CN101023341A - X射线透视装置 - Google Patents

Abstract

一种能够始终直观地确认透视物体的检查方向和位置的透视装置，其不需要通过减少透视放大率来确认检查位置和方向。提供用于对样品台(3)上的透视物体(W)照相的光学照相机，在透视工作之前，驱动所述样品台(3)从而由所述光学照相机(5)拍摄透视物体(W)的多个姿态并将光学图像存储于存储装置(14)中。透视操作中，从存储在存储装置(14)中的光学图像中选择最接近于从当前检查方向观察的透视物体(W)的光学图像(O)并将其显示在显示器(13)上，以直观地确认检查方向。除了所述光学图像(O)之外还叠加显示代表X射线光轴(L)位置的标记(M)，这样也可以直观地确认检查方向。

Description

X射线透视装置

技术领域

本申请涉及一种工业X射线透视装置，更特别的，涉及到一种适用于非破坏性地观测例如铝铸件等物体的内部损伤的X射线透视装置。

背景技术

固定待检测物体(透视物体)的样品台插入X射线源和X射线探测器之间移动并且旋转的X射线透视装置是迄今已知的非破坏性检测例如铝铸件等物体内部损伤的装置(例如参见专利文献1)。

在这种类型的装置中，由于所述透视物体的位置和姿态取决于所述样品台的位置和旋转角度，操作者通常通过装置的盖子等上的视窗来观察X射线透视图像或者检查所述透视物体的位置和姿态并同时操作所述样品台的驱动机构。

专利文献1：JP-A-2003-2795O2

例如，在以上所提的X射线透视过程中，在以高放大率透视工作情况下，当从哪个方向以及哪个位置观察透视物体均不确定时，通常采用的操作步骤为：例如，通过改变X射线源和透视物体之间的距离逐步减小透视放大率；在通过如使用透视物体的整个透视图像检查透视方向和视场中心的位置；然后再提高透视放大率进行透视操作。该操作降低了工作效率。

发明内容

本发明正是考虑到上述问题提出的，本发明提供了一个能直观和简单地接收透视位置以及透视物体透视方向的X射线透视法，不需要进行诸如通过减小放大率来检查透视位置和透视方向等的操作。

为了解决所述问题，本发明的X射线透视装置包括：

彼此相对设置的X射线源和X射线探测器；

设置于X射线源和X射线探测器之间的用于固定透视物体的样品台；

相对X射线源和X射线探测器两者移动和旋转样品台的驱动机构；

对位于样品台上的透视物体照相的光学照相机；

存储先已由光学照相机通过驱动样品台从多个方向拍摄得到的透视物体的多个光学图像的存储部分；

光学图像显示部分，用于在观察X射线透视图像时，基于样品台的位置和旋转状态，从存储在存储部分中的多个光学图像中选出最接近从X射线透射方向观察的透视物体W的状态的光学图像，并且将所选出的光学图像显示在显示器上。

优选地，这里可采用这样的结构：光学图像显示部分通过叠加标记到透视物体的光学图像上来显示表示显示器屏幕上的X射线光轴的位置和方向中的至少一个的标记。

这里可采用这样的结构：除了最接近从X射线透射方向观察的透视物体W的状态的光学图像，光学图像显示部分还同时或以切换方式显示从垂直于X射线透视方向拍摄的光学图像。

另外，这里还可采用这样的结构：还包括控制器，用于自动驱动驱动机构，从而通过移动表示显示器上X射线光轴的位置和方向中的至少一个的标记，使得X射线光轴和透视物体的关系与移动后标记的位置和方向中的至少一个相一致。

根据所述X透视的配置，首先在透视(检查)操作之前，用该系统中的光学相机从许多方向拍摄透视物体的光学(外形)图像，并且将该图像预先存储。根据透视操作中样品台的位置和姿态，该时刻最接近于从X射线透视方向观察透视物体的状态的光学图像被显示在显示器上。因此，操作者能够在透视操作时始终确定从X射线透视方向观察的透视物体的像，并能够直观地确定透视物体的透视观察方向。

除了以上描述的配置外，所述X射线透视还具有叠加和显示标记的功能，由此能直接地获得视场中心以及所述透视物体的透视方向，其中该标记代表了显示在显示器上的光学图像的X射线光轴的位置和/或者方向。

另外，在所述X射线透视中，当在从X射线透视方向观察的光学图像之外还能同时或以切换方式显示从所述光学图像垂直方向拍摄的光学图像，能简单地确定前端和后端很难区别的透视物体的透视方向。另外，由于X射线透视和标记显示的组合，X射线光轴的方向的显示变得简单。

根据所述X射线透视，该样品台配置成能自动驱动，从而通过移动和光学图像一起显示的标记，所述透视物体和X射线光轴的位置或方向关系就与移动后的标记和透视物体的位置和/或方向的关系一致。因此，能够直观地体现所述透视方向和位置的改变。

根据本发明，由于在显示器上显示从X射线透视方向观察的透视物体的光学图像，操作者就能够时时直观地确定所述透视物体的哪个方向被透视观察，而不需要通过采用现有技术中的减小透视放大率的方法来检查透视方向和位置。

进一步，当所述X射线透视配置成如下方式时：代表X射线光轴的位置和/或者方向的标记叠加显示在从X射线透视方向观察的光学图像上，因此能直观地获得透视视场中心和透视方向。

在所述X射线透视情况下，当在从X射线透视方向观察的光学图像之外还同时或以切换方式显示从所述光学图像垂直方向拍摄的光学图像时，所述透视物体的透视方向能更可靠地获得。X射线透视的标记的显示也变得简单。

在以上所描述的X射线透视的情况下，该样品台配置成能自动驱动和控制，从而通过移动光学图像上的标记，实际透视物体和所述X射线光轴的关系就与移动后的标记和光学图像的位置和/或方向的关系一致，因此能够直观地体现透视物体的透视方向和/或位置的改变。

附图说明

图1示出本发明一实施例的框图，即，组合显示表示机械结构的示意图和系统结构的框图的视图。

图2示出根据本发明一实施例的通过使用CCD相机5对透视物体W的外形照相而获取的光学图像的示例。

图3示出根据本发明一实施例显示器13的说明视图。

图4示出根据本发明另一个实施例的显示器的说明视图。

图5示出在图4的显示状态下透视物体W和X射线光轴L之间的关系。

参考标号：1X射线源；2X射线探测器；3样品台；4CCD相机；11个人电脑；12a，12b接收板；13显示器；14存储装置；R旋转中心轴；T倾斜中心轴；W透视物体

具体实施方式

通过下文的附图来描述本发明的具体实施例。

图1示出本发明一实施例的框图，即，组合显示表示机械结构的示意图和系统结构的框图的视图。

X射线探测器2与X射线源1水平相对设置，并且安放透视物体W的样品台3插入到两者之间。所述样品台3包括有移动装置，可以在从所述X射线源1的X射线光轴方向(在X轴方向上)、在水平面上与X轴方向垂直的Y轴方向上、以及在垂直的Z轴方向上移动。进一步地，所述样品台同样包括有围绕平行于Z轴的旋转中心轴R旋转(Φ)的旋转装置，还包括有一个围绕平行于Y轴的倾斜中心轴T倾斜(θ)的倾斜装置。通过在个人电脑控制下的五轴控制器4的驱动信号来驱动和控制这些机构。

所述X射线探测器2为带有CCD或板探测器的图像增强器的组合。所述X射线探测器2的输出通过集成在个人电脑11上的接收板12a来接收，并且作为X射线透视图像实时显示在显示器13上。

CCD相机5放置在X射线源旁边。CCD相机5的光轴与X射线光源的X射线光轴L设置在同一个水平面上，并且在该平面上与X射线光轴L偏移已知角α。该CCD相机用于在X光透视操作之前从多个不同的方向来对样品台上的透视物体W照相，如以下所述。所述CCD相机5的输出通过集成在个人计算机11上的另一个接收板12b来接收，从各个方向拍摄的透视物体W的光学图像(外形图像)被存储在存储装置14中。

如下将描述上述构造的本发明的实施例的操作方法。在将所述透视物体W放在所述样品台3上之后，在X射线透视之前，驱动所述样品台3，并且在连续改变所述透视物体W的姿态的同时由CCD相机5拍摄多个姿态的外形图像，如图2所述。通过给个人电脑11输入命令自动运行该拍摄操作。特别的，比如，在样品台处于其初始位置的状态下，围绕旋转轴R每次旋转所述样品台3几度或者几十度(一共旋转360°)，同时拍摄透视物体W的外形。另外，在每个旋转角Φ下，围绕倾斜(θ)轴T每次递增几度地倾斜样品台，同时拍摄透视物体W的外形。如此拍摄的图像存储于存储装置14中。根据透视物体W的尺寸，有可能光学图像非常大或者非常小。该问题可以通过提供变焦功能给CCD相机5，或者提供数字变焦功能给个人电脑11来解决。

外形图像的拍摄完成之后，进行X射线透射。此时，如图3，从存储在存储装置14中的透视物体W的各个光学图像(外形图像)中选出从X射线透射方向看到的最接近透视物体W的光学图像O，并且与透视物体W的X射线透视图一起显示在显示器13上。通过如下方式来进行该选择操作：使用一转角作为样品台3的转角Φ，其中所使用的转角是通过对于相对于X射线光轴L的CCD相机5的光轴的X射线探测器2一侧的(π-α)角来修正该时刻的转角Φ而获得的；以及通过选择该时刻在与样品台3的倾斜角θ一样的倾斜角下所拍摄的光学图像。

标记M叠加在该光学图像O上，并且X射线光轴L的位置通过标记M标识。标记一直位于光学图像O的屏幕中心。当样品台3从初始位置沿着y轴和x轴移动时，透视物体W的光学图像O也在屏幕上通过滚动移动相应维度。或者，标记M的位置移动，而光学图像O固定。当透视放大率通过沿x轴方向移动样品台3改变时，光学图像和标记M不会移动。

通过显示上述光学图像，即使在操作者使样品台3在x轴方向接近X射线源1一侧从而以高透视放大率观察透视物体W时，操作者也可直观地识别透视物体W的哪个部分被作为视场中心透视。

在以上实施例中，照相是在两个参数Φ和θ分别变化为多个值的情况下进行的，从而获得预先存储在存储器件里的光学图像。但是，比如，当光学图像在Φ每变化5度时拍摄一次，那么至少要拍摄72张图像，然后在每个Φ角处再改变θ拍摄光学图像，那么所要求的光学图像O的数目将变得巨大。为了避免这个问题，可能只有θ被用作参数，θ可以通过显示标记的方法来处理。

以下提供该显示的例子。图4是该显示例子的描述图。如图5所示，显示对应于透视物体倾斜θ角的状态。特别地，在该例子中，显示了两个光学图像：光学图像O1类似于以上例子从X射线透视方向成像；而光学图像O2从X射线透视方向的垂直方向成像。代表X射线光轴的标记M1、M2叠加在各个光学图像O1、O2上显示。将叠加在光学图像O1上的标记M1作为代表X射线光轴L位置的点，与前面的例子一样。将叠加在光学图像O2上的标记M2作为带有对应于图5中倾斜角θ的角度的线。因此，当样品台3倾斜θ角时，操作者能够通过标记M2的姿态知道透视方向倾斜了θ角，而不需要显示对应于倾斜角的光学图像。

当如上的标记M或标记M1和M2通过鼠标或者类似物在光学图像O或光学图像O1和O2上移动时，个人电脑11向五轴控制器4发出控制命令从而使得样品台3自动移动，因此，实际透视物体W和X射线光轴L的关系就与移动后的光学图像和标志的关系一样。特别地，当标记M或M1在屏幕上沿“y”和“z”方向移动时，光学图像O或者光学图像O1和O2跟随滚动，而标记M或M1回到屏幕中心。同时，样品台3根据滚动量沿着“y”和“x”轴移动一定量。当标记M2的角度改变时，样品台3相应于改变量倾斜一个角度。通过加入该功能，操作者能够在观察光学图像屏时直观地改变透视方向和透视位置。

图4表示同时显示互相垂直的光学图像O1、O2的例子。然而，但显示区域有限制时，也可以采用选择切换显示光学图像O1、O2的设置。

以上实施例提供了样品台3带有倾斜机构的例子。当然，倾斜操作也可以通过由C形框架或类似物整体地支撑X射线源1和X射线探测器2并相对于样品台3倾斜它们的方法来实现。在这种情况下，CCD相机5也可以相对于样品台3倾斜。CCD相机5和X射线源1可以整体地被框架或类似物支撑。虽然具体描述本发明的具体实施例，但对本领域的人来说很显然本发明可以有很多的变形和修改而不偏离它的精神和范围。

该发明基于2004年9月22日的日本专利申请No.2004-275240，其全部内容在此引用作为参考。

Claims (5)

1.一种X射线透视装置，包括：

彼此相对设置的X射线源和X射线探测器；

设置于X射线源和X射线探测器之间的用于固定透视物体的样品台；

相对X射线源和X射线探测器两者移动和旋转样品台的驱动机构；

对位于样品台上的透视物体照相的光学照相机；

存储先前已由光学照相机通过驱动样品台从多个方向拍摄得到的透视物体的多个光学图像的存储部分；

光学图像显示部分，用于在观察X射线透视图像时，基于样品台的位置和旋转状态，从存储在存储部分中的多个光学图像中选出最接近从X射线透射方向观察的透视物体(W)的状态的光学图像，并且将所选出的光学图像显示在显示器上。

2.根据权利要求1的X射线透视装置，其中，光学图像显示部分通过叠加标记到透视物体的光学图像上来显示表示显示器屏幕上的X射线光轴的位置和方向中的至少一个的标记。

3.根据权利要求1或2的X射线透视装置，其中，除了最接近从X射线透射方向观察的透视物体(W)的状态的光学图像，光学图像显示部分还同时或以切换方式显示从垂直于X射线透视方向拍摄的光学图像。

4.根据权利要求2或3的X射线透视装置，其中，还包括：

控制器，用于自动驱动驱动机构，从而通过移动表示显示器上X射线光轴的位置和方向中的至少一个的标记，使得X射线光轴和透视物体的关系与移动后标记的位置和方向中的至少一个相一致。

5.一种X射线透视装置的X射线透视方法，该X射线透视装置具有彼此相对设置的X射线源和X射线探测器以及设置于X射线源和X射线探测器之间的用于固定透视物体的样品台，该X射线透视方法包括：

存储先前已由光学照相机在通过相对于X射线源和X射线探测器两者移动和旋转样品台来驱动样品台时从多个方向照相透视物体的获取的多个光学图像；和

在观察X射线透视图像时，基于样品台的位置和旋转状态，从存储的多个光学图像中选出最接近从X射线透射方向观察的透视物体(W)的状态的光学图像，并且将所选出的光学图像显示在显示器上。

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