CN102252585A - 检具及用其对spect/ct双模态生物成像系统进行调整的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种检具及用其对SPECT/CT双模态生物成像系统进行调整的方法，所述检具包括锥柄检验棒和套在所述锥柄检验棒的外圆柱面上并与所述锥柄检验棒滑动配合的规块，所述锥柄检验棒的至少一端设有莫氏锥柄，所述规块上设有通孔，所述通孔的中心轴线与所述锥柄检验棒的中心轴线垂直且相交，所述锥柄检验棒上设有与所述通孔相对应的贯通孔，所述检具还包括两个光阑，所述两个光阑垂直于所述通孔的中心轴线间隔设置，其中心均与该轴线重合。该检具结构简单、操作灵活方便，具备测量同心度、平行度、垂直度等多种功能。采用上述方法可实现对双模态生物成像系统的同轴度、平行度、垂直度等多个项目的检测、调整，操作简单，可信度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种多用途检测和校正工具，能够对多种形位精度如同心度、垂直度、平行度等进行精确测量，尤其适用于对如SPECT/CT双模态生物成像系统一类的具有大的定轴旋转件且该旋转件的形位精度以及该旋转件与其上安装的功能部件之间、不同功能部件之间相对位置精度要求项目多、要求高的系统的装配、校正和硬件调整。
背景技术
通常来说，对各种形位精度进行测量均有专用的检具，对于需要对多种形位精度进行测量时，往往需要多种检具配合使用，不仅工艺繁琐，且配套工装成本高，而且采用不同检具进行测量时，由于各有各的检测方法，很难采用相同的测量基准，造成较大的测量误差。
特别对于申请人新研制的一种双模态生物成像系统而言，其中可定轴转动的旋转机架的直径尺寸较大，为米级，而对如此大直径的工作平面（垂直于其旋转中心轴线的端面）要求其端面跳动仅为几个微米。并且，安置在这个工作平面上的SPECT探测器、X射线光源、X射线探测器等功能部件之间还要求严格的相对位置精度。可见，该系统不仅要求检测或调整的项目较多，而且要求的精度极高，采用现有技术条件下的测量工具和相应的检测方法，容易引入较大的测量误差，且要求测量工具配套齐全，成本高、操作复杂。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种检具及用其对SPECT/CT双模态生物成像系统的精度进行调整的方法，能够通过结构简单的检具和简单的方法对同心度、垂直度和平行度等形位精度进行精确测量，适用于检测或调整项目较多且要求精度较高的设备的检测和调整，尤其是对SPECT/CT双模态生物成像系统的精度进行检测、校正、调整。
本发明的技术方案是：
一种检具，包括锥柄检验棒和套在所述锥柄检验棒的外圆柱面上并与所述锥柄检验棒滑动配合的规块，所述锥柄检验棒可以在一端设有锥柄或两端各设有一个锥柄。
所述规块上可以设有通孔，所述通孔的中心轴线与所述锥柄检验棒的中心轴线垂直且相交，所述锥柄检验棒上可以设有沿其径向延伸的与所述通孔相对应的贯通孔。
所述检具还可以包括两个光阑，所述两个光阑可以互相平行的间隔设置在所述通孔的中心轴线上，优选为分别垂直于所述通孔的中心轴线，优选为所述两光阑的中心均与所述通孔的中心轴线相重合。
所述两个光阑优选为按下列两种方式中的任意一种方式设置：
（1）所述两个光阑可以间隔设置在所述通孔内，所述两个光阑的中心均位于所述通孔的中心轴线上；
（2）所述通孔中可以设有与其无间隙配合的准直棒，所述准直棒内设有沿其轴向延伸且贯通所述准直棒的准直孔，所述准直孔的中心轴线与所述通孔的中心轴线重合，所述两个光阑间隔设置在所述准直孔内，所述两个光阑的中心均位于所述准直孔的中心轴线上。
上述任意一个技术方案中的所述锥柄检验棒除锥柄部分之外均可以为两段直径不等的同心圆柱体，或称为同心台阶轴，所述规块优选为与直径较小的圆柱体滑动配合。
上述任意一种技术方案中的所述锥柄的锥度优选为莫氏锥度。
所述检具的材料优选为40Cr或2Cr13。
本发明还涉及一种采用上述任意一种检具对包含旋转机架的SPECT/CT双模态生物成像系统的精度进行检测、校正和/或调整的方法，其中，所述旋转机架上设有与所述旋转机架的旋转中心轴线同轴的检测锥孔，所述检测锥孔与所述锥柄检验棒的至少一个锥柄相匹配，将该锥柄插入检测锥孔后，应保证所述锥柄检验棒的中心轴线与所述检测锥孔的旋转中心轴线重叠。所述旋转中心轴线与所述旋转机架的工作平面垂直，所述的方法包括检测所述旋转中心轴线与所述系统的X射线探测器平面间平行度的方法，具体步骤为：将所述锥柄检验棒的相应锥柄插入所述检测锥孔，将千分表支架固定在所述规块上，将所述千分表的检测杆头垂直轻压于所述X射线探测器平面上，推动所述规块使其带动所述千分表沿所述锥柄检验棒的中心轴线作直线运动，利用所述千分表检测当其检测杆头在所述X射线探测器平面上沿其运动轨迹线运动时的示数变动量，所述运动轨迹线平行于所述中心轴线，通过改变所述千分表的横向（垂直于所述旋转中心轴线的方向）安装位置或采用其他方式，即可改变千分表检测杆头在所述X射线探测器平面上的触点相对于所述规块上的横向位置，重复上述过程，以读取两条或多条互相平行的运动轨迹线上所述千分表的示数变动量，并依据所述示数变动量计算所述平行度的值。通常，所述千分表支架可以使设于其上的千分表悬停在任意需要的位置，且能够保持该千分表悬停位置的稳固，由此可以在上述检测时方便地改变所述千分表相对于所述规块上的横向位置。
所述精度调整方法还可以包括调整所述系统的X射线光源的主光轴垂直于所述X射线探测器平面且垂足为指定点的方法，即检测/调整垂直度的方法，相应地需要采用带有所述光阑的检具，具体步骤为：将所述锥柄检验棒的相应锥柄插入所述检测锥孔，开启所述X射线光源，交替调节项目（1）、（2）使得所述X射线光源所发射的光束穿过所述通孔或准直孔投射于所述X射线探测器平面上的圆或圆环重合在所述指定点，所述项目（1）为：调整所述锥柄检验棒的周向偏角和所述规块在所述锥柄检验棒的轴线方向的相对位置；所述项目（2）为：调整所述X射线光源的主光轴的偏移角度。
所述精度调整方法还可以包括检测所述旋转中心轴线的径向回转精度的方法，具体步骤为：将所述锥柄检验棒的相应锥柄插入所述检测锥孔，固定设置千分表使其检测杆头沿所述锥柄检验棒的径向分别轻压在所述锥柄检验棒的外圆柱面上相距较远的两处，转动所述旋转机架使其带动所述锥柄检验棒旋转，分别读取所述千分表示数的最大变动量，或者，将所述检测杆头沿所述锥柄检验棒的径向轻压在所述锥柄检验棒的靠近其外伸一端的外圆柱面上，读取所述千分表示数的最大变动量。
所述精度调整方法还可以包括校正所述系统的样品床的送样轴线与所述旋转中心轴线同轴的方法，具体过程为：将所述锥柄检验棒的相应锥柄插入所述检测锥孔，使所述样品床靠近所述旋转机架，调整所述样品床的送样轴线使所述样品床的安装孔对准所述锥柄检验棒的外伸端的突出端面直到二者重合，所述对准的检测方式为目测，或者，使所述锥柄检验棒的外伸端的锥柄插入所述样品床的安装孔。
本发明的有益效果是：
本发明的检具结构简单，操作灵活方便，同时具备测量同心度、平行度、垂直度功能。采用该检具不仅可以简化测量工艺，还可以提高测量精度，是一种高精度、多功能的专用工具。
采用本发明的方法，只用同一套检具即可完成对目标设备的多个项目的检测或调整，既可用于目标设备的装配，也可用于目标设备的日常检修和校准，操作简单，可信度高。
附图说明
图1是本发明的检具的第一实施例的主视图；
图2是本发明的检具的第一实施例的俯视图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便更好的理解本发明，接下来结合附图以具体实施方式对本发明作进一步的描述。
参见图1和图2，本发明涉及一种检具，包括锥柄检验棒1和套在所述锥柄检验棒的外圆柱面上并与所述锥柄检验棒相配合的规块2。所述规块可以与所述锥柄检验棒轴向滑动配合。
所述规块上可以设有通孔5，所述通孔的中心轴线与所述锥柄检验棒的中心轴线垂直且相交，所述锥柄检验棒上可以设有沿其径向延伸的与所述通孔相对应的贯通孔4。所述检具还可以包括两个光阑3，所述两个光阑可以互相平行的间隔设置在所述通孔的中心轴线上，优选为分别垂直于所述通孔的中心轴线，所述两光阑的中心可以均与所述通孔的中心轴线相重合。所述光阑的设置方式可以为以下两种：
（1）所述两个光阑间隔设置在所述通孔内，优选为设置在通孔的两端或者通孔内相距较远的两个横截面上，具体可以根据实际需要确定，所述两个光阑的中心均位于所述通孔的中心轴线上，所述通孔优选为圆柱通孔；
（2）所述通孔中设有与其无间隙配合的准直，所述准直棒插入所述通孔和贯通孔中，所述准直棒内设有沿其轴向延伸且贯通所述准直棒的准直孔，所述准直孔优选为圆柱孔，所述准直孔的中心轴线与所述通孔的中心轴线重合，所述两个光阑间隔设置在所述准直孔内，优选为设置在所述准直孔的两端或准直孔内相距较远的两个横截面上，具体可以根据实际需要确定，所述两个光阑的中心均位于所述准直孔的中心轴线上。所述准直棒的长度可以设置得长一些，用于检测距离较远的要素，以扩大检测所适用的尺寸范围。例如，所述准直棒的长度不小于240mm，可在一定程度上提高检具的检测精度。
所述两光阑之间的同心度优选为不大于0.001mm。
所述通孔和/或贯通孔可以设置为柱形通孔或带锥度的锥形通孔，优选为所述通孔和/或贯通孔的横截面为圆形。
所述锥柄检验棒上的所述贯通孔的大小优选为不小于所述规块上的所述通孔的大小。
所述贯通孔的横截面可以为长条形，如矩形，且长边的延伸方向与所述锥柄检验棒的轴线方向平行，当所述规块相对所述锥柄检验棒的轴向位置改变时，所述规块上的通孔与所述锥柄检验棒上的贯通孔仍是相通的。
所述规块可以为标准的长方体规块，优选为所述长方体规块上各个相对的平行平面的平行度误差和/或各个相邻面之间的垂直度误差不大于0.001mm。所述规块上设有与所述锥柄检验棒的外圆柱表面相配合的轴孔，所述轴孔可以为标准圆柱孔，也可以为椭圆柱孔或带有沿母线延伸的突起或凹陷的导向轴孔，所述锥柄检验棒的截面为与所述轴孔相配合，以便于所述规块能够沿所述锥柄检验棒的轴向作直线运动，且最好不能相对转动。所述轴孔的中心轴线优选与其所贯穿的两平行平面垂直。所述长方体规块的各棱边可设有倒角。
上述任意一种检具中，所述锥柄检验棒除锥柄之外的部分均可以为两段直径不等的同心圆柱体，或称为同心台阶轴，所述规块优选与直径较小的圆柱体滑动配合。两端同心圆柱体连接处的台阶面6可作为所述规块在所述锥柄检验棒上的一处轴向定位面。所述同心台阶轴的同轴度以及所述台阶面与轴线的垂直度优选为不大于0.001mm。
所述锥柄检验棒可以只在一端设有锥柄，也可以在两端各设有一个锥柄，并分别与两段同心圆柱体相对应。
所述锥柄的锥度优选为莫氏锥度，不仅容易实现精确定位，还可以传递一定的扭距，因此无需配套其他夹紧装置，可以方便地自由拆装。
所述检具的材料优选为40Cr或2Cr13。
本发明还涉及一种采用上述任意一种检具对包含旋转机架的SPECT/CT双模态生物成像系统的配合精度进行检测、校正、调整的方法。
为了说明该方法，首先需说明该系统的大体组成：所述旋转机架上设有与所述旋转机架的旋转中心轴线同轴的检测锥孔，所述检测锥孔所述锥柄检验棒的至少一个锥柄相匹配，特别是将该锥柄插入所述检测锥孔后，应保证所述锥柄检验棒的中心轴线与所述检测锥孔的旋转中心轴线重合，且在重复使用的过程中其定心效果保持稳定，所述旋转中心轴线与所述旋转机架的工作平面垂直，所述旋转机架的工作平面上安装有X射线探测器和X射线光源，所述X射线探测器的平面平行于所述旋转中心轴线，所述X射线光源的主光轴设置为与所述X射线探测器的平面垂直。
所述方法包括检测所述旋转中心轴线与所述系统的X射线探测器平面间平行度的方法，具体步骤为：将所述锥柄检验棒的相应锥柄插入所述检测锥孔，将千分表支架固定在所述规块上，将所述千分表的检测杆头垂直轻压于所述X射线探测器平面上，推动所述规块带动所述千分表沿所述锥柄检验棒的中心轴线作直线运动，并保持所述检测杆头与所述X射线探测器的平面的接触，读取所述千分表的示数变动量，通过改变所述检测杆头在所述X射线探测器的平面上的接触点的横向位置，重复上述检测过程，读取两条或多条互相平行的运动轨迹线上所述千分表的示数变动量，并依据所述示数变动量计算所述平行度的值。
通常所述千分表支架可以为万能千分表支架，可以使设于其上的千分表悬停在任意位置，并能够保持该千分表悬停位置的稳固，由此可以在上述检测时方便地改变所述千分表相对于所述规块上的横向位置（或所述检测杆头相对于所述X射线探测器的平面的横向位置）。
所述示数变动量可以为所述千分表示数的最大变动量，所述平行度的值可以由上述两个或多个最大变动量的算术平均值计算得到，还可以由上述两个或多个最大变动量的差值计算得到。
可以根据上述测量结果对所述系统进行校正、调试，再对调整后的系统进行检测，直到所测得的平行度符合要求。
所述方法还可以包括调整所述系统的X射线光源的主光轴垂直于所述X射线探测器平面且垂足为指定点的方法，即检测、调整所述垂直度的方法，具体步骤为：将所述锥柄检验棒的相应锥柄插入所述检测锥孔，开启所述X射线光源，交替调节项目（1）、（2）使得所述X射线光源所发射的光束穿过所述通孔或准直孔投射于所述X射线探测器平面上的圆或圆环重合在所述指定点，所述项目（1）为：调整所述锥柄检验棒的周向偏角和所述规块在所述锥柄检验棒的轴线方向的相对位置；所述项目（2）为：调整所述X射线光源的主光轴的偏移角度。
在CT成像系统中，所述指定点优选为所述X射线探测器平面的十字中心点。
通常来说，所述检具是为配合特定规格的旋转机架而设计的专用检具，其目的是通过一套所述检具即可完成针对含有上述特定规格的旋转机架的SPECT/CT双模态生物成像系统的全部精度检测或调整项目。因此，所述检具的某些结构、尺寸是依据其所应用于的所述旋转机架而设计的固定结构、尺寸。
例如，可以通过设计保证所述锥柄检验棒插入所述检测锥孔后，所述规块靠在所述台阶面上的位置时，所述通孔的轴线延迟线可相交于所述X射线探测器平面的水平线上。这样当调整所述系统的X射线光源的主光轴到所述X射线探测器平面的垂足位置时，只需要通过对所述规块的轴向位置进行微调即可。
所述方法还可以包括检测所述旋转中心轴线的径向回转精度的方法，具体步骤为：将所述锥柄检验棒的相应锥柄插入所述检测锥孔，固定设置千分表使其检测杆头沿所述锥柄检验棒的径向分别轻压在所述锥柄检验棒的外圆柱面上相距较远的两处，转动所述旋转机架使其带动所述锥柄检验棒旋转，分别读取所述千分表示数的最大变动量，或者，将所述检测杆头沿所述锥柄检验棒的径向轻压在所述锥柄检验棒的靠近其外伸一端的外圆柱面上，读取所述千分表示数的最大变动量。
所述方法还可以包括校正所述系统的样品床的送样轴线与所述旋转中心轴线同轴的方法，具体过程为：将所述锥柄检验棒的相应锥柄插入所述检测锥孔，使所述样品床靠近所述旋转机架，调整所述样品床的送样轴线使所述样品床的安装孔对准所述锥柄检验棒的外伸端的突出端面直到二者重合，判断对准与否的方式为目测，或者，使所述锥柄检验棒的外伸端的锥柄插入所述样品床的安装孔。或者，还可以将千分表支架固定在所述旋转机架的工作平面上，将其检测杆头垂直轻压在所述样品床上设置的测量环的外圆柱表上，转动所述旋转机架，调整所述样品床的安装位置和送样轨迹，使所述千分表的示数的最大变动量最小。
通过上述操作，可以控制样品床的轴线和样品床的运动轨迹与所述旋转中心轴线重合。
在装配所述SPECT/CT双模态生物成像系统的过程中，优选按下列顺序进行相应检测或调整：
（1）可在装配好旋转机架后、安装功能部件前，先按照上述检测所述回转中心轴线的径向回转精度的方法通过调整确定所述旋转机架的旋转中心；
（2）安装功能部件后，按照上述检测旋转中心轴线与所述X射线探测器平面间平行度的方法，调整所述X射线探测器平面使所述平行度符合要求；
（3）安装功能部件后，按照上述调整X射线光源的主光轴垂直于所述X射线探测器平面且垂足为指定点的方法，调整所述主光轴使主光轴与X射线探测器平面的垂直度符合要求，且垂足位于所述X射线探测器平面的十字中心。
上述检测和调整所述送样轴线与所述旋转中心轴线同轴的步骤可以在进行所述步骤（1）、（2）或（3）中任一步骤之前或之后进行。
当在实际使用过程中需要对所述SPECT/CT双模态生物成像系统相应的配合精度进行调整时，可以按上述步骤顺序执行，也可以根据实际需要仅执行其中的一个或几个步骤，执行各步骤的顺序可以根据实际需要调整。
采用本发明的专用检具基本可满足所述SPECT/CT双模态生物成像系统的各项检测或调整项目，且利用该检具并采用上述特定方式的检测或调整，操作简单、可信度高、调整精度好。
Claims (10)
1.一种检具，其特征在于包括锥柄检验棒和套在所述锥柄检验棒的外圆柱面上并与所述锥柄检验棒滑动配合的规块，所述锥柄检验棒的一端设有锥柄或两端各设有一个锥柄。
2.根据权利要求1所述的检具，其特征在于所述规块上设有通孔，所述通孔的中心轴线与所述锥柄检验棒的中心轴线垂直且相交，所述锥柄检验棒上设有沿其径向延伸的与所述通孔相对应的贯通孔，所述检具还包括两个光阑，所述两个光阑互相平行的间隔设置在所述通孔的中心轴线上，优选为分别垂直于所述通孔的中心轴线，所述两光阑的中心均与所述通孔的中心轴线相重合。
3.根据权利要求2所述的检具，其特征在于所述两个光阑的设置方式有以下两种：（1）所述两个光阑间隔设置在所述通孔内，所述两个光阑的中心均位于所述通孔的中心轴线上；（2）所述通孔中设有与其无间隙配合的准直棒，所述准直棒内设有沿其轴向延伸且贯通所述准直棒的准直孔，所述准直孔的中心轴线与所述通孔的中心轴线重合，所述两个光阑间隔设置在所述准直孔内，所述两个光阑的中心均位于所述准直孔的中心轴线上。
4.根据权利要求3所述的检具，其特征在于所述锥柄检验棒除锥柄之外的部分为两段直径不等的同心圆柱体，所述规块与直径较小的圆柱体滑动配合。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的检具，其特征在于所述锥柄的锥度为莫氏锥度。
6.根据权利要求5所述的检具，其特征在于所述检具的材料为40Cr或2Cr13。
7.一种利用权利要求1-6中任意一项权利要求所述的检具对包含旋转机架的SPECT/CT双模态生物成像系统进行调整的方法，其中，所述旋转机架上设有与所述旋转机架的旋转中心轴线同轴的检测锥孔，所述检测锥孔与所述锥柄检验棒的至少一个锥柄相匹配，所述旋转中心轴线与所述旋转机架的工作平面垂直，所述旋转机架上设有X射线探测器，所述X射线探测器的平面平行于所述旋转中心轴线，其特征在于包括检测所述旋转中心轴线与所述X射线探测器的平面间平行度的方法，具体步骤为：将所述锥柄检验棒的相应锥柄插入所述检测锥孔，将千分表支架固定在所述规块上，将所述千分表的检测杆头垂直轻压于所述X射线探测器平面上，推动所述规块带动所述千分表沿所述锥柄检验棒的中心轴线作直线运动，并保持所述检测杆头与所述X射线探测器的平面的接触，读取所述千分表的示数变动量，通过改变所述检测杆头在所述X射线探测器的平面上的接触点的横向位置，重复上述检测过程，读取两条或多条互相平行的运动轨迹线上所述千分表的示数变动量，并依据所述示数变动量计算所述平行度的值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于还包括调整所述系统的X射线光源的主光轴垂直于所述X射线探测器的平面且垂足为指定点的方法，其中所述X射线光源设置在所述旋转机架上，且其主光轴与所述X射线探测器的平面垂直，该方法的具体步骤为：将所述锥柄检验棒的相应锥柄插入所述检测锥孔，开启所述X射线光源，交替调节项目（1）、（2）使所述X射线光源所发射的光束穿过所述通孔或准直孔投射于所述X射线探测器平面上的圆或圆环重合在所述指定点，所述项目（1）为：调整所述锥柄检验棒的周向偏角和所述规块在所述锥柄检验棒的轴线方向的相对位置；所述项目（2）为：调整所述X射线光源的主光轴的偏转角度。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于还包括检测所述旋转中心轴线的径向回转精度的方法，具体步骤为：将所述锥柄检验棒的相应锥柄插入所述检测锥孔，固定设置千分表使其检测杆头沿所述锥柄检验棒的径向分别轻压在所述锥柄检验棒的外圆柱面上相距较远的两处，转动所述旋转机架使其带动所述锥柄检验棒旋转，分别读取所述千分表示数的最大变动量，或者，将所述检测杆头沿所述锥柄检验棒的径向轻压在所述锥柄检验棒的靠近其外伸一端的外圆柱面上，读取所述千分表示数的最大变动量。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于还包括校正所述系统的样品床的送样轴线与所述旋转中心轴线同轴的方法，具体过程为：将所述锥柄检验棒的相应锥柄插入所述检测锥孔，使所述样品床靠近所述旋转机架，调整所述样品床的送样轴线使所述样品床的安装孔对准所述锥柄检验棒的外伸端的突出端面直到二者重合，或者，使所述锥柄检验棒的外伸端的锥柄插入所述样品床的安装孔。
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