CN104122276A - 一种加载式工业ct检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加载式工业CT检测装置，属于射线无损检测技术领域。该检查装置包括CT扫描装置、机架、加载测试台、控制装置和图像重建处理装置等。射线源和探测器被固定在一个大圆环上，在CT扫描时，将测试对象固定在加载试验设备上使之穿过圆环中心，然后驱动安装有射线源和探测器的圆环做精密旋转扫描。该CT检测装置相比于现有装置其优点在于：测试对象无须旋转且处于持续加载状态，而射线源-探测器环绕测试对象同步旋转，实现测试对象的CT扫描成像；可以实现测试对象的非旋转运动CT扫描成像，以及在连续加载状态下实时检测，并获得测试对象在持续加载状态下的结构演变过程。
Description
技术领域
本发明属于射线无损检测技术领域，尤其是计算机层析成像技术领域，涉及一种加载式工业CT检测装置。
背景技术
目前，工业CT系统多为卧式结构或立式结构，这些系统的一个共同特点是射线源和探测器布局在检测对象两侧，在扫描过程中，射线源和探测器固定不定，检测对象在旋转工作台上作精密旋转运动。检测对象在射线束中作旋转运动时，透过检测对象的射线传到探测器中，根据其强度变化，反应检测对象中射线路径上的材料对射线吸收系数的积分(即投影)，将多视角下的投影数据通过逆投影的方式可获得检测对象上射线照射断面内的吸收系数分布图像。这种计算机层析成像系统，均为检测对象旋转。
在对金属、非金属、复合材料等材料或试块的拉伸或挤压试验中，需要实时观测测试对象在拉力或压力状态下的结构变化情况。在传统的CT成像方式中，需要将测试对象从加载试验台上取下后进行测试，这样的操作过程会使测试对象上的载荷消失从而使CT测试结果与实际情况存在较大偏差，而如果采用保压装置其保持载荷的承受能力也极其有限。发明专利CN101738403A给出了一种用于工业CT实验台的自动加载系统，该发明设计了一个电动式的机械加载装置并采用无线方式传递命令信号，并且依然采用传统的测试对象旋转的CT扫描方式，在加载过程中必须连接电缆，因此仍然无法完成变载状态下的实时CT检测，而只能加载一次取下电缆进行一次CT扫描，然后接上电缆再加载一次并再次取下电缆进行一次CT扫描，依此循环；不过，这种方法比传统方法已经有了较大进步，但这种机械装置的载荷承受能力也是有限的，要想增大其载荷承受能力就必须加厚金属壳体厚度以增加强度，由此带来的另一个问题就是X射线的穿透能力也受到影响，需要更大的射线能量才能穿透加载装置和测试对象。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种加载式工业CT检测装置，该装置通过加载设备对测试对象进行加载，利用环形CT扫描装置对连续变载状态下的测试对象进行CT成像，记录不同载荷下的测试对象结构状况，通过一系列的测试结果，获得整个加载过程中测试对象的结构演变过程。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种加载式工业CT检测装置，该装置包括机架、安装在机架上的CT扫描装置、加载测试台、以及操作控制台和图像重建处理装置；
所述CT扫描装置为圆环形，在该CT扫描装置中，射线源和探测器被固定在一个圆环上，该圆环在机架上作精密旋转运动；射线源可沿一个调节机构前后移动，以调整射线源焦点到物体中心的距离；加载测试台用于对测试对象进行不同载荷的加载，加载测试台上包括有上承载杠和下承载杠，在CT扫描时，将测试对象安装到加载测试台上的上承载杠和下承载杠之间，使之穿过圆环中心且不与圆环上部件发生碰撞，使安装有射线源和探测器的圆环精密旋转360°或180°+α，即可完成扫描；所述机架能够通过升降传动机构做升降运动，以实现对测试对象高度方向上不同部位的扫描；在装置工作时，通过操作控制台上的操控面板和控制工作站将CT控制信号发送给CT扫描装置，射线源发出射线，穿透检测对象后进入探测器，探测器将接收的射线信号最终转换为数字信号，传输到图像重建处理装置进行图像重建和处理，并显示检测结果。
进一步，所述CT扫描装置是由环形轴承或环形导轨支撑的，采用环形齿轮齿条、大小齿轮组或同步带驱动。
进一步，所述升降传动机构采用“丝杆+直线导轨”方式或“齿轮齿条+直线导轨”方式。
进一步，所述的射线源采用电子直线加速器、X射线机、一体化X射线机或者放射性同位素，射线源的数量为一个或者多个。
进一步，所述探测器可以采用固体探测器、液体探测器、气体探测器或者是半导体探测器，其形式可以是线阵列或者面阵列，探测器的数量为一个或者多个。
进一步，所述探测器工作于积分方式或者计数方式，所述探测器的数据传输可采用无线方式，也可采用有线方式。
进一步，在CT扫描装置中，与射线源和探测器连接的线缆由可伸缩线缆支架支撑，以使射线源和探测器随圆环转动而不致使线缆扭曲和缠绕。
本发明的有益效果在于：
本发明解决了传统CT扫描方式中检测对象必须旋转的问题，使得在测试对象不运动的前提下也可对其在连续变载过程中的结构变化情况进行实时在线检测。实现了测试对象在传统加载试验装置上正常加载试验过程中的结构演变测试，而无需取下测试对象，或采用保压装置来保持载荷，或采用新的加载装置，并且实现了实时的结构检测和全过程演变观测；该方案对于大载荷(2T以上)加载试验尤其有用。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明所述装置的正视图；
图2为CT扫描装置俯视图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
图1为本发明所述装置的正视图，如图所示，该装置包括机架2、安装在机架2上的CT扫描装置1、加载测试台3、以及操作控制台和图像重建处理装置；
所述CT扫描装置1为圆环形，在该CT扫描装置中，射线源4和探测器5被固定在一个圆环6上，该圆环6在机架2上作精密旋转运动，射线源4可沿一个调节机构13前后移动，以调整射线源焦点到物体中心的距离，如图2所示；加载测试台3用于对测试对象进行不同载荷的加载，加载测试台3上包括有上承载杠10和下承载杠11，在CT扫描时，将测试对象7安装到加载测试台3上的上承载杠10和下承载杠11之间，使之穿过圆环6中心且不与圆环上部件发生碰撞，使安装有射线源4和探测器5的圆环精密旋转360°或180°+α，即可完成扫描；所述机架2能够通过升降传动机构12做升降运动，以实现对测试对象高度方向上不同部位的扫描；在装置工作时，通过操作控制台上的操控面板和控制工作站将CT控制信号发送给CT扫描装置1，射线源4发出射线，穿透检测对象后进入探测器5，探测器5将接收的射线信号最终转换为数字信号，传输到图像重建处理装置进行图像重建和处理，并显示检测结果。
在本实施例中，CT扫描装置1是由环形轴承或环形导轨支撑的，采用环形齿轮齿条、大小齿轮组或同步带9驱动。升降传动机构12采用“丝杆+直线导轨”方式或“齿轮齿条+直线导轨”方式。射线源4采用电子直线加速器、X射线机、一体化X射线机或者放射性同位素，射线源4的数量为一个或者多个。
探测器5可以采用固体探测器、液体探测器、气体探测器或者是半导体探测器，其形式可以是线阵列或者面阵列，探测器5的数量为一个或者多个。探测器5工作于积分方式或者计数方式，所述探测器5的数据传输可采用无线方式，也可采用有线方式。
在CT扫描装置1中，与射线源和探测器连接的线缆由可伸缩线缆支架支撑，以使射线源和探测器随圆环6转动而不致使线缆扭曲和缠绕。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种加载式工业CT检测装置，该装置包括机架(2)、安装在机架(2)上的CT扫描装置(1)、加载测试台(3)、以及操作控制台和图像重建处理装置；
其特征在于：所述CT扫描装置(1)为圆环形，在该CT扫描装置中，射线源(4)和探测器(5)被固定在一个大圆环(6)上，该圆环(6)在机架(2)上作精密旋转运动；射线源(4)可沿一个调节机构(13)前后移动，以调整射线源焦点到物体中心的距离；加载测试台(3)用于对测试对象进行不同载荷的加载，加载测试台(3)上包括有上承载杠(10)和下承载杠(11)，在CT扫描时，将测试对象(7)安装到加载测试台(3)上的上承载杠(10)和下承载杠(11)之间，使之穿过圆环(6)中心且不与圆环上部件发生碰撞，使安装有射线源(4)和探测器(5)的圆环精密旋转360°或180°+α，即可完成扫描；所述机架(2)能够通过升降传动机构(12)做升降运动，以实现对测试对象高度方向上不同部位的扫描；在装置工作时，通过操作控制台上的操控面板和控制工作站将CT控制信号发送给CT扫描装置(1)，射线源(4)发出射线，穿透检测对象后进入探测器(5)，探测器(5)将接收的射线信号最终转换为数字信号，传输到图像重建处理装置进行图像重建和处理，并显示检测结果。
2.根据权利要求1所述的一种加载式工业CT检测装置，其特征在于：所述CT扫描装置(1)是由环形轴承或环形导轨支撑的，采用环形齿轮齿条或同步带驱动。
3.根据权利要求1所述的一种加载式工业CT检测装置，其特征在于：所述平移传动机构(12)采用“丝杆+直线导轨”方式或“齿轮齿条+直线导轨”方式。
4.根据权利要求1所述的一种加载式工业CT检测装置，其特征在于：所述的射线源(4)采用电子直线加速器、X射线机、一体化X射线机或者放射性同位素，射线源(4)的数量为一个或者多个。
5.根据权利要求1所述的一种加载式工业CT检测装置，其特征在于：所述探测器(5)可以采用固体探测器、液体探测器、气体探测器或者是半导体探测器，其形式可以是线阵列或者面阵列，探测器(5)的数量为一个或者多个。
6.根据权利要求1所述的一种加载式工业CT检测装置，其特征在于：所述探测器(5)工作于积分方式或者计数方式，所述探测器(5)的数据传输可采用无线方式，也可采用有线方式。
7.根据权利要求1所述的一种加载式工业CT检测装置，其特征在于：在CT扫描装置(1)中，与射线源和探测器连接的线缆由可伸缩线缆支架支撑，以使射线源和探测器随圆环(6)转动而不致使线缆扭曲和缠绕。
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