CN107703165B - 具有精密样品检测转台的ct成像设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有精密样品检测转台的CT成像设备，包括：基座、旋转台、成像平台及样品台；所述成像平台上沿光路方向依次设置有X射线光源、源光栅、分束光栅、供所述样品台的上部伸缩穿出的开孔、分析光栅和探测器；所述样品台包括升降机构、平面调节机构和精密样品检测转台；所述精密样品检测转台包括载物台、膜片组、轴系组件、联轴套、伺服电机、支架和底座。本发明的具有精密样品检测转台的CT成像设备，稳定性高，易于安装制造。本发明中的精密样品检测转台精度高、强度大，其通过采用双膜片柔性连接，可避免将伺服电机转子自身偏摆和装配不同心引起的弯矩传递至轴系，从而保证轴系精度；样品转台传动链短，装配容易。

Description

具有精密样品检测转台的CT成像设备

技术领域

本发明涉及X光成像设备领域，特别涉及一种具有精密样品检测转台的CT成像设备。

背景技术

传统X射线成像技术是基于物质对X射线吸收性质的不同，对于金属等重元素材料构成的物质，传统X射线成像技术能够得到很好的图像衬度，但是对于碳、氧、氮、氧等轻元素材料组成的物质，如医学成像中的乳腺、血管、脂肪、软骨等人体软组织，它们对X射线的吸收非常微弱，这些组织在传统X射线成像技术下获得的图像是一片模糊、分辨不清的。

X射线相位衬度成像技术通过探测X射线穿过物质的相位变化(即相移)来进行成像的，由于在硬X射线波段(10-100keV)，对于碳、氢、氮、氧等轻元素，其相干散射截面(即相移截面)是各自吸收截面的1000多倍。因此理论上来说，对于那些由轻元素组成的物质，硬X射线相位衬度成像技术能够提供比传统吸收衬度成像高上千倍的图像衬度和测量灵敏度。

CT成像设备中，样品转台是重要的组件之一，且对样品转台的要求很严格，需要其具有很高的精度、稳定性及长使用寿命。但现在的

高分辨率x射线CT成像设备中用的样品转台精度，往往存在如下缺陷：

(1)机构传动链长，结构复杂，一般需经过伺服电机、联轴器、减速机、齿轮或涡轮蜗杆、轴承，载物台终端的定位精度难以保证。

(2)通过转台终端同轴配置编码器或光栅尺可提高定位精度，但会导致硬件成本增加。

(3)转台轴系结构复杂，刚性连接多，装配工艺性差，装配不当会损失轴系精度和使用寿命。

(4)转台一般选用商用轴承，配套固定件多，结构集成度差，整体尺寸大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种具有精密样品检测转台的CT成像设备。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具有精密样品检测转台的CT成像设备，包括：基座、设置于所述基座上方的旋转台、设置于所述旋转台上的成像平台及沿轴向嵌入设置在所述旋转台内部圆心处的样品台；

所述成像平台上沿光路方向依次设置有X射线光源、源光栅、分束光栅、供所述样品台的上部伸缩穿出的开孔、分析光栅和探测器；

所述样品台包括升降机构、设置于所述升降机构上的平面调节机构和设置于所述平面调节机构上的精密样品检测转台；

所述精密样品检测转台包括载物台、膜片组、轴系组件、联轴套、伺服电机、支架和底座。

优选的是，所述支架设置于所述底座上，所述支架上端开设有上端孔，所述支架中部开设有与所述上端孔连通的中心孔，所述伺服电机配合设置于所述中心孔内，所述轴系组件配合设置在所述上端孔上。

优选的是，所述膜片组包括上膜片、下膜片、设置于所述上膜片和下膜片中间的垫片、用于连接所述上膜片和下膜片的铆钉；所述上膜片和下膜片中间均开设有供所述铆钉穿设固定的固定孔，所述上膜片和下膜片的外周均等角度间隔设置有多个叶片，所述叶片上开设有连接孔。

优选的是，所述轴系组件包括外圈、设置于所述外圈内侧的内圈、设置于所述外圈和内圈之间的保持架与钢球；所述外圈包括外上圈和连接于所述外上圈下部的外下圈。

优选的是，所述内圈和外圈与所述钢球的接触面均呈V形，内圈的外周壁与钢球的接触面呈V形，形成内V形轨道；外上圈和外下圈的内周壁与钢球的接触面呈V形，形成外V形轨道，所述内V形轨道和外V形轨道形成密闭的圆周导向空腔，所述钢球填充于所述圆周导向空腔内，所述保持架设置于所述圆周导向空腔内用于将所述钢球隔开。

优选的是，所述联轴套设置于所述伺服电机上方，与所述伺服电机的输出轴配合传动连接。

优选的是，所述轴系组件设置于所述联轴套上方，所述膜片组配合设置于所述联轴套和轴系组件之间，所述内圈与所述上膜片连接，所述联轴套与所述下膜片连接。

优选的是，所述载物台设置于所述支架顶端，所述载物台底部连接有定位圆柱，所述定位圆柱用于配合插设在所述内圈中部开设的定位内孔中。

优选的是，所述分束光栅下端设置有微位移步进机构，所述微位移步进机构包括柔性铰链机构和压电陶瓷推动机构。

优选的是，所述的源光栅、分束光栅和分析光栅均为弧形状，其圆心均位于所述X射线光源处。

本发明的有益效果是：本发明具有精密样品检测转台的CT成像设备，其稳定性高，易于安装制造，且操作方便，能很好的满足用户需求，具有广阔的市场前景。本发明中的精密样品检测转台精度高、强度大，其通过采用双膜片柔性连接，可避免将伺服电机转子自身偏摆和装配不同心引起的弯矩传递至轴系，从而保证轴系精度；双膜片切向刚度大，使轴系获得纯扭矩输入，伺服电机的高精度可通过载物台准确输出；轴系轨道采用V面形式，外圈为上下剖分式，较常规带滚道轴承的工艺性更佳，容易获得高几何精度和装配精度；样品转台传动链短，整体结构紧凑小巧，且装配容易。

附图说明

图1为本发明的具有精密样品检测转台的CT成像设备的结构示意图；

图2为本发明的样品台的结构示意图；

图3为本发明的精密样品检测转台的结构示意图；

图4为本发明的轴系组件的结构示意图；

图5为本发明的精密样品检测转台的俯视图；

图6为本发明的膜片组的结构示意图；

图7为本发明的膜片组的正视图。

附图标记说明：

1—基座；2—旋转台；3—成像平台；4—样品台；30—X射线光源；31—源光栅；32—分束光栅；33—开孔；34—分析光栅；35—探测器；36—微位移步进机构；5—升降机构；6—平面调节机构；7—精密样品检测转台；71—载物台；72—膜片组；73—轴系组件；74—联轴套；75—伺服电机；76—支架；77—底座；710—定位圆柱；720—上膜片；721—下膜片；722—垫片；723—铆钉；724—固定孔；725—叶片；726—连接孔；730—外圈；731—内圈；732—保持架；733—钢球；734—第一法兰；735—第二法兰；736—定位内孔；737—圆周导向空腔；738—外上圈；739—外下圈；760—上端孔；761—中心孔。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-7所示，本实施例的一种具有精密样品检测转台的CT设备，包括：基座1、设置于基座1上方的旋转台2、设置于旋转台2上的成像平台3及沿轴向嵌入设置在旋转台2内部圆心处的样品台4；

成像平台3上沿光路方向依次设置有X射线光源30、源光栅31、分束光栅32、供样品台4的上部伸缩穿出的开孔33、分析光栅34和探测器35；分束光栅32下端设置有微位移步进机构36，微位移步进机构36包括柔性铰链机构和压电陶瓷推动机构。的源光栅31、分束光栅32和分析光栅34均为弧形状，其圆心均位于X射线光源30处。

样品台4包括升降机构5、设置于升降机构5上的平面调节机构6和设置于平面调节机构6上的精密样品检测转台7。

精密样品检测转台7包括载物台71、膜片组72、轴系组件73、联轴套74、伺服电机75、支架76和底座77。支架76设置于底座77上，支架76上端开设有上端孔760，支架76中部开设有与上端孔760连通的中心孔761，伺服电机75配合设置于中心孔761内，轴系组件73配合设置在上端孔760上。

膜片组72包括上膜片720、下膜片721、设置于上膜片720和下膜片721中间的垫片722、用于连接上膜片720和下膜片721的铆钉723。上膜片720和下膜片721中间均开设有供铆钉723穿设固定的固定孔724，上膜片720和下膜片721的外周均等角度间隔设置有多个叶片725，叶片725上开设有连接孔726。上膜片720和下膜片721通过垫片722隔开，铆钉723穿设在上膜片720和下膜片721中部的固定孔724，并穿过垫片722，将上膜片720、垫片722和下膜片721三者压紧固定。

轴系组件73包括外圈730、设置于外圈730内侧的内圈731、设置于外圈730和内圈731之间的保持架732与钢球733；外圈730包括外上圈738和连接于外上圈738下部的外下圈739；内圈731和外圈730与钢球733的接触面均呈V形。外上圈738和外下圈739通过螺钉连接。内圈731的外周壁与钢球733的接触面呈V形，形成内V形轨道；外上圈738和外下圈739的内周壁与钢球733的接触面呈V形，形成外V形轨道，内V形轨道和外V形轨道形成密闭的圆周导向空腔737，钢球733填充于圆周导向空腔737内，保持架732设置于圆周导向空腔737内用于将钢球733隔开。轴系轨道采用V面形式，外圈730为上下剖分式，较常规带滚道轴承的工艺性更佳，便于制造安装，且能获得高几何精度和装配精度。

内圈731内周连接有第一法兰734，第一法兰734与上膜片720上的连接孔726通过螺钉连接；联轴套74外周连接有第二法兰735，第二法兰735与下膜片721上的连接孔726通过螺钉连接。采用双膜片柔性连接，可避免将伺服电机75转子自身偏摆和装配不同心引起的弯矩传递至轴系，从而保证轴系精度。双膜片切向刚度大，使轴系获得纯扭矩输入，载物台71旋转精度高。

轴系组件73中外上圈738、外下圈739和内圈73135材质选用GCr15SiMn轴承钢，淬火后表面硬度达58-62HRC，轨道面相对于轴线的圆跳动公差需小于5μm，装配时根据实测值保证轴系内外圈730及钢球733之间预留5μm左右过盈量。

上膜片720和下膜片721的厚度均为0.2-0.3mm，材质为不锈钢。

联轴套74设置于伺服电机75上方，与伺服电机75的输出轴通过键连接传动。伺服电机75选用绝对值型。轴系组件73设置于联轴套74上方，膜片组72配合设置于联轴套74和轴系组件73之间，内圈731与上膜片720连接，联轴套74与下膜片721连接。载物台71设置于支架76顶端，载物台71底部连接有定位圆柱710，定位圆柱710用于配合插设在内圈731中部开设的定位内孔736中。

支架76通过螺钉固定连接在底座77上，外圈730通过螺钉固定连接在支架76上；载物台71与通过螺钉固定连接在外圈730上。

本发明的具有精密样品检测转台7的CT设备用于对样品进行x射线CT检测成像。

本发明的精密样品检测转台7旋转原理为：伺服电机75通过膜片组72传递扭矩给内圈731，再由内圈731带动载物台71旋转。本发明的精密样品检测转台7精度高、易装配、结构紧凑。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (8)

1.一种具有精密样品检测转台的CT成像设备，其特征在于，包括：基座、设置于所述基座上方的旋转台、设置于所述旋转台上的成像平台及沿轴向嵌入设置在所述旋转台内部圆心处的样品台；

所述成像平台上沿光路方向依次设置有X射线光源、源光栅、分束光栅、供所述样品台的上部伸缩穿出的开孔、分析光栅和探测器；

所述样品台包括升降机构、设置于所述升降机构上的平面调节机构和设置于所述平面调节机构上的精密样品检测转台；

所述精密样品检测转台包括载物台、膜片组、轴系组件、联轴套、伺服电机、支架和底座；

所述膜片组包括上膜片、下膜片、设置于所述上膜片和下膜片中间的垫片、用于连接所述上膜片和下膜片的铆钉；所述上膜片和下膜片中间均开设有供所述铆钉穿设固定的固定孔，所述上膜片和下膜片的外周均等角度间隔设置有多个叶片，所述叶片上开设有连接孔；

所述轴系组件包括外圈、设置于所述外圈内侧的内圈、设置于所述外圈和内圈之间的保持架与钢球；

所述轴系组件设置于所述联轴套上方，所述膜片组配合设置于所述联轴套和轴系组件之间，所述内圈与所述上膜片连接，所述联轴套与所述下膜片连接。

2.根据权利要求1所述的具有精密样品检测转台的CT成像设备，其特征在于，所述支架设置于所述底座上，所述支架上端开设有上端孔，所述支架中部开设有与所述上端孔连通的中心孔，所述伺服电机配合设置于所述中心孔内，所述轴系组件配合设置在所述上端孔上。

3.根据权利要求2所述的具有精密样品检测转台的CT成像设备，其特征在于，所述外圈包括外上圈和连接于所述外上圈下部的外下圈。

4.根据权利要求3所述的具有精密样品检测转台的CT成像设备，其特征在于，所述内圈和外圈与所述钢球的接触面均呈V形，内圈的外周壁与钢球的接触面呈V形，形成内V形轨道；外上圈和外下圈的内周壁与钢球的接触面呈V形，形成外V形轨道，所述内V形轨道和外V形轨道形成密闭的圆周导向空腔，所述钢球填充于所述圆周导向空腔内，所述保持架设置于所述圆周导向空腔内用于将所述钢球隔开。

5.根据权利要求1所述的具有精密样品检测转台的CT成像设备，其特征在于，所述联轴套设置于所述伺服电机上方，与所述伺服电机的输出轴配合传动连接。

6.根据权利要求2所述的具有精密样品检测转台的CT成像设备，其特征在于，所述载物台设置于所述支架顶端，所述载物台底部连接有定位圆柱，所述定位圆柱用于配合插设在所述内圈中部开设的定位内孔中。

7.根据权利要求1所述的具有精密样品检测转台的CT成像设备，其特征在于，所述分束光栅下端设置有微位移步进机构，所述微位移步进机构包括柔性铰链机构和压电陶瓷推动机构。

8.根据权利要求1所述的具有精密样品检测转台的CT成像设备，其特征在于，所述的源光栅、分束光栅和分析光栅均为弧形状，其圆心均位于所述X射线光源处。