“软硬”兼顾，X射线无损检测全新方案

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Z 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（Z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。