X射线检测前景

多年来，用于检查和测量任务的X射线系统在人造板生产中非常普遍。但是，正如总部位于德国的电子木材系统公司（EWS）的木质复合材料技术负责人Konrad Solbrig所说，最新的研发成果使具有创新功能的新系统能够满足日益增长的需求。

电子木材系统公司（Electronic Wood Systems，EWS）为人造板行业提供完整的质量检查系统。在推出用于板坯检查（单位面积重量测量和异物检测）的新型旗舰设备EcoScan并将其安装在多个工厂中之后，在中密度纤维板（MDF）和定向刨花板（OSB）铺装生产线的性能方面获得了良好的实践经验。

EcoScan在用于人造板生产的X射线测量技术领域取得了显著进步，其是在以多能量（Multi Energy）技术为主要特征的其他X射线系统的基础上开发的。对于刨花板生产，电子木材系统公司（EWS）为铺装和热压生产线配备了现代化的X射线测量技术以及其他可满足个性要求的设备。

新生产线和现有生产线上的大量安装已帮助客户优化了工艺和质量。

但是，X射线技术发展的基本点是什么？对客户来说有哪些相关参数？

X射线在工业检查和测量中的应用在一定程度上可与数码相机的摄影相媲美。拍摄好照片是一个问题，例如直射和漫射照明，物体的性质和距离以及相机的光圈设置和传感器灵敏度。关于X射线成像和测量，存在与摄影的类比，有助于了解人造板行业中功能强大且可靠的X射线技术应用。

这同样适用于医学X射线成像，其中X射线设备的不适当配置会阻止放射线医师识别人体区域X线照片中的相关细节。在这里，错误的曝光（太弱/强的直射光或X射线）以及太多的散射光或散射的X射线会导致亮度、对比度和清晰度方面的图像质量差。

关于用于检查和测量板坯和板材参数的X射线系统，要指出的有两个主要方面——X射线能量和检测器灵敏度，这两个方面都考虑了所研究材料的性质。这是该领域综合研究的简要结论。明确考虑物理背景对于X射线测量设备可达到的精度和精确性至关重要。因此，以实践为导向的开发及适合工业的系统设计经验造就了这种用于板材生产的现代X射线系统。

不同的X射线系统遵循相似的原理，但具有个性化设计，以完成各种任务并满足板材生产中的挑战性要求。在热压之前通过X射线检测板坯中的金属和非金属异物是成像方法的第一个示例，该成像方法类似于摄影和射线照相。

作为EcoScan设备X射线系统一部分的异物检测（FBD）设备，在考虑了常见信号变化和规则的板坯不均匀性的情况下，通过智能算法对连续获取的X射线图像进行评估，以避免错误检测。EcoScan设备异物检测（FBD）的图像采集是由扫描线性阵列传感器执行的，如图5所示。

通过小的像素尺寸和间距（1.6 mm宽）及快速的传感器读出重复率（1.5 ms的采样时间，导致沿着板坯<3 mm，取决于速度）实现了高空间分辨率。高的检测分辨率还归因于优化的X射线能量和线性阵列中的传感器元件的灵敏度。

对于异物检测，扇形光束的宽度范围要覆盖整个板坯宽度以及更短的采样时间（可与强光相比，缩短相机曝光时间），因此需要较高的X射线功率才能在成像传感器上获得足够高的放射线强度。但是，如此高的辐射功率导致进一步的技术要求，以使X射线系统在工业上适合板材生产线中异物检测（FBD）设备的高可用性。

相反，单位面积重量测量不需要费用，其具有不同的设计，应该在X射线功率低得多的情况下进行操作。其可与摄影媲美，太亮的光线和过度曝光会导致具有隐藏细节的不良图像。注意，好的异物检测设备对于单位面积重量测量而言是较差的系统，反之亦然。

对于在木质复合材料板坯和板材上进行单位面积重量和密度测量，认为单独的X射线能量适应性是关键特征，并且仅与相应的探测器配合使用，才能与其他测量参数配合使用。第一个例子是借助于实验室X射线设备DENSE-LABX对小试样垂直于板材平面进行密度分布测量。该设备针对中密度纤维板（MDF）、刨花板、定向刨花板（OSB）等大多数常规人造板（密度在300～1 500 kg/m3（18.7～93.6 ib/ft3）范围内）而进行了精心设计。

但是，已经发现，考虑到上述物理原理，较轻的材料（例如木质纤维素绝缘板或泡沫塑料）需要增强内部X射线系统，以便在密度范围50～350 kg/m3（3.1～21.8 ib/ft3）内获得所考虑轮廓的合适的测量精度。因此，开发了低能耗版本并将其引入为DENSE-LABX灯（图1）。

除了X射线技术的改进之外，其还具有标准设备的完善功能。在这里，为标准或轻质板材创建单独的设备以保持精简的系统设计而不采用昂贵的多合一解决方案，这是合乎逻辑的。但是，在具有广泛的厚度、密度和单位面积重量产品范围的现代板材生产线中，对于在线测量系统，需要这样的多合一解决方案。

在此，X射线测量仪必须能够在整个范围内提供同等的高精度和精密度。为此，电子木材系统公司（EWS）开发了多能量（Multi Energy）技術，并将其用于X射线系统MASS-SCAN X ME（铺装生产线和绝缘板上的横向单位面积重量测量，图2）和CONTI-SCALE X ME（在横切锯后以最小的空间需求进行连续板材重量测量，图3）。

不管设置如何明显不同，这两种设备均使用低功率X射线单元、灵敏的高速检测器及类似的内部程序进行校准，测量信号评估及通过元素数据进行测量参数设置。

借助多能量（Multi Energy）技术，X射线参数可完全自动适应当前的板坯或板材属性，从而获得始终如一的高测量分辨率，为被测单位面积重量的±0.6%～0.8%。

除此之外，还需要更高的性能，特别是在生产板材厚度低至1.5 mm的薄型中密度纤维板（MDF）的快速生产线中。在此，作为铺装生产线中EcoScan系统的一部分，带有自动调节飞行测量头的高精度单位面积重量测量EcoScan FLY不断发展。

EcoScan FLY采用了先进的多能量（Multi Energy）技术，可在较宽的单位面积重量范围和准确的绝对值范围内提供±0.5%的更高测量分辨率。此外，具有较短采样时间的增强型检测器可以实现测量头的快速移动，从而导致从两个同步移动中每2.5 ft进行一次8 ft板坯的交叉扫描。

但是，（较低的）X射线能量可以完全自动适应测量的单位面积重量，因此相对测量灵敏度在相关范围内（图4中的绿色曲线）相当高，以便产生最大的相对信号差（X射线测量对比度）在不同测量位置之间的小单位面积重量变化。与此相反，EcoScan设备异物检测（FBD）的X射线能级太高（图4中的蓝色曲线），并且在相关范围内对单位面积重量测量的灵敏度大大降低，因为其参数已针对高辐射强度和异物检测的适当成像对比度进行了优化。

总结X射线技术发展的基本点，主要是为各个测量任务设置适当的X射线参数。但是，已安装的X射线系统必须自动执行此操作，而无需操作员采取任何措施。对于客户而言，X射线系统显然必须能够可靠地完成测量任务，从而提供所需的空间及测量分辨率、精度和准确性。

最后，这种现代化的在线测量和控制系统是人造板生产中工业4.0的关键因素。可靠的测量系统的应用有助于节省材料和能源，并保持板材高质量。（网址：http：// www.wbpionline.com/  陈 玲译）