X射线检测仪控制系统的设计

摘要：基于提高X射线检测仪稳定性与智能控制水平的目的，对其控制系统进行了设计。描述了该控制系统的组成结构，给出了电路原理图。整个控制系统由运动控制单元、高压控制单元以及面板控制单元组成，并采用微控制器、数字隔离器、CAN总线、冗余设计、高精度模数／数模转换器等器件与技术进行控制系统的硬件设计，从而保证了系统的稳定性与智能控制水平。描述了该控制系统的软件设计思想，给出了流程图。本控制系统已成功应用于X射线检测仪中，实验结果表明，该系统运行稳定可靠，达到X射线检测仪的控制要求。
关键词：X射线检测仪；微控制器；CAN总线；冗余设计

随着新型器件封装的快速发展，电子器件趋向体积小、质量轻、引线间距小，同时高密度贴装电路板、密集端脚布线均使得焊接缺陷增加，愈来愈多的不可见焊点缺陷使检测更具挑战性，常规显示放大目测检验已不能满足需求。这对表面安装技术(SMT)及检测提出了更高的要求。而X射线焊点无损检测技术则可以满足需求，它与计算机图像处理技术相结合，对SMT上的焊点、PCB内层和器件内部连线进行高分辨率的检测。X射线检测对没有检测点的BGA封装尤其重要，其焊锡球内的空腔以及漏掉焊锡球，或焊锡球错位，只能通过X射线检测(AXI，Automat-ic X-ray Inspection)系统检测出来。

1 X射线检测仪整体结构
整个检测仪由光机系统、软件系统、控制系统等3个单元组成，如图1所示。光机系统由X射线管、图像增强器、X射线CCD成像器、移动平台等组成，主要完成图像采集、载物台三维空间移动等功能；软件系统是整个检测仪的神经中枢，实现图像分析、操作控制等功能；控制单元则是整个检测仪的执行者，它根据计算机指令来完成载物台的移动控制、X射线的强度控制，以及控制面板信息采集等功能。

2 X射线检测仪控制系统
X射线检测仪控制系统由运动控制A、运动控制B、高压控制和面板控制等4个单元组成，其整体框图如图2所示。

其中，计算机组成整个控制系统的操作界面，负责发送控制命令和接受各个控制单元的状态信息，以便监控整个系统的运行状态；运动控制单元A负责控制载物台X方向步进电机与光管上下步进电机的运行，以及光电开关信号采集；运动控制单元B负责控制载物台Y方向步进电机与像增强器步进上下步进电机的运行，以及光电开关信号采集；高压控制单元负责对X光管高压电源进行控制，以及X光管环境温度的采集；面板控制单元则是负责采集运动摇杆、控制按钮的状态信息，以及控制载物台旋转。