CN117169257A - X射线成像装置 - Google Patents

Abstract

一种X射线成像装置，包括：底板，具有相对的第一面和第二面；源支撑组件，设置于第一面，源支撑组件包括沿第一方向相对设置的第一柱和第二柱，以及可活动地设置于第一柱和第二柱之间的第一梁；射线源，设置于第一梁；探测器支撑组件，设置于第一面，探测器支撑组件包括沿第一方向相对设置的第三柱和第四柱，以及可活动地设置于第三柱和第四柱之间的第二梁；探测器，设置于第二梁；载物组件，设置于第一面，载物组件沿第二方向位于探测器支撑组件和源支撑组件之间。通过本公开方案能够实现射线源和探测器的自由偏转，有利于实现易于扩展的、多功能的、大检测范围的、高分辨率的CT扫描和无畸变的DR成像。

Description

X射线成像装置

技术领域

本发明涉及影像成像领域，具体地涉及一种X射线成像装置。

背景技术

随着计算机与微电子技术的飞速发展，数字化技术、计算机网络和通信技术已经对X射线成像领域产生广泛而深远的影响，断层成像(CT，Computed Tomography)、3D的CT成像、螺旋CT成像、直接数字化X射线成像（DR，Digital radiography)、2D、2.5D的实时DR成像等检测已经广泛应用于工业检测，尤其适用于工业铸造件、压铸件、轮毂等的检测。因为工业X射线检测会针对不同材料、不同厚度、不同密度的待测物进行测量，对测试要求也不尽相同。高电压大电流X射线源对应密度、厚度较大的金属类待测物。低电压微焦点X射线源对应精细和较高放大倍数和高清分辨率。因此，工业X射线检测往往有较多的双X射线源或者多X射线源交替检测的需求。

同时，为追求更大的放大倍数和更大的DR或CT成像范围，平板探测器需要移动，以扩大平板探测器探测的范围。如此使DR或CT扫描时可以使用偏置扫描和多次扫描拼接的方式，使DR或CT成像范围更大。因此工业检测DR或CT配置要满足双源或者多源和平板探测器移动的需求。

目前，现有具备DR或CT的无损成像检测设备，主体架构较多使用C形臂结构或者双立柱结构。然而，现有的C形臂结构的CT机无论是配置多射线源还是扩充探测器屏，都会导致较大程度的质心外移，影响机器的长期精度。至于现有的双立柱结构CT机，在实现DR成像时，光束与平板探测器倾斜成像，导致成像比例畸变，成像品质变差。此外，由于双立柱结构本身的限制，无法实现射线源或探测器的自由偏转。

由于上述两种结构表现出的限制，需要开发一种新型结构，来满足工业检测CT多射线源、多平板扩展位移动需求，以及射线源或平板探测器能够自由偏转的需求中的至少一种。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种改进的X射线成像装置，能够实现射线源和探测器的自由偏转，同时实现易于扩展的、多功能的、大检测范围的、高分辨率的CT扫描和无畸变的DR成像。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种X射线成像装置，包括：底板，具有相对的第一面和第二面；源支撑组件，设置于所述底板的第一面，所述源支撑组件包括沿第一方向相对设置的第一柱和第二柱，以及可活动地设置于所述第一柱和第二柱之间的第一梁；射线源，设置于所述第一梁；探测器支撑组件，设置于所述底板的第一面，所述探测器支撑组件包括沿所述第一方向相对设置的第三柱和第四柱，以及可活动地设置于所述第三柱和第四柱之间的第二梁；探测器，设置于所述第二梁；载物组件，设置于所述底板的第一面，所述载物组件沿第二方向位于所述探测器支撑组件和所述源支撑组件之间，其中，所述第一方向和所述第二方向所成平面平行于所述底板的第一面；成像期间，第一连线和水平方向的夹角、所述射线源的偏转角度/>以及所述探测器的偏转角度/>保持一致，以使所述射线源的光束中心经过所述探测器的成像区域的中心，并与所述成像区域所在平面垂直，所述第一连线为所述射线源的光束焦点与所述探测器的成像区域的中心之间的连线；所述射线源和所述探测器的相对位置可调整，调整时满足如下条件：/>；/>；其中，/>为射线源的光束焦点距预设零位的垂直距离，/>为探测器距预设零位的垂直距离，/>为调整后的射线源的光束焦点距预设零位的垂直距离，/>为调整后的探测器距预设零位的垂直距离，/>为射线源的光束焦点距待测物旋转中心的水平距离，/>为探测器的成像区域的中心距待测物旋转中心的水平距离，/>为调整后的射线源的光束焦点距待测物旋转中心的水平距离，/>为调整后的探测器的成像区域的中心距待测物旋转中心的水平距离；所述射线源的偏转角度/>以及所述探测器的偏转角度/>，随着所述射线源和所述探测器的相对位置的变化联动调整，调整后的偏转角度基于如下公式表示：；/>；其中，偏转角度调整量，α'为调整后的射线源的偏转角度，β'为调整后的探测器的偏转角度。

可选的，所述第一柱或第二柱沿所述第二方向上的投影，与所述第一梁沿所述第二方向上的投影不相重叠；和/或，所述第三柱或第四柱沿所述第二方向上的投影，与所述第二梁沿所述第二方向上的投影不相重叠。

可选的，所述X射线成像装置还包括：第一运动机构，用于驱动所述第一梁相对于所述第一柱和第二柱在第一平面内转动和/或沿第三方向运动，其中，所述第一平面垂直于所述第一方向，所述第三方向垂直于所述底板的第一面。

可选的，所述第一运动机构包括：一对第一轨，分别设置于所述第一柱和第二柱，其中，所述第一轨的延伸方向平行于所述第三方向；一对第一滑块，分别设置于所述第一梁沿所述第一方向的两端，所述第一梁通过所述一对第一滑块沿着所述第一轨移动。

可选的，所述第一运动机构还包括：第一转动部，用于驱动所述第一梁绕所述第一方向转动。

可选的，所述X射线成像装置还包括：第二运动机构，用于驱动所述第二梁相对于所述第三柱和第四柱在第一平面内转动和/或沿第三方向运动，其中，所述第一平面垂直于所述第一方向，所述第三方向垂直于所述底板的第一面。

可选的，所述第二运动机构包括：一对第二轨，分别设置于所述第三柱和第四柱，其中，所述第二轨的延伸方向平行于所述第三方向；一对第二滑块，分别设置于所述第二梁沿所述第一方向的两端，所述第二梁通过所述一对第二滑块沿着所述第二轨移动。

可选的，所述第二运动机构还包括：第二转动部，用于驱动所述第二梁绕所述第一方向转动。

可选的，所述X射线成像装置还包括：第三运动机构，用于驱动所述射线源相对于所述第一梁沿所述第一方向运动和/或在第一平面内转动。

可选的，所述第三运动机构包括：第三轨，设置于所述第一梁，所述射线源可沿所述第三轨运动，其中，所述第三轨的延伸方向平行于所述第一方向。

可选的，所述X射线成像装置还包括：第四运动机构，用于驱动所述探测器相对于所述第二梁沿所述第一方向运动和/或在第一平面内转动。

可选的，所述第四运动机构包括：第四轨，设置于所述第二梁，所述探测器可沿所述第四轨运动，其中，所述第四轨的延伸方向平行于所述第一方向。

可选的，所述底板的第一面设置有第五轨，所述载物组件可沿所述第五轨运动，其中，所述第五轨的延伸方向平行于所述第一方向。

可选的，所述底板的第一面设置有第六轨，所述源支撑组件、所述探测器支撑组件和/或所述载物组件可沿所述第六轨运动，其中，所述第六轨平行于所述第二方向。

可选的，所述射线源和所述探测器的相对位置，基于所述源支撑组件和/或所述探测器支撑组件沿所述第六轨的运动进行调整，和/或，基于所述第一梁和/或第二梁沿所述第三方向的运动进行调整。

可选的，所述射线源的数量为多个，多个所述射线源互不干涉地设置于所述第一梁，所述第一梁包括沿第三方向间隔设置的多根柱体，多个所述射线源分别设置于所述多根柱体，其中，所述第三方向垂直于所述底板的第一面。

可选的，所述探测器的数量为多个，多个所述探测器互不干涉地分别设置于所述第二梁。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

本发明实施例提供一种X射线成像装置，包括：底板，具有相对的第一面和第二面；源支撑组件，设置于所述底板的第一面，所述源支撑组件包括沿第一方向相对设置的第一柱和第二柱，以及可活动地设置于所述第一柱和第二柱之间的第一梁；射线源，设置于所述第一梁；探测器支撑组件，设置于所述底板的第一面，所述探测器支撑组件包括沿所述第一方向相对设置的第三柱和第四柱，以及可活动地设置于所述第三柱和第四柱之间的第二梁；探测器，设置于所述第二梁；载物组件，设置于所述底板的第一面，所述载物组件沿第二方向位于所述探测器支撑组件和所述源支撑组件之间，其中，所述第一方向和所述第二方向所成平面平行于所述底板的第一面；成像期间，第一连线和水平方向的夹角、所述射线源的偏转角度/>以及所述探测器的偏转角度/>保持一致，以使所述射线源的光束中心经过所述探测器的成像区域的中心，并与所述成像区域所在平面垂直，所述第一连线为所述射线源的光束焦点与所述探测器的成像区域的中心之间的连线；所述射线源和所述探测器的相对位置可调整，调整时满足如下条件：/>；/>；其中，/>为射线源的光束焦点距预设零位的垂直距离，/>为探测器距预设零位的垂直距离，/>为调整后的射线源的光束焦点距预设零位的垂直距离，/>为调整后的探测器距预设零位的垂直距离，/>为射线源的光束焦点距待测物旋转中心的水平距离，/>为探测器的成像区域的中心距待测物旋转中心的水平距离，/>为调整后的射线源的光束焦点距待测物旋转中心的水平距离，/>为调整后的探测器的成像区域的中心距待测物旋转中心的水平距离；所述射线源的偏转角度/>以及所述探测器的偏转角度/>，随着所述射线源和所述探测器的相对位置的变化联动调整，调整后的偏转角度基于如下公式表示：/>；/>；其中，偏转角度调整量/>，α'为调整后的射线源的偏转角度，β'为调整后的探测器的偏转角度。

可选的，所述第一柱或第二柱沿所述第二方向上的投影，与所述第一梁沿所述第二方向上的投影不相重叠；和/或，所述第三柱或第四柱沿所述第二方向上的投影，与所述第二梁沿所述第二方向上的投影不相重叠。

可选的，所述X射线成像装置还包括：第一运动机构，用于驱动所述第一梁相对于所述第一柱和第二柱在第一平面内转动和/或沿第三方向运动，其中，所述第一平面垂直于所述第一方向，所述第三方向垂直于所述底板的第一面。

可选的，所述第一运动机构包括：一对第一轨，分别设置于所述第一柱和第二柱，其中，所述第一轨的延伸方向平行于所述第三方向；一对第一滑块，分别设置于所述第一梁沿所述第一方向的两端，所述第一梁通过所述一对第一滑块沿着所述第一轨移动。

可选的，所述第一运动机构还包括：第一转动部，用于驱动所述第一梁绕所述第一方向转动。

可选的，所述X射线成像装置还包括：第二运动机构，用于驱动所述第二梁相对于所述第三柱和第四柱在第一平面内转动和/或沿第三方向运动，其中，所述第一平面垂直于所述第一方向，所述第三方向垂直于所述底板的第一面。

可选的，所述第二运动机构包括：一对第二轨，分别设置于所述第三柱和第四柱，其中，所述第二轨的延伸方向平行于所述第三方向；一对第二滑块，分别设置于所述第二梁沿所述第一方向的两端，所述第二梁通过所述一对第二滑块沿着所述第二轨移动。

可选的，所述第二运动机构还包括：第二转动部，用于驱动所述第二梁绕所述第一方向转动。

可选的，所述X射线成像装置还包括：第三运动机构，用于驱动所述射线源相对于所述第一梁沿所述第一方向运动和/或在第一平面内转动。

可选的，所述第三运动机构包括：第三轨，设置于所述第一梁，所述射线源可沿所述第三轨运动，其中，所述第三轨的延伸方向平行于所述第一方向。

可选的，所述X射线成像装置还包括：第四运动机构，用于驱动所述探测器相对于所述第二梁沿所述第一方向运动和/或在第一平面内转动。

可选的，所述第四运动机构包括：第四轨，设置于所述第二梁，所述探测器可沿所述第四轨运动，其中，所述第四轨的延伸方向平行于所述第一方向。

可选的，所述底板的第一面设置有第五轨，所述载物组件可沿所述第五轨运动，其中，所述第五轨的延伸方向平行于所述第一方向。

可选的，所述底板的第一面设置有第六轨，所述源支撑组件、所述探测器支撑组件和/或所述载物组件可沿所述第六轨运动，其中，所述第六轨平行于所述第二方向。

可选的，所述射线源和所述探测器的相对位置，基于所述源支撑组件和/或所述探测器支撑组件沿所述第六轨的运动进行调整，和/或，基于所述第一梁和/或第二梁沿所述第三方向的运动进行调整。

可选的，所述射线源的数量为多个，多个所述射线源互不干涉地设置于所述第一梁，所述第一梁包括沿第三方向间隔设置的多根柱体，多个所述射线源分别设置于所述多根柱体，其中，所述第三方向垂直于所述底板的第一面。

可选的，所述探测器的数量为多个，多个所述探测器互不干涉地分别设置于所述第二梁。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

本发明实施例提供一种X射线成像装置，包括：底板，具有相对的第一面和第二面；源支撑组件，设置于所述底板的第一面，所述源支撑组件包括沿第一方向相对设置的第一柱和第二柱，以及可活动地设置于所述第一柱和第二柱之间的第一梁；射线源，设置于所述第一梁；探测器支撑组件，设置于所述底板的第一面，所述探测器支撑组件包括沿所述第一方向相对设置的第三柱和第四柱，以及可活动地设置于所述第三柱和第四柱之间的第二梁；探测器，设置于所述第二梁；载物组件，设置于所述底板的第一面，所述载物组件沿第二方向位于所述探测器支撑组件和所述源支撑组件之间，其中，所述第一方向和所述第二方向所成平面平行于所述底板的第一面；成像期间，第一连线和水平方向的夹角、所述射线源的偏转角度/>以及所述探测器的偏转角度/>保持一致，以使所述射线源的光束中心经过所述探测器的成像区域的中心，并与所述成像区域所在平面垂直，所述第一连线为所述射线源的光束焦点与所述探测器的成像区域的中心之间的连线；所述射线源和所述探测器的相对位置可调整，调整时满足如下条件：/>；/>；其中，/>为射线源的光束焦点距预设零位的垂直距离，/>为探测器距预设零位的垂直距离，/>为调整后的射线源的光束焦点距预设零位的垂直距离，/>为调整后的探测器距预设零位的垂直距离，/>为射线源的光束焦点距待测物旋转中心的水平距离，/>为探测器的成像区域的中心距待测物旋转中心的水平距离，/>为调整后的射线源的光束焦点距待测物旋转中心的水平距离，/>为调整后的探测器的成像区域的中心距待测物旋转中心的水平距离；所述射线源的偏转角度/>以及所述探测器的偏转角度/>，随着所述射线源和所述探测器的相对位置的变化联动调整，调整后的偏转角度基于如下公式表示：/>；/>；其中，偏转角度调整量/>，α'为调整后的射线源的偏转角度，β'为调整后的探测器的偏转角度。

现有的C形臂结构CT机只适合单射线源，且无法扩充多个探测器，否则会导致悬臂过长或承载较大的重量，从而导致产生较大的倾覆力矩，机架会出现较大的蠕变，影响机器的长期精度。而现有的双立柱结构CT机，因其结构限制，射线源和探测器无法自由偏转，其射线源的光束无法与探测器保持垂直，导致成像出现畸变、分辨率差。相较而言，本实施方案的射线源和探测器均由双柱进行支撑并由双柱之间的梁进行移动和偏转，双柱与射线源和探测器之间不会发生干涉。由此，射线源和探测器可以自由按需偏摆。

进一步，可以各自地自由按需偏摆的射线源和探测器，各部件的偏转角度调节更灵活、更方便，能够实现在成像时精确保持各部件偏摆角度始终满足相应条件，以使射线源光束的光束中心与探测器的成像区域始终保持垂直，并始终经过探测器的成像中心。由此，可实现无畸变的高分辨率的实时DR成像（例如，2.5D的实时DR成像）和高分辨率的CT成像。

进一步，本实施方案提供的X射线成像装置通过设置相应的轨道和运动机构，使得射线源和探测器的相对位置可自由按需调整。由此，在任意放大倍数、分辨率等成像需求下，射线源和探测器均可被调节至所需的相对位置，并且，该相对位置的调节满足相应条件以确保调整后射线源和探测器仍保持精确对准，以获得高质量的成像效果。进一步，随着射线源和探测器的相对位置变化，两者的偏转角度也相应变化，以更好地确保调整后射线源和探测器仍保持精确对准，保证成像效果。

进一步，本实施方案所述源支撑组件和探测器支撑组件的质心基本保持在各双柱所在的平面，克服了现有C形臂结构悬臂倾覆力矩大导致的机架易蠕变、精度耐用性差等问题。由此，本实施方案的机架结构稳固性好、刚性高、精度高。

进一步，本实施方案的待测物尺寸及其载重扩充性好，可以实现大型、特大型待测物的装载。

进一步，所述底板的第一面设置有第五轨，所述载物组件可沿所述第五轨运动，其中，所述第五轨的延伸方向平行于所述第一方向。由此，可以扩大CT和DR成像范围。

进一步，所述底板的第一面设置有第六轨，所述源支撑组件、所述探测器支撑组件和/或所述载物组件可沿所述第六轨运动，其中，所述第六轨平行于所述第二方向。由此所述源支撑组件、所述探测器支撑组件和/或所述载物组件进行相对运动，可以调节探测器成像的放大倍数和/或光通量。

具体而言，所述载物组件沿第六轨方向进行相对运动，可以调节探测器成像的放大倍数；所述源支撑组件、所述探测器支撑组件沿第六轨方向进行相对运动，可以调节探测器成像的放大倍数及光通量。

进一步，本实施方案可配置单、双、多个射线源及单、双、多个探测器或者通过移动单个探测器的方式来配置更大的探测成像区域，从而可以有效地扩充CT检测的范围，使之同时可以实现大范围、高功率、高分辨率的CT扫描成像。由此，克服了现有C形臂结构的悬臂倾覆力矩大，无法装载单、双、多X射线源和移动扩充平板探测范围的问题。

进一步，本实施方案可配置单、双、多个射线源还有利于适应各种不同密度的材料、不同厚度的CT和DR成像需求。例如，高电压大电流的射线源对应密度、厚度较大的金属类待测物。又例如，低电压微焦点射线源对应精细和较高放大倍数和高清分辨率区域的探测。

附图说明

图1是本发明第一实施例一种X射线成像装置的结构示意图；

图2是图1中源支撑组件的示意图；

图3是图1中探测器支撑组件的示意图；

图4是图1中载物组件的示意图；

图5是本发明实施例一个典型应用场景中X射线成像装置的工作状态示意图；

图6是图5沿A-A方向的剖视图；

图7是本发明实施例另一个典型应用场景中X射线成像装置的工作状态示意图；

图8是图7沿B-B方向的剖视图；

图9是本发明实施例又一个典型应用场景中X射线成像装置的工作状态示意图；

图10是图9沿C-C方向的剖视图；

图11是本发明实施例一个典型应用场景中X射线成像装置的各部件对准调节的原理示意图；

图12是本发明第二实施例一种X射线成像装置的局部示意图；

图13是本发明第三实施例一种X射线成像装置在第一状态下的局部示意图；

图14是本发明第三实施例一种X射线成像装置在第二状态下的局部示意图；

图15是本发明第三实施例的一个变化例中探测器支撑组件的示意图。

具体实施方式

如背景技术所言，现有具备DR或CT的无损成像检测设备大多采用C形臂结构或者双立柱结构，但两者在结构上各有缺陷，无法满足工业检测CT之多射线源、多平板扩展位移动需求，以及实时DR成像（例如，2.5D的实时DR成像）射线源的中心光束与平板探测器垂直的需求。

具体而言，C形臂结构分别在可旋转的C形臂两端安装有X射线源和平板探测器。通过C形臂偏摆，X射线源和平板探测器实现实时DR成像（例如，2.5D的实时DR成像）。另通过旋臂与待测物旋转轴垂直，X射线源和平板探测器配合持续旋转的待测物实现CT成像。

双立柱结构通过在两个立柱分别安装X射线源和平板探测器，同向不同步或者相反运动X射线源和平板探测器，实现实时DR成像（例如，2.5D的实时DR成像）。通过同向同步升降运动，X射线源和平板探测器配合持续旋转的待测物实现CT成像。

本申请发明人经过分析发现，现有的C形臂结构的CT机多应用于医用CT成像。医用CT成像基本上为单射线源且射线源质量较小，倾覆力矩较小，使用C形臂结构比较适合。如果配置双射线源或者多射线源，需要悬臂伸出较长的距离以增加多X射线源的安装位置。同时由于单射线源的重量就有80KG左右，在双射线源或者多射线源的情况下，伸出的较长悬臂还要支撑较多的重量，这样会导致悬臂质心外移较多。

而C形臂结构，如果需要扩充平板探测器多屏探测位置，偏置CT检测时会造成悬臂伸出较长。例如扩充至双屏位置，悬臂就要在原有基础上增长427mm+单轴运动单元增加的距离。如扩充至三屏位置，悬臂就要在原有基础上增长854mm+单轴运动单元增加的距离。加上原有的臂长，平板探测器的三屏区域扩充将会使悬臂伸出达到约1400mm。同时因为双、多射线源的光束中心要与平板探测器的双屏、三屏区域中心重合并垂直，也将要求双、多射线源的悬臂安装位置也相应移出。这样也导致X射线源的质心外移。过长的悬臂质心，和过重的X射线源的质量，会产生较大的倾覆力矩持续作用在机架上。如此会导致机架会出现较大的蠕变，影响机器的长期精度。

至于现有的双立柱结构CT检测机，在实现实时DR成像（例如，2.5D的实时DR成像）时，射线源的光束倾斜射向平板探测器进行DR成像。光束与平板探测器倾斜成像会导致DR成像出现比例畸变，较远侧检测影像被拉长，还会导致平板探测器检测到的最小像素点变大，成像分辨率变差，成像品质受到影响。同时由于双立柱结构的限制，偏转射线源或平板探测器会与立柱支撑处发生干涉，从而无法实现自由偏转。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种X射线成像装置，包括：底板，具有相对的第一面和第二面；源支撑组件，设置于所述底板的第一面，所述源支撑组件包括沿第一方向相对设置的第一柱和第二柱，以及可活动地设置于所述第一柱和第二柱之间的第一梁；射线源，设置于所述第一梁；探测器支撑组件，设置于所述底板的第一面，所述探测器支撑组件包括沿所述第一方向相对设置的第三柱和第四柱，以及可活动地设置于所述第三柱和第四柱之间的第二梁；探测器，设置于所述第二梁；载物组件，设置于所述底板的第一面，所述载物组件沿第二方向位于所述探测器支撑组件和所述源支撑组件之间，其中，所述第一方向和所述第二方向所成平面平行于所述底板的第一面；成像期间，第一连线和水平方向的夹角、所述射线源的偏转角度/>以及所述探测器的偏转角度/>保持一致，以使所述射线源的光束中心经过所述探测器的成像区域的中心，并与所述成像区域所在平面垂直，所述第一连线为所述射线源的光束焦点与所述探测器的成像区域的中心之间的连线；所述射线源和所述探测器的相对位置可调整，调整时满足如下条件：/>；/>；其中，/>为射线源的光束焦点距预设零位的垂直距离，/>为探测器距预设零位的垂直距离，/>为调整后的射线源的光束焦点距预设零位的垂直距离，/>为调整后的探测器距预设零位的垂直距离，/>为射线源的光束焦点距待测物旋转中心的水平距离，/>为探测器的成像区域的中心距待测物旋转中心的水平距离，/>为调整后的射线源的光束焦点距待测物旋转中心的水平距离，/>为调整后的探测器的成像区域的中心距待测物旋转中心的水平距离；所述射线源的偏转角度/>以及所述探测器的偏转角度/>，随着所述射线源和所述探测器的相对位置的变化联动调整，调整后的偏转角度基于如下公式表示：；/>；其中，偏转角度调整量，α'为调整后的射线源的偏转角度，β'为调整后的探测器的偏转角度。

由上，本实施方案的射线源和探测器均由双柱进行支撑并由双柱之间的梁进行移动和偏转，双柱与射线源和探测器之间不会发生干涉，因此射线源和探测器可以自由按需偏摆，并实现在成像时，射线源光束的光束中心与探测器的平面（也即，成像区域所在平面）垂直，并经过探测器的成像中心，如此可规范实现无畸变的高分辨率的实时DR成像（例如，2.5D的实时DR成像）和高分辨率的CT成像。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。接下来，参照附图来详细说明本发明的实施例。各图中对同一部分标注同一标号。各实施例只是例示，当然可以对以不同实施例所示的结构进行部分置换或组合。变形例中，省略关于与第一实施例共同的事项的描述，仅针对不同点进行说明。尤其，针对同样的结构所产生的同样的作用效果，不再按每个实施例逐一提及。

图1是本发明第一实施例（记作实施例1）一种X射线成像装置的结构示意图。

具体地，参考图1，本实施方案所述X射线成像装置1可以包括：具有相对的第一面10a和第二面10b的底板10。

进一步，X射线成像装置1可以包括源支撑组件20，设置于所述底板10的第一面10a，所述源支撑组件20包括第一柱201、第二柱202和第一梁203。

X射线成像装置1可以具有两两垂直的宽度方向（图示x方向）、长度（图示y方向）和高度方向（图示z方向）。其中，X射线成像装置1的第二面10b指向第一面10a的方向（即第一柱201的轴向）定义所述高度方向（图示z方向）；在垂直于所述z方向的平面上，所述底板10的两条邻边分别定义所述宽度方向（图示x方向）和所述长度方向（图示y方向）。

X射线成像装置1可以具有两两垂直的第一方向、第二方向和第三方向。其中，第三方向与高度方向（例如，z方向）平行；第一方向和第二方向所成平面为第三平面，并与所述第一面10a所在平面平行；第一方向和第三方向所成平面为第二平面（与第三平面垂直）；第二方向和第三方向所成平面为第一平面（与第三平面、第二平面两两垂直）。在一些实施例中，第一方向可以例如是所述宽度方向（图示x方向）、第二方向可以例如是长度方向（图示y方向），第三方向可以例如是高度方向（图示z方向）。在实际应用中，第一方向也可以例如是y方向，或者，第一方向可以平行于第三平面并分别与x方向和y方向具有非零夹角。

进一步，继续参考图1，第一柱201和第二柱202沿第一方向（例如，x方向）相对设置，第一柱201、第二柱202的轴心方向分别与所述高度方向平行。所述第一梁203可活动地设置于所述第一柱201和第二柱202之间，第一梁203的轴心方向与所述第一方向平行。进一步，所述第一柱201、第二柱202与所述第一梁203沿第二方向（例如，y方向）在第三平面上的投影可以互不重叠，所述第一柱201、第二柱202与所述第一梁203在第二平面上的投影也可以互不重叠。

进一步，在第三平面上，所述第一柱201和第二柱202的截面均可以为矩形，但并不限于此，也可以为圆形、椭圆形或梯形等。

进一步，X射线成像装置1可以包括射线源40，所述射线源40设置于第一梁203。

图2是图1中源支撑组件20的示意图。图2中，射线源40安装于源支撑组件20的第一梁203上。

为更清楚地示意本实施例的技术特征，图2主要截取X射线成像装置1的源支撑组件20和射线源40的各部件进行示例，并就所示部件的具体结构做进一步阐述。

具体地，参考图2，第一梁203可活动地设置于所述第一柱201和第二柱202之间的连接方式，可以是由第一运动机构70实现的。所述第一运动机构70驱动所述第一梁203相对于所述第一柱201和第二柱202沿第三方向（例如，z方向）运动。

进一步，第一运动机构70可以包括一对第一轨701和一对第一滑块702，其中，一对第一轨701分别设置于所述第一柱201和第二柱202，一对第一滑块702分别设置于所述第一梁203沿第一方向的两端，所述第一轨701的延伸方向与第三方向平行，第一梁203通过两端的第一滑块702沿着第一轨701在第三方向上移动。

进一步，当第一梁203沿第三方向移动时，第一梁203带动射线源40在第三方向上同步移动。

在一些实施例中，第一轨701有两条轨道，例如，对于一对第一轨701中的每一第一轨701，第一轨701的数量可以为两根并沿y方向间隔设置于所在的柱。在实际应用中，第一轨701也可以有其他数量的轨道，例如，一条、三条等。例如，第一轨701的数量也可以为单根，对应的第一滑块702沿着单轨运动以沿z方向及其反方向运动，从而调整射线源40相对于底板10的高度。

在一些实施例中，第一滑块702为一个整体，也即，单个第一滑块702和对应的第一轨701包括的所有轨道耦合。例如，图2中，单个第一滑块702与第一轨701的两条轨道耦合，并可同时沿着两条轨道上下滑动。在实际应用中，第一滑块702也可以有其他数量，例如，两个，三个等，第一滑块702的滑块数量也可以分别与第一轨701的轨道数量一一对应。

在一些实施例中，一对第一轨701分别设置于第一柱201和第二柱202沿第一方向相对的面上。在实际应用中，一对第一轨701还可以有其他的设置方式，例如，一对第一轨701还可以分别设置于第一柱201和第二柱202沿第一方向相背离的面上。又例如，一对第一轨701中之一可以设置在第一柱201沿第二方向（例如，y方向）朝向探测器支撑组件30的面上，类似的，一对第一轨701中之另一可以设置在第二柱202沿第二方向朝向探测器支撑组件30的面上。还例如，一对第一轨701可以分别设置于第一柱201沿第二方向背离探测器支撑组件30的面以及第二柱202沿第二方向探测器支撑组件30的面。

在一个具体实施中，第一运动机构70还可以用于驱动所述第一梁203相对于所述第一柱201和第二柱202在第一平面内转动。

具体而言，第一运动机构70还可以包括第一转动部703，所述第一转动部703驱动所述第一梁203绕所述第一方向转动，即，在第一平面内转动。第一转动部703例如包括用于驱动第一梁203旋转的驱动电机以及减速模块。

进一步，当第一梁203在第一平面内转动时，第一梁203带动射线源40在第一平面内同步转动。

由此，本实施方案的源支撑组件20包括第一柱201和第二柱202，在第一柱201和第二柱202本体安装有第一轨701和由第一电机704驱动的第一滑块702。在第一滑块702上安装同步升降的可偏摆的第一梁203，构成龙门横梁。由于射线源40架设于龙门横梁的悬空区域，因而射线源40的运动不会与龙门横梁发生干涉，使得射线源40自由按需偏转成为可能。本实施方案中的偏转，也可称为偏摆，至少包括在第一平面内的转动。

在一些实施例中，第一转动部703、第一电机704可以集成于第一柱201和第二柱202内部，从而源支撑组件20暴露在外的结构更简洁，降低与射线源40发生干涉的可能性。

在实施例1的一个变化例中，X射线成像装置1还可以包括第三运动机构（图未示），第三运动机构用于驱动所述射线源40相对于第一梁203在第一平面内转动，也就是说，射线源40可以与第一梁203异步转动。

进一步，第三运动机构可以包括第三轨（图未示），第三轨设置于第一梁203，第三轨的延伸方向平行于所述第一方向。相应的，射线源40可以沿第三轨在第一方向上移动。由此，可以实现射线源40相对于第一梁203的偏置，例如，不再位于如图1和图2所示的第一梁203沿x方向的中部，而是更靠近第一柱201或第二柱202。

在一个具体实施中，继续参考图1，X射线成像装置1还可以包括探测器支撑组件30，设置于所述底板10的第一面10a，所述探测器支撑组件30包括第三柱301、第四柱302和第二梁303。

进一步，第三柱301和第四柱302沿第一方向相对设置，第三柱301和第四柱302的轴心方向分别与所述高度方向平行，所述第二梁303可活动地设置于所述第三柱301和第四柱302之间，第二梁303的轴心方向与所述第一方向平行。

进一步，所述第三柱301、第四柱302与所述第二梁303在第三平面上的投影可以互不重叠，所述第三柱301、第四柱302与所述第二梁303在第二平面上的投影也可以互不重叠。

进一步，在第三平面上，所述第三柱301和第四柱302的截面均可以为矩形，但并不限于此，也可以为圆形、椭圆形或梯形等。

进一步，X射线成像装置1可以包括探测器50，所述探测器50设置于第二梁303。

图3是图1中探测器支撑组件的示意图。图3中，探测器50安装于探测器支撑组件30的第二梁303上。

为更清楚地示意本实施例的技术特征，图3主要截取X射线成像装置1的探测器支撑组件30和探测器50的各部件进行示例，并就所示部件的具体结构做进一步阐述。

具体地，参考图3，第二梁303可活动地设置于所述第三柱301和第四柱302之间的连接方式，可以是由第二运动机构80实现的。所述第二运动机构80驱动所述第二梁303相对于所述第三柱301和第四柱302沿第三方向（例如，z方向）运动。

进一步，第二运动机构80可以包括一对第二轨801和一对第二滑块802，其中，一对第二轨801分别设置于所述第三柱301和第四柱302，一对第二滑块802分别设置于所述第二梁303沿第一方向的两端，所述第二轨801的延伸方向与第三方向平行，第二梁303通过两端的第二滑块802沿着第二轨801在第三方向上移动。

进一步，当第二梁303沿第三方向移动时，第二梁303带动探测器50在第三方向上同步移动。

在实施例1的另一个变化例中，X射线成像装置1还可以包括第四运动机构（图未示），第四运动机构用于驱动所述探测器50相对于第二梁303在第一平面内转动，也就是说，探测器50可以与第二梁303异步转动。

在一些实施例中，第二轨801有两条轨道，例如，对于一对第二轨801中的每一第二轨801，第二轨801的数量可以为两根并沿y方向间隔设置于所在的柱。在实际应用中，第二轨801也可以有其他数量的轨道，例如，一条、三条等。例如，第二轨801的数量也可以为单根，对应的第二滑块802沿着单轨运动以沿z方向及其反方向运动，从而调整探测器50相对于底板10的高度。

在一些实施例中，第二滑块802为一个整体，也即，单个第二滑块802和对应的第二轨801包括的所有轨道耦合。例如，图3中，单个第二滑块802与第二轨801的两条轨道耦合，并可同时沿着两条轨道上下滑动。在实际应用中，第二滑块802也可以有其他数量，例如，两个，三个等，第二滑块802的滑块数量也可以分别与第二轨801的轨道数量一一对应。

在一些实施例中，一对第二轨801分别设置于第三柱301和第四柱302沿第一方向相对的面上。在实际应用中，一对第二轨801还可以有其他的设置方式，例如，一对第二轨801还可以分别设置于第三柱301和第四柱302沿第一方向相背离的面上。又例如，一对第二轨801可以分别设置在第三柱301朝向第一柱201的面上以及第四柱302朝向第二柱202的面上。还例如，一对第二轨801可以对称设置在第三柱301背离第一柱201的面上以及第四柱302背离第二柱202的面上。

在一个具体实施中，第二运动机构80还可以用于驱动所述第二梁303相对于所述第三柱301和第四柱302在第一平面内转动。

具体而言，第二运动机构80还可以包括第二转动部803，所述第二转动部803驱动所述第二梁303绕所述第一方向转动，即，在第一平面内转动。第二转动部803例如包括用于驱动第二梁303旋转的驱动电机以及减速模块。

进一步，当第二梁303在第一平面内转动时，第二梁303带动探测器50在第一平面内同步转动。

由此，本实施方案的探测器支撑组件30包括第三柱301和第四柱302，在第三柱301和第四柱302本体安装有第二轨801和由第二电机804驱动的第二滑块802。在第二滑块802上安装同步升降的可偏摆的第二梁303，构成龙门横梁。由于探测器50架设于龙门横梁的悬空区域，因而探测器50的运动不会与龙门横梁发生干涉，使得探测器50自由按需偏转成为可能。

在一些实施例中，第二转动部803、第二电机804可以集成于第三柱301和第四柱302内部，从而探测器支撑组件30暴露在外的结构更简洁，降低与探测器50发生干涉的可能性。

在一个具体实施中，继续参考图1，X射线成像装置1还可以包括载物组件60，设置于所述底板10的第一面10a，所述载物组件60沿第二方向（例如，y方向）位于所述探测器支撑组件30和所述源支撑组件20之间。

进一步，所述载物组件60、探测器支撑组件30和源支撑组件20在第三平面上的投影可以互不重叠。

进一步，X射线成像装置1还可以包括第五轨901，所述第五轨901设置于所述底板10的第一面10a，所述第五轨901的延伸方向平行于第一方向，所述载物组件60可沿所述第五轨901在第一方向上移动。由此，通过整体移动载物组件60可以扩大CT和DR成像的范围。

进一步，在一些实施例中，所述探测器支撑组件30可以沿所述第五轨901在第一方向上移动，在实际应用中，所述源支撑组件20也可以沿所述第五轨901在第一方向上移动。由此，通过整体移动源支撑组件20和/或探测器支撑组件30，可以实现射线源40和/或探测器50的偏置。

进一步，X射线成像装置1还可以包括第六轨902，所述第六轨902设置于所述底板10的第一面10a，所述第六轨902的延伸方向平行于第二方向，所述载物组件60可沿所述第六轨902在第二方向上移动。由此，通过调整载物组件60与探测器支撑组件30和/或源支撑组件20的相对距离，可以调整成像的放大倍数。例如，当源支撑组件20和探测器支撑组件30不动，载物组件60沿第六轨902向射线源40方向（即，远离探测器50）移动时，可以放大成像倍数；又例如，当源支撑组件20和探测器支撑组件30不动，载物组件60沿第六轨902向探测器50方向（即，远离射线源40）移动时，可以减小成像倍数。进一步，物理上的放大倍数越小，成像范围越大。

进一步，在实际应用中，所述探测器支撑组件30和/或源支撑组件20可以沿所述第六轨902在第二方向上移动。由此，通过调整探测器支撑组件30和源支撑组件20的相对距离，可以调节成像的放大倍数及光通量。例如，当源支撑组件20和载物组件60不动，探测器支撑组件30沿第六轨902向第二方向的正向（即，远离射线源40）移动时，可以放大成像倍数，同时光通量降低；又例如，当源支撑组件20和载物组件60不动，探测器支撑组件30沿第六轨902向射线源40方向移动时，可以减小成像倍数，同时光通量增加。

在一些实施例中，所述第五轨901可以设置于第六轨902。具体而言，参考图1，第五轨901可以设置于载物平台903，载物平台903沿z方向位于底板10的第一面10a的上方，并可整体沿第六轨902在第二方向上移动。进一步，载物组件60架设于载物平台903，并可沿着第五轨901运动。

在一个变化例中，第五轨901的轨道还可以与第六轨902的轨道相互连通，也即，两种轨道可以在第一面10a上呈井字格延伸。

图4是图1中载物组件的示意图。为更清楚地示意本实施例的技术特征，图4主要截取X射线成像装置1的载物组件60、第五轨901和第六轨902的各部件进行示例，并就所示部件的具体结构做进一步阐述。

具体的，参考图4，载物组件60可以包括载物台601和电机602，所述电机602可以驱动载物台601在第三平面内沿顺时针方向或逆时针方向连续旋转。

进一步，所述载物组件60还可以包括夹具（图未示），所述夹具夹持待测物603以将其固定于载物台601上，当载物台601连续旋转时带动待测物603同步旋转。在一些实施例中，电机602可以直联夹具。

在X射线成像装置1的成像过程中，射线源40所发出的X射线的光束中心穿过探测器50的成像区域的中心（即，光束中心在探测器50的成像区域上的投影和成像区域的中心保持重合），且X射线的光束始终保持垂直于探测器50的成像区域所在平面。当探测器在成像过程中保持静止时，成像区域即为探测器自身所围区域。当探测器在成像过程中存在运动时，所述成像区域是指成像过程中探测器50所经过的区域在探测器50所在平面上的投影区域，而不仅是探测器50本身。

光束中心在探测器50的成像区域上的投影和成像区域的中心保持重合是指广义上的重合，也即包括两者之间具有小于预设容忍范围的偏差的情形。预设容忍范围可以例如是[-5cm，5cm]。

所述X射线的光束中心始终保持垂直于探测器50的成像区域所在平面，可以指广义上的垂直，也即可以包括接近于垂直的情形。例如，实时DR成像（例如，2.5D的实时DR成像）时，射线源40所发出的X射线的光束中心和探测器50的成像区域之间的夹角可以不用严格限制在90度，而是可以在[80°,100°]的预设容忍范围内。

在一些实施例中，所述探测器50可以为平面探测器，在实际应用中，探测器50还可以采用例如曲面探测器、线阵探测器等其他形状和类型的探测器，以满足不同的检测或成像需求。

进一步，当探测器50采用线阵探测器类型时，在成像过程中，射线源40与线阵探测器沿第三方向（例如，z方向）保持同步升降，使得射线源40所发出的X射线的光束中心在每个成像瞬间都垂直于线阵探测器的成像区域所在平面，并穿过线阵探测器的成像区域的中心。

在一个典型应用场景中，参考图5和图6，图5为X射线成像装置1进行CT成像或CT螺旋成像时的工作状态示意图，图6是图5中的X射线成像装置1沿A-A方向的剖视图，其中，为更清楚地示意本实施例的成像过程，图5和图6截取了X射线成像装置1进行CT成像或CT螺旋成像时的各部件进行示例，并就所示部件的移动方式做进一步阐述。

具体的，参考图5和图6，在X射线成像装置1进行CT成像时，待测物603在载物台601的带动下绕旋转轴线进行连续的旋转，在成像过程中，射线源40所发出的X射线的光束中心与探测器50的成像区域始终保持垂直，并经过探测器50的成像区域的中心。同时，X射线的光束与待测物603的旋转轴线（例如，平行于z方向）垂直。

在X射线成像装置1进行CT螺旋成像时，第一梁203和第二梁303在各自的电机（例如，第一电机704和第二电机804）驱动下沿着第一轨701和第二轨801在第三方向上同步进行升降移动，待测物603在载物台601的带动下绕旋转轴线进行连续的旋转。在成像过程中，射线源40所发出的X射线的光束中心与探测器50的成像区域始终保持垂直，并经过探测器50的成像区域的中心。同时，X射线的光束中心与待测物603的旋转轴线（例如，平行于z方向）垂直。

在另一个典型应用场景中，参考图7~图10，图7为X射线成像装置1进行实时DR成像（例如，2.5D的实时DR成像）时的第一成像瞬间的工作状态示意图，图8是图7中的X射线成像装置1沿B-B方向的剖视图，图9为X射线成像装置1进行实时DR成像（例如，2.5D的实时DR成像）时的第二成像瞬间的工作状态示意图，图10是图9中的X射线成像装置1沿C-C方向的剖视图。其中，为更清楚地示意本实施例的成像过程，图7~图10截取了X射线成像装置1进行实时DR成像（例如，2.5D的实时DR成像）时的各部件进行示例，并就所示部件的移动方式做进一步阐述。

在X射线成像装置1进行实时DR成像（例如，2.5D的实时DR成像）时，第一梁203和第二梁303在各自的电机（例如，第一电机704和第二电机804）驱动下沿着第一轨701和第二轨801在第三方向上可以进行异步移动，具体而言，可以进行单侧动、同向不同步、同向错位同步或者反向升降移动等异步移动。

例如，单侧动时，第一梁203不动，第二梁303沿第三方向进行移动。

又例如，同向不同步移动时，第一梁203和第二梁303不同时地沿第三方向的正向移动。

再例如，同向错位同步移动时，第一梁203和第二梁303在不同水平高度上同时沿第三方向的正向移动。

还例如，反向升降移动时，第一梁203沿第三方向的正向移动，同时第二梁303沿第三方向的反向移动。

在上述任一示例中，在第一梁203和第二梁303各自沿第三方向或其反方向进行移动的同时，第一梁203和第二梁303还可以在各自的转动部（例如，第一转动部703和第二转动部803）驱动下进行偏摆运动，即，在第一平面内进行转动。由此，可以使成像过程中射线源40所发出的X射线的光束中心与探测器50的成像区域始终保持垂直，并经过探测器50的成像区域的中心，从而完成实时DR成像（例如，2.5D的实时DR成像）。

与上述图5和图6所示应用场景中CT（螺旋）成像期间需要待测物603一直旋转以实现三维成像不同，本应用场景中DR成像期间不需要待测物603一直旋转。但是，可以在成像间隙旋转载物台601来调整待测物603的观测位置。

具体而言，DR成像是2维和2.5维，可以用人眼或者软件AI识别。其中，2.5维的0.5维就是偏转成像，也就是射线源40和探测器50相对于待测物603偏转实现的。

例如，第一梁203和第二梁303不同步上下动，通过只升高第一梁203并降低（或维持原位）第二梁303（如图9和图10所示），或者降低（或维持原位）第一梁203并升高第二梁303（如图7和图8所示）实现0.5维偏转。同时，第一梁203在第一平面内偏摆、第二梁303在第一平面内偏摆，以实现光束过中心垂直平面。

在一些实施例中，继续参考图7和图8，第一梁203在第一电机704驱动下沿着第一轨701向第三方向的反向移动、第二梁303在第二电机804驱动下沿着第二轨801向第三方向的正向移动，同时第一梁203和第二梁303在各自的转动部（例如，第一转动部703和第二转动部803）的驱动电机驱动下进行偏摆运动后形成的第一梁203低，第二梁303高的成像瞬间。此时，射线源40所发出的X射线的光束中心与探测器50的成像区域垂直，并经过探测器50的成像区域的中心。

在一些实施例中，继续参考图9和图10，第一梁203在第一电机704驱动下沿着第一轨701向第三方向的正向移动、第二梁303在第二电机804驱动下沿着第二轨801向第三方向的反向移动，同时第一梁203和第二梁303在各自的转动部（例如，第一转动部703和第二转动部803）的驱动电机驱动下进行偏摆运动后形成的第一梁203高，第二梁303低的成像瞬间。此时，射线源40所发出的X射线的光束中心与探测器50的成像区域垂直，并经过探测器50的成像区域的中心。

由此，采用本实施例方案，射线源40和探测器50可以自由按需偏摆，在成像时，射线源40所发出的X射线的光束中心与探测器50的成像区域始终保持垂直，并经过探测器50的成像区域的中心，可实现无畸变的高分辨率的实时DR成像（例如，2.5D的实时DR成像）和高分辨率的CT成像。

进一步，载物组件60沿第五轨901在第一方向上移动，可以扩大CT和DR成像的范围。

进一步，载物组件60沿第六轨902在第二方向上移动，可以调整成像的放大倍数。

进一步，探测器支撑组件30或源支撑组件20沿所述第六轨902在第二方向上移动，可以调整二者的相对距离，因此可以调节成像的放大倍数及光通量。

进一步，由于源支撑组件20和探测器支撑组件30的质心基本保持在各自支撑柱所在的平面，克服了现有C形臂结构悬臂倾覆力矩大导致的机架易蠕变、精度耐用性差等问题。因此，本实施方案的机架结构稳固性好、刚性高、精度高。

进一步，本实施方案的待测物尺寸及因此其载重扩充性好，可以实现大型、特大型待测物的装载。

在一个具体实施中，将射线源40、探测器50位于如图6所示位置记作零位（也称，预设零位），继续参考图10，将射线源40的光束焦点（或者，射线源40的焦点）与探测器50的成像区域的中心之间的连线记作第一连线，将第一连线和水平方向（例如，y方向）的夹角记作，射线源40的偏转角度记作/>，探测器50的偏转角度记作/>，射线源40的光束焦点（或者，焦点，用于指代射线源40的出射光斑的中心点）距待测物603旋转中心的水平距离记作/>，探测器50的成像区域的中心距待测物603旋转中心的水平距离记作/>，射线源40的焦点距其零位的垂直距离记作/>，探测器50距其零位的垂直距离记作/>。

成像期间，射线源40发出的X射线从不同角度照射待测物603时，为获得最佳质量影像，需要保持射线源40和探测器50始终对准，也即射线源40的光束中心需始终垂直于探测器50的成像区域的中心。相应的，X射线成像装置1通过控制第一转动部703运行以调节射线源40的偏转角度，控制第二转动部803运行以调节探测器50的偏转角度/>，使得两者始终与射线源40的光束焦点与探测器50的成像区域的中心连线和水平方向的夹角/>保持一致，以满足前述对准条件。

进一步，通过合理控制第一运动机构70和第二运动机构80运行，可以使得射线源40、探测器50和待测物603之间的位置关系及偏转角度满足。由此，可以获得高质量的成像效果。

在一些实施例中，参考图11，随着载物组件60、探测器支撑组件30和/或源支撑组件20沿着第六轨902运动，射线源40焦点距待测物603旋转中心的水平距离发生变化，调整后的水平距离/>。类似的，探测器50的成像区域的中心距待测物603旋转中心的水平距离/>相应的发生变化，调整后的水平距离/>。

类似的，随着第一梁203在第一电机704驱动下沿第一轨701运动，射线源40的焦点距其零位的垂直距离相应的发生变化，调整后的垂直距离/>。随着第二梁303在第二电机804驱动下沿第二轨801运动，探测器50距其零位的垂直距离/>相应的发生变化，调整后的垂直距离/>。

进一步，上述水平距离和垂直距离调整时，需满足以下条件（记作条件1）：以及/>。由此，可以确保调整后的射线源40和探测器50在成像期间仍能始终保持对准。

随着射线源40、探测器50以及待测物603在y方向和/或z方向上的相对位置发生变化，X射线成像装置1还联动控制第一转动部703和第二转动部803运行，以适应调节射线源40的偏转角度以及探测器50的偏转角度/>，确保调整后的射线源40和探测器50在成像期间仍能始终保持对准。

具体而言，由于与/>、/>与/>发生变化，相应的射线源40的光束焦点与探测器50的成像区域的中心连线和水平方向的夹角/>发生变化。变化后的夹角。

通过计算可得到的改变量：。

结合条件，可以确定调整后的射线源40的偏转角度/>（记作公式1），调整后的探测器50的偏转角度（记作公式2）。

由此，当射线源40和探测器50的相对位置发生变化时，根据前述条件1进行水平距离和垂直距离的调节，根据前述公式1和公式2进行相应的偏转角度调节。

在实际应用中，和/>角可分别进行调整，也可同步进行调整，

在一些实施例中，随着射线源40和探测器50的相对位置发生变化，为避免成像质量出现较大波动，射线源40的发射功率也可进行相应调节。调节后的发射功率。

具体而言，发射功率与射线源40和探测器50的间距/>的关系为/>，其中/>为比例因子。其中，间距/>具体可以指射线源40的焦点到探测器50的成像区域的中心的连线长度，可以用公式3计算得到：/>。

进一步，随着射线源40和探测器50的相对位置发生变化，间距也相应发生变化。调整后的间距/>。基于勾股定理，调整后的间距还可以基于公式4表征：。

结合前述公式3和公式4，可以计算得到间距调整量，还可以计算得到发射功率调整量/>。

在实际应用中，比例因子的具体数值可以预先设定，其取值范围可以为[1.2，1.6]。

图12是本发明第二实施例（记作实施例2）一种多射线源扩展的X射线成像装置2的局部示意图。此处仅主要针对X射线成像装置2与实施例1的不同之处进行说明。图12示例性的对源支撑组件20的具体结构进行展示。

具体地，参考图12，在本实施例中，X射线成像装置2与上述实施例1所示X射线成像装置1的区别主要在于，X射线成像装置2可以包括多个射线源40，在一些实施例中，射线源40的数量为三个，在实际应用中，射线源40的数量可以例如为两个、四个。

进一步，X射线成像装置2的每个射线源40的形状可以为长方体或圆柱体，但并不限于此，也可以为球体、正方体等。在实际应用中，所述X射线成像装置2的每个射线源40的形状可以相同也可以不同。

进一步，X射线成像装置2的第一梁203可以沿第三方向间隔设置的多根柱体（图未示），其中每根柱体均沿第一方向延伸以架设于第一柱201和第二柱202。多个所述射线源40分别设置于所述多根柱体，其中，所述第三方向垂直于所述底板10的第一面10a，在一些实施例中，多根柱体的数量为一根，在实际应用中，多根柱体的数量可以例如为两根、三根。

进一步，多个射线源40与多根柱体的设置方式可以为多对一。其中，一根柱子上的多个射线源40之间互不干涉，即，多个射线源40中的任一射线源40在工作时，其发出的X射线不被多个射线源40中的其他射线源40阻挡。具体而言，继续参考图12，三个射线源40设置于所述同一根柱体上（即，同一根第一梁203）。在实际应用中，也可以为两个射线源40设置于所述同一根柱体上。

在实施例2的一个变化例中，多个射线源40与多根柱体的设置方式可以为一对一。具体而言，X射线成像装置2可以包括两个射线源40、第一梁203可以包括两根柱体，每根柱体上分别设置有一个射线源40。在实际应用中，也可以为三个射线源40的中每一个分别设置于三根柱体上。

在实施例2的另一个变化例中，多个射线源40与多根柱体的设置方式可以为多对一和一对一的混合设置，具体而言，X射线成像装置2可以包括三个射线源40、第一梁203可以包括两根柱体，其中一根柱体上设置有一个射线源40，另一个柱体上设置有两个射线源40。

在一些实施例中，多个射线源40也可以通过第三运动机构按照上述设置方式设置在对应的柱体上。

进一步，多个射线源40可以适配不同电压和/或不同电流以探测包含不同密度、厚度、材质或结构的待测物603。例如，高电压射线源40具备高穿透能力，适用于检测质密、厚度较厚的较大型待测物603；微焦点射线源40或纳米焦点射线源40具备高分辨能力，适用于检测细微结构或较小的待测物603，例如检测BGA（Ball Grid Array Package，球栅阵列封装）芯片金线。

进一步，成像期间，多个射线源40可以是依需或者依次工作以发出X射线的。

进一步，在成像期间，多个射线源40中正在工作的射线源40所发出的X射线的光束中心与探测器50的成像区域始终保持垂直，并经过探测器50的成像区域的中心。

由上，本实施方案允许在可偏摆的第一梁203上按需安装有固定或者可移动的一或多个射线源40。多个射线源40的配置，有利于适应各种不同密度的材料、不同厚度的CT和DR成像需求。高电压大电流的射线源可以适配密度、厚度较大的金属类待测物603，低电压微焦点射线源可以适配精细、较高放大倍数和高清分辨率的成像需求。

图13、图14是本发明第三实施例（记作实施例3）一种单探测器扩展的X射线成像装置3的局部示意图。此处仅主要针对X射线成像装置3与实施例1所示X射线成像装置1的不同之处进行说明。图13、图14示例性的对探测器支撑组件30的具体结构进行展示。

具体地，在本实施例中，X射线成像装置3与上述实施例1的区别主要在于，上述实施例1中的探测器在成像期间保持静止，本实施例中的第四运动机构还可以包括第四轨304，第四轨304设置于第二梁303，第四轨304的延伸方向平行于所述第一方向，探测器50在成像期间可以沿第四轨304在第一方向上移动。在一些实施例中，探测器50在第一方向上移动所经过区域的最长距离可以几乎等于第二梁303的长度。

进一步，参考图13和图14分别示例性地展示了本实施例中探测器50从第四柱302向第三柱301方向移动的始末状态。其中，将探测器50位于图13所示位置时X射线成像装置3的状态记作第一状态，将探测器50位于图14所示位置时X射线成像装置3的状态记作第二状态。

在一些实施例中，探测器50在第一方向上移动所经过区域的最长距离可以小于、等于或大于探测器50在第一方向上的两倍长度。

在一些实施例中，第四轨304有两条在第一方向上间隔设置的平行轨道，在实际应用中，第四轨304也可以有其他数量的轨道，例如，一条、三条等。

进一步，在成像期间，探测器50在第四运动机构驱动下沿第四轨304移动。在此期间，射线源40所发出的X射线的光束中心与探测器50的成像区域始终保持垂直，并经过探测器50的成像区域的中心，其中所述成像区域是指成像过程中探测器50沿第四轨304在第一方向上移动所经过的区域。

由此，相较于上述实施例1中可偏摆的第二梁303上安装有固定的探测器50，本实施例中第二梁303上安装有可移动的探测器50，通过第四运动机构驱动可移动的探测器50沿第四轨304移动，由此可以扩大成像范围。

图15是本发明第三实施例一个变化例（多探测器扩展）的探测器支撑组件示意图。

在实施例3的一个变化例中，参考图15，X射线成像装置2可以包括多个探测器50，多个所述探测器50互不干涉地分别设置于所述第二梁303。在一些实施例中，探测器50的数量可以为两个，在实际应用中，所述探测器50的数量也可以为三个、四个甚至更多个。

在一些实施例中，多个探测器50可以固定设置于第二梁303，例如，图15中，两个探测器50沿y方向固定于第二梁303。

在一些实施例中，所述第二梁303上还可以设置有多个第四轨304，多个探测器50可以分别沿对应的第四轨304在第一方向上移动，其中多个探测器50所在平面在第二方向上有一定位移，也即，多个探测器50各自沿y方向到第二梁303的间距可以存在差异。由此，即便多个探测器50在第二平面的投影存在重叠，多个探测器50各自在第一方向上移动时也不会发生干涉。

进一步，在成像期间，射线源40所发出的X射线的光束中心与探测器50的成像区域始终保持垂直，并经过探测器50的成像区域的中心。其中，所述成像区域是指成像过程中多个探测器50各自成像区域的集合，也即，多个探测器共同围成的总成像区域。

由此，本实施方案可配置可以移动的探测器50或同时配置多个探测器50，可以有效地扩充CT检测和DR成像的范围，使之同时可以实现大范围、高功率、高分辨率的CT扫描成像和DR成像。

由上，采用本实施方案，通过包括第一柱201和第二柱202的源支撑组件20与可偏摆的第一梁203形成的龙门架结构，以及包括第三柱301和第四柱302的探测器支撑组件30与可偏摆的第二梁303形成的龙门架结构，射线源40和探测器50与各自的龙门架结构不会发生干涉。由此，使得射线源40和探测器50的自由按需偏转成为可能。

进一步，可以各自地自由按需偏摆的射线源40和探测器50，能够实现在成像时，射线源40光束的光束中心与探测器50的成像区域始终保持垂直，并经过探测器50的成像中心，克服了现有技术射线源或探测器无法自由偏摆或偏摆时X射线的光束中心无法对准成像区域中心，只能采用斜对产生的光亮不强的非中心光束来实现DR成像，导致成像有较大畸变，成像不佳的问题。由此，本实施方案可实现无畸变的高分辨率的实时DR成像（例如，2.5D的实时DR成像）和高分辨率的CT成像，提高了成像质量。

进一步，分别设置于第一梁203和第二梁303的射线源40和探测器50的重心和各自旋转轴基本重叠，使得本实施方案所述源支撑组件20和探测器支撑组件30的质心基本保持在各双柱所在的平面，克服了现有C形臂结构悬臂倾覆力矩大导致的机架易蠕变、精度耐用性差等问题。由此，本实施方案的机架结构稳固性好、刚性高、精度高。

进一步，由于本实施方案中源支撑组件20和探测器支撑组件30的质心没有严重偏移，可以承受更大的质量也不会影响长期的精度，因此，本实施方案既可以采用大理石结构也可以采用钢结构，克服了现有技术大部分只能采用成本较高的大理石的问题。

进一步，由于本实施方案探测器支撑组件30与第二梁303形成的龙门架结构，具备较大的可装配空间，同时探测器50与龙门架结构不会发生干涉，使得配置平面探测器、曲面探测器、线阵探测器等不同大小、质量或类型的探测器成为可能，可以满足不同的检测需求。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (17)

1.一种X射线成像装置，其特征在于，包括：

底板，具有相对的第一面和第二面；

源支撑组件，设置于所述底板的第一面，所述源支撑组件包括沿第一方向相对设置的第一柱和第二柱，以及可活动地设置于所述第一柱和第二柱之间的第一梁；

射线源，设置于所述第一梁；

探测器支撑组件，设置于所述底板的第一面，所述探测器支撑组件包括沿所述第一方向相对设置的第三柱和第四柱，以及可活动地设置于所述第三柱和第四柱之间的第二梁；

探测器，设置于所述第二梁；

载物组件，设置于所述底板的第一面，所述载物组件沿第二方向位于所述探测器支撑组件和所述源支撑组件之间，其中，所述第一方向和所述第二方向所成平面平行于所述底板的第一面；

其中，成像期间，第一连线和水平方向的夹角、所述射线源的偏转角度/>以及所述探测器的偏转角度/>保持一致，以使所述射线源的光束中心经过所述探测器的成像区域的中心，并与所述成像区域所在平面垂直，所述第一连线为所述射线源的光束焦点与所述成像区域的中心之间的连线；

所述射线源和所述探测器的相对位置可调整，调整时满足如下条件：

；

；

其中，为射线源的光束焦点距预设零位的垂直距离，/>为探测器距预设零位的垂直距离，/>为调整后的射线源的光束焦点距预设零位的垂直距离，/>为调整后的探测器距预设零位的垂直距离，/>为射线源的光束焦点距待测物旋转中心的水平距离，/>为探测器的成像区域的中心距待测物旋转中心的水平距离，/>为调整后的射线源的光束焦点距待测物旋转中心的水平距离，/>为调整后的探测器的成像区域的中心距待测物旋转中心的水平距离；

所述射线源的偏转角度以及所述探测器的偏转角度/>，随着所述射线源和所述探测器的相对位置的变化联动调整，调整后的偏转角度基于如下公式表示：

；

；

其中，偏转角度调整量，α'为调整后的射线源的偏转角度，β'为调整后的探测器的偏转角度。

2.根据权利要求1所述的X射线成像装置，其特征在于，所述第一柱或第二柱沿所述第二方向上的投影，与所述第一梁沿所述第二方向上的投影不相重叠；和/或，所述第三柱或第四柱沿所述第二方向上的投影，与所述第二梁沿所述第二方向上的投影不相重叠。

3.根据权利要求1所述的X射线成像装置，其特征在于，还包括：第一运动机构，用于驱动所述第一梁相对于所述第一柱和第二柱在第一平面内转动和/或沿第三方向运动，其中，所述第一平面垂直于所述第一方向，所述第三方向垂直于所述底板的第一面。

4.根据权利要求3所述的X射线成像装置，其特征在于，所述第一运动机构包括：

一对第一轨，分别设置于所述第一柱和第二柱，其中，所述第一轨的延伸方向平行于所述第三方向；

一对第一滑块，分别设置于所述第一梁沿所述第一方向的两端，所述第一梁通过所述一对第一滑块沿着所述第一轨移动。

5.根据权利要求3所述的X射线成像装置，其特征在于，所述第一运动机构还包括：第一转动部，用于驱动所述第一梁绕所述第一方向转动。

6.根据权利要求1所述的X射线成像装置，其特征在于，还包括：第二运动机构，用于驱动所述第二梁相对于所述第三柱和第四柱在第一平面内转动和/或沿第三方向运动，其中，所述第一平面垂直于所述第一方向，所述第三方向垂直于所述底板的第一面。

7.根据权利要求6所述的X射线成像装置，其特征在于，所述第二运动机构包括：

一对第二轨，分别设置于所述第三柱和第四柱，其中，所述第二轨的延伸方向平行于所述第三方向；

一对第二滑块，分别设置于所述第二梁沿所述第一方向的两端，所述第二梁通过所述一对第二滑块沿着所述第二轨移动。

8.根据权利要求6所述的X射线成像装置，其特征在于，所述第二运动机构还包括：第二转动部，用于驱动所述第二梁绕所述第一方向转动。

9.根据权利要求1所述的X射线成像装置，其特征在于，还包括：第三运动机构，用于驱动所述射线源相对于所述第一梁沿所述第一方向运动和/或在第一平面内转动。

10.根据权利要求9所述的X射线成像装置，其特征在于，所述第三运动机构包括：第三轨，设置于所述第一梁，所述射线源可沿所述第三轨运动，其中，所述第三轨的延伸方向平行于所述第一方向。

11.根据权利要求1所述的X射线成像装置，其特征在于，还包括：第四运动机构，用于驱动所述探测器相对于所述第二梁沿所述第一方向运动和/或在第一平面内转动。

12.根据权利要求11所述的X射线成像装置，其特征在于，所述第四运动机构包括：第四轨，设置于所述第二梁，所述探测器可沿所述第四轨运动，其中，所述第四轨的延伸方向平行于所述第一方向。

13.根据权利要求1所述的X射线成像装置，其特征在于，所述底板的第一面设置有第五轨，所述载物组件可沿所述第五轨运动，其中，所述第五轨的延伸方向平行于所述第一方向。

14.根据权利要求1所述的X射线成像装置，其特征在于，所述底板的第一面设置有第六轨，所述源支撑组件、所述探测器支撑组件和/或所述载物组件可沿所述第六轨运动，其中，所述第六轨平行于所述第二方向。

15.根据权利要求14所述的X射线成像装置，其特征在于，所述射线源和所述探测器的相对位置，基于所述源支撑组件和/或所述探测器支撑组件沿所述第六轨的运动进行调整，和/或，基于所述第一梁和/或第二梁沿第三方向的运动进行调整，所述第三方向垂直于所述底板的第一面。

16.根据权利要求1所述的X射线成像装置，其特征在于，所述射线源的数量为多个，多个所述射线源互不干涉地设置于所述第一梁，所述第一梁包括沿第三方向间隔设置的多根柱体，多个所述射线源分别设置于所述多根柱体，其中，所述第三方向垂直于所述底板的第一面。

17.根据权利要求1所述的X射线成像装置，其特征在于，所述探测器的数量为多个，多个所述探测器互不干涉地分别设置于所述第二梁。