一滑塊在X軸傳動機構(gòu)的作 用下，沿X軸支撐導向機構(gòu)作直線運動；
[0008] 所述第一滑塊上安裝有第二支架，所述第二支架上安裝有Y軸支撐導向機構(gòu)，所述 Y軸支撐導向機構(gòu)上設(shè)置有第二滑塊，所述第二滑塊在Y軸傳動機構(gòu)的作用下，沿Y軸支撐導 向機構(gòu)作直線運動;所述第二滑塊安裝有用于固定測試樣品的夾具；
[0009] 所述X軸支撐導向機構(gòu)和Y軸支撐導向機構(gòu)上分別設(shè)置有第一光柵尺和第二光柵 尺，第一滑塊和第二滑塊上分別設(shè)置有第一讀數(shù)頭和第二讀數(shù)頭;第一讀數(shù)頭讀取其與第 一光柵尺平行的X軸相對位移信息，并傳送至控制器進行計算X軸上掃描點位置信息;第二 讀數(shù)頭讀取其與第二光柵尺平行的Y軸相對位移信息，并傳送至控制器進行計算Y軸上掃描 點位置信息。
[0010] 本發(fā)明的第二滑塊上設(shè)置有用于固定測試樣品的夾具，這樣測試樣品隨著第二滑 塊運動而運動，且第一光柵尺和第二光柵尺分別固定在X軸支撐導向機構(gòu)和Y軸支撐導向機 構(gòu)上，第一讀數(shù)頭和第二讀數(shù)頭分別隨著X軸傳動機構(gòu)和Υ軸傳動機構(gòu)進行運動。本發(fā)明能 夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)掃描模式，縮短了掃描時間，且在掃描過程中，通過波形采樣點坐標對成像掃描 步進點坐標進行修正，提高了掃描圖像的檢測精度。
[0011] 所述第一支架的兩端還安裝有X軸接近開關(guān)，X軸接近開關(guān)用于檢測第一滑塊與第 一支架兩端的距離，并傳送至控制器產(chǎn)生使能信號來控制X軸傳動機構(gòu)工作。
[0012] 所述X軸支撐導向機構(gòu)包括第一導軌和第二導軌，所述第一導軌和第二導軌對稱 固定在第一支架的兩側(cè)。
[0013] 所述第二支架的兩端還安裝有Υ軸接近開關(guān)，Υ軸接近開關(guān)用于檢測第二滑塊與第 二支架兩端的距離，并傳送至控制器產(chǎn)生使能信號來控制Υ軸傳動機構(gòu)工作。
[0014] 所述Υ軸支撐導向機構(gòu)包括第三導軌和第四導軌，所述第三導軌和第四導軌對稱 固定在第二支架的兩側(cè)。
[0015] -種用于太赫茲無損檢測的掃描成像裝置，其包括上述掃描臺，以及太赫茲發(fā)射 源，所述太赫茲發(fā)射源發(fā)射太赫茲波穿過測試樣品。
[0016] 所述控制器與上位機采用位置串口和命令串口這兩種串口分離模式進行相互通 信。這樣實現(xiàn)了掃描臺運動位移、運動速度控制以及位置反饋功能，避免了掃描過程中信號 干擾，掃描過程穩(wěn)定可靠。
[0017] -種用于太赫茲無損檢測的掃描成像裝置的工作方法，包括以下步驟：
[0018] 步驟(1):將測試樣品固定在掃描臺的夾具上；
[0019] 步驟(2):測試上位機與控制器通信狀態(tài)，通信成功后配置掃描臺參數(shù):輸入測試 樣品長度、寬度及掃描步進；
[0020] 步驟(3):上位機依據(jù)配置的掃描臺參數(shù)，計算出測試樣品所有掃描步進點坐標；
[0021] 步驟(4):上位機向控制器發(fā)送掃描臺原點校準指令進行掃描臺的原點校正，校正 完成后，進入下一步：
[0022] 步驟(5):上位機啟動掃描臺位置反饋坐標實時接收線程，并向控制器發(fā)送掃描臺 連續(xù)掃描指令同時開始采樣測試樣品波形數(shù)據(jù)線程，在測試樣品采樣過程中對采樣點進行 取舍判斷處理，直至掃描至終點結(jié)束；
[0023] 步驟(6):上位機依據(jù)測試樣品采樣點數(shù)據(jù)，生成測試樣品無損檢測圖像。
[0024] 在所述步驟(5)中上位機啟動掃描臺位置反饋坐標實時接收線程的過程中：
[0025] 控制器對掃描臺第一讀數(shù)頭和第二讀數(shù)頭傳送來的脈沖信號進行計數(shù)；
[0026]計數(shù)統(tǒng)計后進行處理轉(zhuǎn)化成X軸、Υ軸位置坐標，通過位置串口實時上傳上位機；
[0027] 上位機通過位置串口實時接收X軸、Υ軸位置坐標。
[0028] 在所述步驟(5)中，上位機向控制器發(fā)送掃描臺連續(xù)掃描指令同時開始采樣測試 樣品波形數(shù)據(jù)線程，在測試樣品采樣過程中對采樣點進行取舍判斷處理的具體過程，包括：
[0029] 步驟(5.1):計算相鄰掃描步進點坐標差值，根據(jù)坐標差值計算出運動脈沖數(shù)量， 通過上位機命令串口發(fā)送至控制器；
[0030] 步驟(5.2):控制器驅(qū)動X軸、Υ軸傳動機構(gòu)，掃描臺啟動連續(xù)掃描；
[0031 ]步驟(5.3):上位機獲取當前時刻以及下一時刻的波形數(shù)據(jù)，同時讀取位置串口的 位置坐標作為該時刻采樣點坐標；
[0032] 步驟(5.4):比較讀取的當前時刻以及下一時刻采樣點位置的縱坐標是否相等，當 兩者相等時，計算當前時刻以及下一時刻的采樣點橫坐標的差值，若計算得到的差值小于 掃描步進的1/2倍，則舍棄下一時刻采樣點數(shù)據(jù)，繼續(xù)下一次數(shù)據(jù)采集;否則，保存下一時刻 采樣點數(shù)據(jù)；
[0033] 當前時刻以及下一時刻采樣點位置的縱坐標不相等時，舍棄下一時刻采樣點數(shù) 據(jù)，繼續(xù)下一次數(shù)據(jù)采集；
[0034] 步驟(5.5):重復執(zhí)行步驟(5.2)_步驟(5.4)，直至掃描結(jié)束。
[0035]本發(fā)明的有益效果為：
[0036] (1)本發(fā)明的掃描臺中的第二滑塊上設(shè)置有用于固定測試樣品的夾具，這樣測試 樣品隨著第二滑塊運動而運動，且第一光柵尺和第二光柵尺分別固定在X軸支撐導向機構(gòu) 和Y軸支撐導向機構(gòu)上，第一讀數(shù)頭和第二讀數(shù)頭分別隨著X軸傳動機構(gòu)和Y軸傳動機構(gòu)進 行運動。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)掃描模式，縮短了掃描時間，且在掃描過程中對波形采樣點進 行了取舍判斷處理，提高了掃描圖像的檢測精度；
[0037] (2)本發(fā)明的掃描臺中的X軸支撐導向機構(gòu)和Y軸支撐導向機構(gòu)采用了對稱設(shè)置的 雙導軌結(jié)構(gòu)減少了滑塊對于傳動機構(gòu)的載重負荷與摩擦力，讓滑塊能在傳動機構(gòu)作用下快 速穩(wěn)定移動，保證了掃描速度與連續(xù)性，減少了測試樣品掃描時間。
[0038] (3)本發(fā)明采用光柵尺實現(xiàn)了位置校準功能，定位精度高，有效提高了連續(xù)掃描模 式下無損檢測的分辨率，該裝置應(yīng)用在太赫茲無損檢測掃描成像方面，自動化程度較高，操 作簡單、容易實施。
[0039] (4)掃描過程中，上位機采用位置串口、命令串口雙串口分離模式實現(xiàn)了掃描臺運 動位移、運動速度控制以及位置反饋功能，避免了掃描過程中的信號干擾，掃描過程穩(wěn)定可 與巨〇
【附圖說明】
[0040] 圖1為本發(fā)明的用于太赫茲無損檢測的掃描臺結(jié)構(gòu)主視圖；
[0041 ]圖2為本發(fā)明的用于太赫茲無損檢測的掃描臺結(jié)構(gòu)立體圖；
[0042] 圖3為本發(fā)明的用于太赫茲無損檢測的掃描臺X軸主視圖；
[0043] 圖4為本發(fā)明無損檢測掃描流程圖；
[0044]圖5為本發(fā)明數(shù)據(jù)采樣處理流程圖。
[0045] 其中，1.底座，2 .第一支架，3.第一步進電機，4.第一絲杠，5 .第一絲杠螺母，6.第 一聯(lián)軸器，7.第一導軌，8.第二導軌，9.第一觸頭，10.第二觸頭，11.第一光柵尺，12.第一讀 數(shù)頭，13 .第二支架，14.第二步進電機，15.第二絲杠，16 .第二絲杠螺母，17 .第二聯(lián)軸器， 18.第三導軌，19.第四導軌，20.第一滑塊，21.第二滑塊，22.第三觸頭，23.第四觸頭，24.第 二光柵尺，25.第二讀數(shù)頭，26.夾具。
【具體實施方式】
[0046] 下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明做進一步說明：
[0047] 如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明的用于太赫茲無損檢測的掃描臺，包括第一支架2， 所述第一支架2上安裝有X軸支撐導向機構(gòu)，所述X軸支撐導向機構(gòu)上設(shè)置有第一滑塊20，所 述第一滑塊20在X軸傳動機構(gòu)的作用下，沿X軸支撐導向機構(gòu)作直線運動；
[0048]所述第一滑塊20上安裝有第二支架13,所述第二支架13上安裝有Y軸支撐導向機 構(gòu)，所述Y軸支撐導向機構(gòu)上設(shè)置有第二滑塊21，所述第二滑塊21在Y軸傳動機構(gòu)的作用下， 沿Y軸支撐導向機構(gòu)作直線運動;所述第二滑塊21安裝有用于固定測試樣品的夾具；
[0049] X軸支撐導向機構(gòu)和Y軸支撐導向機構(gòu)上分別設(shè)置有第一光柵尺11和第二光柵尺 24,第一滑塊20和第二滑塊21上分別設(shè)置有第一讀數(shù)頭12和第二讀數(shù)頭25;第一讀數(shù)頭12 讀取其與第一光柵尺11平行的X軸相對位移信息，并傳送至控制器進行計算X軸上掃描點位 置信息;第二讀數(shù)頭25讀取其與第二光柵尺24平行的Y軸相對位移信息，并傳送至控制器進 行計算Y軸上掃描點位置信息。
[0050] 本發(fā)明的第二滑塊21上設(shè)置有用于固定測試樣品的夾具26,這樣測試樣品隨著第 二滑塊21運動而運動，且第一光柵尺11和第二光柵尺24分別固定在X軸支撐導向機構(gòu)和Y軸 支撐導向機構(gòu)上，第一讀數(shù)頭12和第二讀數(shù)頭25分別隨著X軸傳動機構(gòu)和Y軸傳動機構(gòu)進行 運動。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)掃描模式，縮短了掃描時間，且在掃描過程中，對波形采樣點進 行了取舍判斷處理，提高了掃描圖像的檢測精度。
[0051] 本發(fā)明的用于太赫茲無損檢測的掃描臺的X軸支撐導向機構(gòu)設(shè)置在底座1上。
[0052]實施例一:本發(fā)明的X軸傳動機構(gòu)和Y軸傳動機構(gòu)可采用步進電機和絲杠相結(jié)合的 方式，具體結(jié)構(gòu)如下。
[0053] X軸傳動機構(gòu)包括第一步進電機3,所述第一步進電機3通過第一聯(lián)軸器6與第一絲 杠4的一端相連，第一絲杠4的另一端與第一絲杠螺母5相連。本發(fā)明的該第一步進電機3驅(qū) 動第一絲杜4運行，進而帶動第一滑塊20沿X軸運動。
[0054]第一滑塊20安裝在第一絲杠螺母5上。這樣第一滑塊能夠隨著第一絲杠螺母5的運 動而運動，從而實現(xiàn)掃描臺的行掃描。
[0055] Y軸傳動機構(gòu)包括第二步進電機14,所述第二步進電機14通過第二聯(lián)軸器17與第 二絲杠15的一端相連，第二絲杠15的另一端與第二絲杠螺母16相連。本發(fā)明的該第二步進 電機14驅(qū)動第二絲杠15運行，進而帶動第二滑塊21沿Y軸運動。
[0056] 具體實施過程中，X軸支撐導向機構(gòu)和Y軸支撐導向機構(gòu)的一種實施例結(jié)構(gòu)為： [0057] X軸支撐導向機構(gòu)的包括第一支架2、第一導軌7和第二導軌8,所述第一導軌7和第 二導軌8對稱固定在與第一支架2垂直的兩側(cè)。對稱設(shè)置的導軌結(jié)構(gòu)減少了第一滑塊20對于 第一絲杠 4的載重負荷與摩擦力，讓第一滑塊20能沿著第一絲桿4快速穩(wěn)定移動，保證了X軸 掃描速度與掃描的連續(xù)性。
[0058]第一支架2的兩端還安裝有X軸接近開關(guān)，X軸接近開關(guān)與控制器相連。當?shù)谝换瑝K 與X軸接近開關(guān)接觸時，第一步進電機3將停止工作，保證了 X軸的限位保護。
[0059] 具體地，X軸接近開關(guān)包括第一觸頭9和第二觸頭10,第一觸頭9和第二觸頭10頭分 別安裝在第一支架2的兩側(cè)。
[0060] 第一光柵尺11安裝在第一支架2上，第一讀數(shù)頭12安裝在第一滑塊20上。
[0061] 由于第一支架2固定不動，因此第一光柵尺11固定在第一支架2上，安裝在第一滑 塊20上的第一讀數(shù)頭12隨著第一絲杠4的運動而運動，這樣第一讀數(shù)頭12可讀取透過第一 光柵尺11的光柵信號，進而計算得到在X軸上行掃描的掃描點的坐標信息。
[0062] Y軸支撐導向機構(gòu)包括第三導軌18和第四導軌19,所述第三導軌18和第四導軌19 對稱固定在與第二支架13垂直的兩側(cè)。對稱設(shè)置的導軌結(jié)構(gòu)減少了第二滑塊21對于第二絲 杠15的載重負荷與摩擦力，讓第二滑塊21能沿著第二絲杠15快速穩(wěn)定移動，保證了 Y軸掃描 速度與連續(xù)性。
[0063]第二支架13的兩端還安裝有Y軸接近開關(guān)，Y軸接近開關(guān)與控制器相連。當?shù)诙?塊21與Y軸接近開關(guān)接觸時，第二步進電機14將停止工作，保證了 Y軸的限位保護。
[0064]具體地，Y軸接近開關(guān)包括第三觸頭22和第四觸頭23,第三觸頭22和第四觸頭23分 別安裝在第二支架13的兩側(cè)。
[0065]第二光柵尺24安裝在第二支架13上，第二讀數(shù)頭25安裝在第二滑塊21上。
[0066]由于第二支架13固定不動，因此第二光柵尺24固定在第二支架13上，安裝在第二 滑塊21上的第二讀數(shù)頭25隨著第二絲杠15的運動而運動，這樣第二讀數(shù)頭25可讀取透過第 二光柵尺24的光柵信號，進而計算得到在Y軸上行掃描的掃描點的坐標信息。
[0067] 具體實施過程中，本發(fā)明的X軸傳動機構(gòu)和Y軸傳動機構(gòu)還可以采用其他的傳動機 構(gòu)，比如步進電機與齒輪齒條、齒輪鏈條或者步進電機通過皮帶、帶輪進行傳動，但傳動精 度都會有所下降。
[0068] 本發(fā)明的用于太赫茲無損檢測的掃描成像裝置，其包括掃描臺，以及太赫茲發(fā)射 源，太赫茲發(fā)射源發(fā)射電磁波通過聚焦透鏡穿過測試樣品。
[0069]具體地，控制器與上位機采用位置串口、命令串口雙串口分離模式進行相互通信。 這樣實現(xiàn)了掃描臺運動位移、運動速度控制以及位置反饋功能，避免了掃描過程中信號干 擾，掃描過程穩(wěn)定可靠。
[0070] 本發(fā)明的用于太赫茲無損檢測的掃描成像裝置的工作方法，包括以下步驟：
[0071] 將測試樣品固定在掃描臺的夾具上;測試上位機與控制器的通信狀態(tài)，通信成功 后配置掃描臺參數(shù):輸入測試樣品長度、寬度及掃描步進；
[0072] 上位機依據(jù)配置的掃描臺參數(shù)，計算出測試樣品所有掃描步進點坐標；
[0073]上位機向控制器發(fā)送掃描臺原點校準指令進行掃描臺的原點校正，校正完成后， 進入下一步：
[0074] 上位機啟動掃描臺位置坐標反饋實時接收線程，并向控制器發(fā)送掃描臺連續(xù)掃描 指令同時開始采樣測試樣品波形數(shù)據(jù)線程，在測試樣品采樣過程中對采樣點進行取舍判斷 處理，直至掃描至終點結(jié)束；
[0075] 上位機依據(jù)測試樣品采樣點數(shù)據(jù)，生成測試樣品無損檢測圖像。
[0076] 具體實施過程，掃描成像裝置的工作方法流程如圖3所示，包括以下幾個步驟： [0077]步驟(1):首先將測試樣品固定在掃描臺夾具上；
[0078]步驟(2):確認上位機與掃描臺控制器兩條串口線已連接；
[0079] 步驟(3):在上位機程序中，設(shè)置串口端口號、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗位，與 掃描臺進行握手通信；
[0080] 步驟（4):判斷雙方握手通信是否成功，返回0K代表通信成功，返回Error代表失 敗，根據(jù)返回的錯誤代碼來確定錯誤的原因，解決后重新執(zhí)行步驟(3);
[0081] 步驟(5):輸入測試樣品長度、寬度及掃描步進，上位機對掃描臺進行參數(shù)配置； [0082] 步驟(6):判斷參數(shù)配置是否成功，返回0K代表配置成功，返回Error代表失敗，根 據(jù)返回的錯誤代碼來確定錯誤的原因，解決后重新執(zhí)行步驟(5);
[0083] 步驟(7):上位機依據(jù)設(shè)置參數(shù)計算出測試樣品所有掃描步進點坐標；
[0084] 步驟(8):上位機發(fā)送掃描臺原點校準指令；
[0085]步驟(9):判斷原點校準是否結(jié)束，返回0K代表校準結(jié)束，返回Error代表失敗，根 據(jù)返回的錯誤代碼來確定錯誤的原因，解決后重新執(zhí)行步驟(8);
[0086] 步驟(10):上位機啟動掃描臺位置反饋坐標實時接收線程；
[0087] 步驟（11):上位機發(fā)送掃描臺連續(xù)掃描指令同時開始采樣波形數(shù)據(jù)線程，在采樣 過程中對采樣點進行取舍判斷處理；
[0088] 步驟(12):重復步驟(11)，直至掃描至終點結(jié)束；
[0089] 步驟(13):依據(jù)采樣點的信號強度和坐標信息成像。
[0090] 具體地，步驟(7)的實施過程包括：
[0091]步驟(7-1):測試樣品掃描行數(shù)R(X軸方向）、列數(shù)C(Y軸方向）計算公式：
[0094]式中：
[0095] W是測試樣品寬度(單位:mm);
[0096] S是掃描步進(單位:mm);
[0097] L是測試樣品長度(單位:mm)〇
[0098]步驟(7-2):測試樣品第i列第j行掃描坐標(x(i,j)，y(i,j))計算公式：
[0099] x(i, j) = xo+i XS|i = 0,l,2---C
[0100] y(ij) = yo+jXS| j = 0,l,2---R ③
[0101] 式中：C由②式可得，R由①式可得，S是掃描步進，xo是原點x坐標，yo是原點y坐標；
[0102] 步驟(7-3):計算測試樣品逐行掃描過程中掃描步進點坐標：
[0105] ④、⑤式中：C是由②式可得，R由①式可得，S是掃描步進，xq是原點X坐標，yo是原點 y坐標；
[0106] 以行數(shù)j作外循環(huán)主控變量，執(zhí)行式⑤，以列數(shù)i作內(nèi)循環(huán)變量，循環(huán)執(zhí)行式④，依 次計算出所有掃描點坐標，存儲到掃描坐標數(shù)組序列中。
[0107] 具體地，步驟(10)的實施過程包括：
[0108] 步驟(10-1):控制器對掃描臺X軸、Y軸光柵尺讀數(shù)頭脈沖信號進行計數(shù)；
[0109] 步驟（10-2):計數(shù)統(tǒng)計后進行處理轉(zhuǎn)化成X軸、Y軸位置坐標，通過位置串口實時上 傳上位機；
[0110] 步驟(10-3):上位機接收位置串口發(fā)送的位置坐標數(shù)據(jù)，定義動態(tài)數(shù)組Cx[]，Cy[] 用于存儲實時坐標Cxk，Cy k。
[0111] 具體地，步驟(11)的實施過程如圖4所示，包括以下幾個步驟：
[0112] 步驟(11-1):由式④，⑤計算相鄰掃描步進點坐標差值：
[0113] Δ Sx= | Sxi+i-Sxi | ⑥
[0114] Δ Sy = | Syi+i-Syi ⑦
[0115] 步驟（11-2):根據(jù)ASx，ASy計算出運動脈沖數(shù)量，通過上位機命令串口發(fā)送至控 制器；
[0116] 步驟(11-3):控制器驅(qū)動X軸、Y軸傳動機構(gòu)，掃描臺啟動連續(xù)掃描；
[0117] 步驟(11-4):采樣第K次波形數(shù)據(jù)，同時讀取位置串口中坐標Cxk，Cyk作為采樣點坐 標；
[0118] Cxk，Cyk獲取方法如步驟（10)所述，定義采樣點位置坐標動態(tài)數(shù)組Ex[]，Ey□用于 存儲采樣點坐標數(shù)據(jù)Exk，Eyk; Exk = Cxk，Eyk = Cyk其中，K表示大于等于1的正整數(shù)；
[0119] 步驟(11-5):采樣第K+1次波形數(shù)據(jù)，同時讀取位置串口中坐標Cxk+i，Cyk+i;
[0120]當Cyk==Cyk+i時，兩次數(shù)據(jù)采集點在同一行內(nèi)，計算Δχ= |Cxk+i_Cxk| :
[0121] 當Ax<S/2時，該次采樣數(shù)據(jù)舍棄，繼續(xù)下一次數(shù)據(jù)采集；
[0122] 當 Δχ> S/2時，保存該次采樣數(shù)據(jù)，Exk+i = Cxk+i，Eyk+i = Cyk+i;
[0123] 當Cyk! =Cyk+i時，跨行掃描:該次采樣數(shù)據(jù)舍棄，繼續(xù)采集下一次數(shù)據(jù)；
[0124] 步驟（11 -6):重復執(zhí)行步驟（11 -2)，步驟（11 -3)，步驟（11 -4)，步驟（11 -5)至掃描 結(jié)束。
[0125] 本發(fā)明采用對稱設(shè)置的雙導軌支撐導向結(jié)構(gòu)減少了滑塊對于絲杠的載重負荷與 摩擦力，讓滑塊能沿著絲杠帶動測試樣品快速穩(wěn)定移動，保證了掃描速度與連續(xù)性，減少了 測試樣品掃描時間，采用光柵尺實現(xiàn)了位置反饋校準功能，定位精度高，有效提高了連續(xù)掃 描模式下無損檢測的分辨率，該裝置應(yīng)用在太赫茲無損檢測掃描成像方面，自動化程度較 高，操作簡單、容易實施;掃描過程中，上位機采用位置串口、命令串口雙串口分離模式實現(xiàn) 了掃描臺運動位移、運動速度控制以及位置反饋功能，避免了掃描過程中信號干擾，掃描過 程穩(wěn)定可靠。
[0126] 上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種用于太赫茲無損檢測的掃描臺，其特征在于，包括第一支架，所述第一支架上安 裝有X軸支撐導向機構(gòu)，所述X軸支撐導向機構(gòu)上設(shè)置有第一滑塊，所述第一滑塊在X軸傳動 機構(gòu)的作用下，沿X軸支撐導向機構(gòu)作直線運動； 所述第一滑塊上安裝有第二支架，所述第二支架上安裝有Y軸支撐導向機構(gòu)，所述Y軸 支撐導向機構(gòu)上設(shè)置有第二滑塊，所述第二滑塊在Y軸傳動機構(gòu)的作用下，沿Y軸支撐導向 機構(gòu)作直線運動;所述第二滑塊安裝有用于固定測試樣品的夾具； 所述X軸支撐導向機構(gòu)和Y軸支撐導向機構(gòu)上分別設(shè)置有第一光柵尺和第二光柵尺，第 一滑塊和第二滑塊上分別設(shè)置有第一讀數(shù)頭和第二讀數(shù)頭;第一讀數(shù)頭讀取其與第一光柵 尺平行的X軸相對位移信息，并傳送至控制器進行計算X軸上掃描點位置信息；第二讀數(shù)頭 讀取其與第二光柵尺平行的Y軸相對位移信息，并傳送至控制器進行計算Y軸上掃描點位置 信息。2. 如權(quán)利要求1所述的一種用于太赫茲無損檢測的掃描臺，其特征在于，所述第一支架 的兩端還安裝有X軸接近開關(guān)，X軸接近開關(guān)用于檢測第一滑塊與第一支架兩端的距離，并 傳送至控制器產(chǎn)生使能信號來控制X軸傳動機構(gòu)工作。3. 如權(quán)利要求1所述的一種用于太赫茲無損檢測的掃描臺，其特征在于，所述X軸支撐 導向機構(gòu)包括第一導軌和第二導軌，所述第一導軌和第二導軌對稱固定在第一支架的兩 側(cè)。4. 如權(quán)利要求1所述的一種用于太赫茲無損檢測的掃描臺，其特征在于，所述第二支架 的兩端還安裝有Y軸接近開關(guān)，Y軸接近開關(guān)用于檢測第二滑塊與第二支架兩端的距離，并 傳送至控制器產(chǎn)生使能信號來控制Y軸傳動機構(gòu)工作。5. 如權(quán)利要求1所述的一種用于太赫茲無損檢測的掃描臺，其特征在于，所述Y軸支撐 導向機構(gòu)包括第三導軌和第四導軌，所述第三導軌和第四導軌對稱固定在第二支架的兩 側(cè)。6. -種用于太赫茲無損檢測的掃描成像裝置，其特征在于，其包括如權(quán)利要求1-7任一 所述的掃描臺，以及太赫茲發(fā)射源，所述太赫茲發(fā)射源發(fā)射太赫茲波穿過測試樣品。7. 如權(quán)利要求6所述的一種用于太赫茲無損檢測的掃描成像裝置，其特征在于，所述控 制器與上位機采用位置串口和命令串口的這兩種串口分離模式進行相互通信。8. -種如權(quán)利要求6-7任一所述的用于太赫茲無損檢測的掃描成像裝置的工作方法， 其特征在于，包括以下步驟： 步驟(1):將測試樣品固定在掃描臺的夾具上； 步驟(2):測試上位機與控制器通信狀態(tài)，通信成功后配置掃描臺參數(shù):輸入測試樣品 長度、寬度及掃描步進； 步驟(3):上位機依據(jù)配置的掃描臺參數(shù)，計算出測試樣品所有掃描步進點坐標； 步驟(4):上位機向控制器發(fā)送掃描臺原點校準指令進行掃描臺的原點校正，校正完成 后，進入下一步： 步驟(5):上位機啟動掃描臺位置反饋坐標實時接收線程，并向控制器發(fā)送掃描臺連續(xù) 掃描指令同時開始采樣測試樣品波形數(shù)據(jù)線程，在測試樣品采樣過程中對采樣點進行取舍 判斷，直至掃描至終點結(jié)束； 步驟(6):上位機依據(jù)測試樣品采樣點數(shù)據(jù)，，生成測試樣品無損檢測圖像。9. 如權(quán)利要求8所述的用于太赫茲無損檢測的掃描成像裝置的工作方法，其特征在于， 在所述步驟(5)中上位機啟動掃描臺位置反饋坐標實時接收線程的過程中： 控制器對掃描臺第一讀數(shù)頭和第二讀數(shù)頭傳送來的脈沖信號進行計數(shù)； 計數(shù)統(tǒng)計后進行處理轉(zhuǎn)化成X軸、Y軸位置坐標，通過位置串口實時上傳上位機； 上位機通過位置串口實時接收X軸、Y軸位置坐標，采用動態(tài)數(shù)組形式存儲坐標數(shù)據(jù)。10. 如權(quán)利要求8所述的用于太赫茲無損檢測的掃描成像裝置的工作方法，其特征在 于，在所述步驟(5)中，上位機向控制器發(fā)送掃描臺連續(xù)掃描指令同時開始采樣測試樣品波 形數(shù)據(jù)線程，在測試樣品采樣過程中對采樣點進行取舍判斷處理的具體過程，包括： 步驟(5.1):計算相鄰掃描步進點坐標差值，根據(jù)坐標差值計算出運動脈沖數(shù)量，通過 上位機命令串口發(fā)送至控制器； 步驟(5.2):控制器驅(qū)動X軸、Y軸傳動機構(gòu)，掃描臺啟動連續(xù)掃描； 步驟(5.3):上位機獲取當前時刻以及下一時刻的波形數(shù)據(jù)，同時讀取位置串口的位置 坐標作為該時刻采樣點坐標； 步驟(5.4):比較讀取的當前時刻以及下一時刻采樣點位置的縱坐標是否相等，當兩者 相等時，計算當前時刻以及下一時刻的采樣點橫坐標差值，若計算得到的差值小于掃描步 進的1/2倍，則舍棄下一時刻采樣點數(shù)據(jù)，繼續(xù)下一次數(shù)據(jù)采集;否則，保存下一時刻采樣點 數(shù)據(jù)； 當前時刻以及下一時刻采樣點位置的縱坐標不相等時，舍棄下一時刻采樣點數(shù)據(jù)，繼 續(xù)下一次數(shù)據(jù)采集； 步驟(5.5):重復執(zhí)行步驟(5.2)-步驟(5.4)，直至掃描結(jié)束。
【文檔編號】G01N21/88GK105866031SQ201610340121
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】張延波, 楊傳法, 孫中琳, 常天英, 劉陵玉, 葛兆斌, 張獻生
【申請人】山東省科學院自動化研究所