X射線檢測(cè)儀控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：基于提高X射線檢測(cè)儀穩(wěn)定性與智能控制水平的目的，對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。描述了該控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，給出了電路原理圖。整個(gè)控制系統(tǒng)由運(yùn)動(dòng)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(shè)計(jì)、高精度模數(shù)／數(shù)模轉(zhuǎn)換器等器件與技術(shù)進(jìn)行控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)思想，給出了流程圖。本控制系統(tǒng)已成功應(yīng)用于X射線檢測(cè)儀中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，達(dá)到X射線檢測(cè)儀的控制要求。
關(guān)鍵詞：X射線檢測(cè)儀；微控制器；CAN總線；冗余設(shè)計(jì)

隨著新型器件封裝的快速發(fā)展，電子器件趨向體積小、質(zhì)量輕、引線間距小，同時(shí)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(lái)愈多的不可見焊點(diǎn)缺陷使檢測(cè)更具挑戰(zhàn)性，常規(guī)顯示放大目測(cè)檢驗(yàn)已不能滿足需求。這對(duì)表面安裝技術(shù)(SMT)及檢測(cè)提出了更高的要求。而X射線焊點(diǎn)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)則可以滿足需求，它與計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)相結(jié)合，對(duì)SMT上的焊點(diǎn)、PCB內(nèi)層和器件內(nèi)部連線進(jìn)行高分辨率的檢測(cè)。X射線檢測(cè)對(duì)沒有檢測(cè)點(diǎn)的BGA封裝尤其重要，其焊錫球內(nèi)的空腔以及漏掉焊錫球，或焊錫球錯(cuò)位，只能通過(guò)X射線檢測(cè)(AXI，Automat-ic X-ray Inspection)系統(tǒng)檢測(cè)出來(lái)。

1 X射線檢測(cè)儀整體結(jié)構(gòu)
整個(gè)檢測(cè)儀由光機(jī)系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等3個(gè)單元組成，如圖1所示。光機(jī)系統(tǒng)由X射線管、圖像增強(qiáng)器、X射線CCD成像器、移動(dòng)平臺(tái)等組成，主要完成圖像采集、載物臺(tái)三維空間移動(dòng)等功能；軟件系統(tǒng)是整個(gè)檢測(cè)儀的神經(jīng)中樞，實(shí)現(xiàn)圖像分析、操作控制等功能；控制單元?jiǎng)t是整個(gè)檢測(cè)儀的執(zhí)行者，它根據(jù)計(jì)算機(jī)指令來(lái)完成載物臺(tái)的移動(dòng)控制、X射線的強(qiáng)度控制，以及控制面板信息采集等功能。

2 X射線檢測(cè)儀控制系統(tǒng)
X射線檢測(cè)儀控制系統(tǒng)由運(yùn)動(dòng)控制A、運(yùn)動(dòng)控制B、高壓控制和面板控制等4個(gè)單元組成，其整體框圖如圖2所示。

其中，計(jì)算機(jī)組成整個(gè)控制系統(tǒng)的操作界面，負(fù)責(zé)發(fā)送控制命令和接受各個(gè)控制單元的狀態(tài)信息，以便監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；運(yùn)動(dòng)控制單元A負(fù)責(zé)控制載物臺(tái)X方向步進(jìn)電機(jī)與光管上下步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行，以及光電開關(guān)信號(hào)采集；運(yùn)動(dòng)控制單元B負(fù)責(zé)控制載物臺(tái)Y方向步進(jìn)電機(jī)與像增強(qiáng)器步進(jìn)上下步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行，以及光電開關(guān)信號(hào)采集；高壓控制單元負(fù)責(zé)對(duì)X光管高壓電源進(jìn)行控制，以及X光管環(huán)境溫度的采集；面板控制單元?jiǎng)t是負(fù)責(zé)采集運(yùn)動(dòng)搖桿、控制按鈕的狀態(tài)信息，以及控制載物臺(tái)旋轉(zhuǎn)。