CN107462590A - 一种ct层析***探测器位姿调整装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CT层析***探测器位姿调整装置，涉及CT层析设备技术领域。通过将探测器安装在背板上，将背板安装在底板上，将底板安装在支撑平台上，再通过使用X向、Y向、Z向平移调整组件对背板或底板进行X向、Y向、Z向位置调整，进而实现对探测器在X向、Y向、Z向的位置调整，并通过连接背板和探测器的万向旋转调整组件，实现探测器绕X轴、Y轴、Z轴的旋转位置调整，最终将探测成像平面XdOdZd的状态为：OdZd轴平行于O Z轴，OdXd轴平行于O X轴，平面XdOdZd垂直于OY轴。所以，本实施例从硬件角度实现了对探测器位置的调整，使其满足三维重建的要求，而无需开发专用的校正算法和软件，无需制作专用的标定模体，实现起来操作简单，对操作者的要求不高。
Description
技术领域
本发明涉及CT层析设备技术领域，尤其涉及一种CT层析***探测器位姿调整装置。
背景技术
CT是一种新型的非接触式无损检测技术，广泛用于航空、航天、特种设备、兵器、核能、汽车、电子等领域的产品及其材料内部质量诊断与无损评估。该种检测技术的应用贯穿于产品的整个生命周期，对提高产品使用的安全性、可靠性，以及降低生产成本，有着非常重要的作用。
CT层析***采用高频X-射线源、数字探测器和多自由度精密运动平台，将高分辨率射线数字成像和三维计算机层析技术集成在一套***中，实现对不同尺寸、不同结构复杂程度的工件内部结构质量状态的高精度层析与结构逆求。该类型CT***的扫描原理如图1所示，高频超高压X-射线源1发出的锥束射线2对多自由度转台3上的被检测物体4进行透照，物体4在转台3的带动下绕轴线旋转，探测器5采集物体在不同视角下的DR投影，利用这些二维投影序列进行三维重建。本***所涉及的三维重建算法是在射线源和探测器构造的坐标系XYZ中进行，探测器5的成像坐标系为XdOdZd，重建算法理论上要求两个坐标系的关系为：OdZd轴平行于O Z轴，OdXd轴平行于O X轴，平面XdOdZd垂直于OY轴。然而在实际的***安装中，由于机械安装误差的存在，导致探测器5的位姿参数不可避免地存在误差，导致OdZd轴不平行于O Z轴，OdXd轴不平行于O X轴，平面XdOdZd不垂直于OY轴，相当于探测器的成像平面XdOdZd分别绕X、Y、Z轴产生了一定的转角。该转角的存在会造成重建图像质量的下降，导致伪影的产生，从而影响图像的分辨力和细节的有效检出。
在实际的应用中，如果探测器的位姿没有调整到位，则会给图像重建带来误差，使得重建图像上产生几何形变的伪影。如图2所示，图2(a)为探测器位姿调整准确时的重建图像，图2(b)为探测器位姿未调整准确时的重建图像，可以看出，探测器位姿的误差会传递到图像重建中投影地址的计算中，最终导致重建图像产生几何伪影，如图2(b)中图像边缘存在重影，给信息的判读和特征测量带来误差。
目前，对于探测器位姿的调整，还没有***的调整方法，在已公开的发明专利ZL201010241980.6中，杨民等人发明了一种适用于锥束XCT***的探测器扭转角的标定方法，该标定采用了球状目标体在锥束射线场中绕z轴旋转一周，其在成像坐标系xdodzd中的投影质心轨迹为一近似椭圆，利用最小二乘拟合法将投影质心的轨迹拟合为一椭圆方程xd 2+azd 2+bxdzd+cxd+ezd+f＝0，椭圆的长轴与xd轴的夹角即为探测器扭转角ξ。该方法存才以下不足：
1)只校正了探测器的成像平面XdOdZd绕Y轴产生的扭转角，而没有解决成像平面XdOdZd绕X、Z轴的扭转问题；
2)该校正方法为软件校正，需要制作专用的球状标定模体。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CT层析***探测器位姿调整装置，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种CT层析***探测器位姿调整装置，包括：支撑平台、底板、背板、X向平移调整组件、Y向平移调整组件、Z向平移调整组件和万向旋转调整组件；
所述底板通过所述Y向平移调整组件安装在所述支撑平台上，所述背板垂直安装在所述底板上，所述探测器通过所述万向旋转组件平行安装在所述背板上；
所述X向平移调整组件、Y向平移调整组件和Z向平移调整组件均安装在所述底板上，所述X向平移调整组件可使所述背板在所述底板上左右移动，所述Y向平移调整组件可使所述底板在所述支撑平台上前后移动，所述Z向平移调整组件可使所述背板在所述底板上上下移动，所述万向旋转组件可使所述探测器发生万向旋转。
优选地，所述X向平移调整组件包括两组X向调整螺钉，两组所述X向调整螺钉对称设置于所述背板的左右两侧，所述X向调整螺钉的杆部沿X向穿过所述底板上的螺钉孔且端头顶住所述背板的侧面。
优选地，所述Y向平移调整组件包括两组Y向调整螺钉，两组所述Y向调整螺钉对称设置于所述背板的左右两侧，所述Y向调整螺钉的杆部从上向下穿过所述底板上的螺钉孔与所述支撑平台连接，所述Y向调整螺钉可在所述底板上的螺钉孔中前后移动。
优选地，所述Z向平移调整组件包括两组Z向调整螺钉，两组所述Z向调整螺钉对称设置于所述背板的下方，所述Z向调整螺钉的杆部从下向上穿过所述底板上的螺钉孔且端头顶住所述背板的底面。
优选地，所述万向旋转调整组件包括四个万向调整螺钉和万向轴承，四个所述万向调整螺钉分布在正方形的四个点上，所述万向调整螺钉的杆部沿Y向穿过所述背板上的螺钉孔且端头顶住所述探测器的背面，所述万向轴承的外壳固定在所述背板上，所述万向轴承的芯轴座固定在所述探测器上，所述万向轴承的芯轴杆穿过所述万向轴承的中空圆珠，所述中空圆珠可在所述外壳内绕自身轴线旋转，以及以适当角度沿任意方向摆动。
优选地，所述万向轴承位于四个所述万向调整螺钉形成的正方形的中心。
优选地，所述万向轴承的外壳通过螺钉固定在所述背板上。
优选地，所述万向轴承的芯轴座通过螺钉固定在所述探测器上。
优选地，所述背板和所述底板之间通过螺钉固定连接。
本发明的有益效果是：本发明实施例提供的探测器位姿调整装置，通过将探测器安装在背板上，将背板安装在底板上，将底板安装在支撑平台上，再通过使用X向、Y向、Z向平移调整组件对背板或底板进行X向、Y向、Z向位置调整，进而实现对探测器在X向、Y向、Z向的位置调整，并通过连接背板和探测器的万向旋转调整组件，实现探测器绕X轴、Y轴、Z轴的旋转位置调整，最终将探测成像平面XdOdZd调整到三维重建所需要的状态：OdZd轴平行于O Z轴，OdXd轴平行于O X轴，平面XdOdZd垂直于OY轴。所以，采用本实施例提供的调整装置，可以从硬件角度实现对探测器位置的调整，使其满足三维重建的要求，而无需开发专用的校正算法和软件，无需制作专用的标定模体，实现起来操作简单，对操作者的要求不高。
附图说明
图1是CT***的扫描原理图；
图2a是探测器位姿调整准确时的重建图像示意图；
图2b是探测器位姿未调整准确时的重建图像示意图；
图3是本实施例提供的探测器位姿调整装置的侧视图；
图4是图3的局部放大图；
图5是本实施例提供的探测器位姿调整装置的主视图。
图1中，各符号的含义如下：
1高频超高压X-射线源，2锥束射线，3多自由度转台，4被检测物体，5探测器；
图3-5中，各符号的含义如下：
1底板，2背板，3探测器，4万向轴承芯轴，5芯轴固定螺钉，6万向轴承，7万向轴承压盖，8压盖固定螺钉，9外壳固定螺钉，10万向调整螺钉，11X向调整螺钉，12背板固定螺钉，13Y向调整螺钉，14Z向调整螺钉。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图3-5所示，本发明实施例提供了一种CT层析***探测器位姿调整装置，包括：支撑平台、底板1、背板2、X向平移调整组件、Y向平移调整组件、Z向平移调整组件和万向旋转调整组件；
底板1通过所述Y向平移调整组件安装在所述支撑平台上，背板2垂直安装在底板1上，探测器3通过所述万向旋转组件平行安装在背板2上；
所述X向平移调整组件、Y向平移调整组件和Z向平移调整组件均安装在底板1上，所述X向平移调整组件可使背板2在底板1上左右移动，所述Y向平移调整组件可使底板1在所述支撑平台上前后移动，所述Z向平移调整组件可使背板2在底板1上上下移动，所述万向旋转组件可使探测器3发生万向旋转。
本发明实施例中，所述X向平移调整组件包括两组X向调整螺钉11，两组X向调整螺钉11对称设置于背板2的左右两侧，X向调整螺钉11的杆部沿X向穿过底板1上的螺钉孔且端头顶住背板2的侧面。
在使用过程中，只需要先松开背板固定螺钉12，微调左右两组X向调整螺钉11，即可实现背板在底板上的左右移动，从而实现对安装在背板上的探测器在X方向位移的调整，调整到位后，再紧固背板固定螺钉12。
本发明实施例中，所述Y向平移调整组件包括两组Y向调整螺钉13，两组Y向调整螺钉13对称设置于背板2的左右两侧，Y向调整螺钉13的杆部从上向下穿过底板1上的螺钉孔与所述支撑平台连接，Y向调整螺钉13可在底板1上的螺钉孔中前后移动。
上述结构中，Y向调整螺钉的杆部从上向下穿过底板上的螺钉孔与所述支撑平台连接，所以，Y向调整螺钉还具有固定连接底板和支撑平台的作用，在使用过程中，如果需要调整探测器Y向的位移，只需要先将Y向调整螺钉拧松，然后，沿Y向微调底板的位置，从而使得安装在底板上的背板，安装在背板上的探测器沿Y向的位置得到调整。调整完成后，再紧固Y向调整螺钉，实现底板与支撑平台的固定。
本实施例中，所述Z向平移调整组件包括两组Z向调整螺钉14，两组Z向调整螺钉14对称设置于背板2的下方，Z向调整螺钉14的杆部从下向上穿过底板1上的螺钉孔且端头顶住背板2的底面。
在使用过程中，只需要先松开底板固定螺钉，微调Z向调整螺钉，即可实现背板在底板上的上下移动，从而实现对安装在背板上的探测器在Z方向位移的调整，调整到位后，再紧固底板固定螺钉。
本实施例中，所述万向旋转调整组件包括四个万向调整螺钉10和万向轴承6，四个万向调整螺钉10分布在正方形的四个点上，万向调整螺钉10的杆部沿Y向穿过背板2上的螺钉孔且端头顶住探测器3的背面，万向轴承10的外壳固定在背板2上，万向轴承10的芯轴座固定在探测器3上，万向轴承6的芯轴杆穿过万向轴承6的中空圆珠，所述中空圆珠可在所述外壳内绕自身轴线旋转，以及以适当角度沿任意方向摆动。
在使用过程中，只需要分别调整4个万向调整螺钉，依4支点调整量不同实现探测器沿各轴的旋转，在探测器旋转过程中，带动万向轴承的中空圆珠旋转，实现万向支撑的作用。
本发明实施例中，万向轴承6位于四个万向调整螺钉10形成的正方形的中心。
采用上述结构，有利于万向轴承更好的实现对探测器的支撑作用。
本发明实施例中，万向轴承6的外壳通过螺钉固定在背板2上。
万向轴承6的芯轴座通过螺钉固定在探测器3上。
背板2和底板1之间通过螺钉固定连接。
采用螺钉连接各部件，有利于拆装操作。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本发明实施例提供的探测器位姿调整装置，通过将探测器安装在背板上，将背板安装在底板上，将底板安装在支撑平台上，再通过使用X向、Y向、Z向平移调整组件对背板或底板进行X向、Y向、Z向位置调整，进而实现对探测器在X向、Y向、Z向的位置调整，并通过连接背板和探测器的万向旋转调整组件，实现探测器绕X轴、Y轴、Z轴的旋转位置调整，最终将探测成像平面XdOdZd调整到三维重建所需要的状态：OdZd轴平行于O Z轴，OdXd轴平行于O X轴，平面XdOdZd垂直于OY轴。所以，采用本实施例提供的调整装置，可以从硬件角度实现对探测器位置的调整，使其满足三维重建的要求，而无需开发专用的校正算法和软件，无需制作专用的标定模体，实现起来操作简单，对操作者的要求不高。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种CT层析***探测器位姿调整装置，其特征在于，包括：支撑平台、底板、背板、X向平移调整组件、Y向平移调整组件、Z向平移调整组件和万向旋转调整组件；
所述底板通过所述Y向平移调整组件安装在所述支撑平台上，所述背板垂直安装在所述底板上，所述探测器通过所述万向旋转组件平行安装在所述背板上；
所述X向平移调整组件、Y向平移调整组件和Z向平移调整组件均安装在所述底板上，所述X向平移调整组件可使所述背板在所述底板上左右移动，所述Y向平移调整组件可使所述底板在所述支撑平台上前后移动，所述Z向平移调整组件可使所述背板在所述底板上上下移动，所述万向旋转组件可使所述探测器发生万向旋转。
2.根据权利要求1所述的CT层析***探测器位姿调整装置，其特征在于，所述X向平移调整组件包括两组X向调整螺钉，两组所述X向调整螺钉对称设置于所述背板的左右两侧，所述X向调整螺钉的杆部沿X向穿过所述底板上的螺钉孔且端头顶住所述背板的侧面。
3.根据权利要求1所述的CT层析***探测器位姿调整装置，其特征在于，所述Y向平移调整组件包括两组Y向调整螺钉，两组所述Y向调整螺钉对称设置于所述背板的左右两侧，所述Y向调整螺钉的杆部从上向下穿过所述底板上的螺钉孔与所述支撑平台连接，所述Y向调整螺钉可在所述底板上的螺钉孔中前后移动。
4.根据权利要求1所述的CT层析***探测器位姿调整装置，其特征在于，所述Z向平移调整组件包括两组Z向调整螺钉，两组所述Z向调整螺钉对称设置于所述背板的下方，所述Z向调整螺钉的杆部从下向上穿过所述底板上的螺钉孔且端头顶住所述背板的底面。
5.根据权利要求1所述的CT层析***探测器位姿调整装置，其特征在于，所述万向旋转调整组件包括四个万向调整螺钉和万向轴承，四个所述万向调整螺钉分布在正方形的四个点上，所述万向调整螺钉的杆部沿Y向穿过所述背板上的螺钉孔且端头顶住所述探测器的背面，所述万向轴承的外壳固定在所述背板上，所述万向轴承的芯轴座固定在所述探测器上，所述万向轴承的芯轴杆穿过所述万向轴承的中空圆珠，所述中空圆珠可在所述外壳内绕自身轴线旋转，以及以适当角度沿任意方向摆动。
6.根据权利要求5所述的CT层析***探测器位姿调整装置，其特征在于，所述万向轴承位于四个所述万向调整螺钉形成的正方形的中心。
7.根据权利要求5所述的CT层析***探测器位姿调整装置，其特征在于，所述万向轴承的外壳通过螺钉固定在所述背板上。
8.根据权利要求5所述的CT层析***探测器位姿调整装置，其特征在于，所述万向轴承的芯轴座通过螺钉固定在所述探测器上。
9.根据权利要求1所述的CT层析***探测器位姿调整装置，其特征在于，所述背板和所述底板之间通过螺钉固定连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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