CN110715945B - 一种用于微焦点x射线工业ct的载物夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于微焦点X射线工业CT的载物夹具，包括承重支柱、多角度旋转载台、用于夹持大规格样品的样品夹持组件、以及用于放置微小样品的样品支撑组件；多角度旋转载台安装在承重支柱上，样品支撑组件安装在多角度旋转载台上；多角度旋转载台包括上载台、下载台、旋转轴和高度调节螺栓，上载台和下载台一侧通过旋转轴连接组成合页式结构，高度调节螺栓活动穿设在下载台另一侧并顶着上载台，通过旋转高度调节螺栓顶起或放下上载台；样品夹持组件安装在上载台上。本夹具可同时实现大规格样品和微小尺寸样品多角度检测，可防止样品在旋转过程中发生晃动；可减少更换样品时的装夹时间，适应多角度检测要求，提升检测效率和检测质量。

Description

一种用于微焦点X射线工业CT的载物夹具
技术领域
本发明涉及锂电池无损检测技术领领域，尤其涉及一种用于微焦点X射线工业CT的载物夹具。
背景技术
锂电池广泛应用于电动汽车、储能系统、手机、笔记本电脑、电动工具等领域，为了满足市场日益增长需求，企业加大了对高能量密度高功率电池研发力度，与此同时，也增加了电池安全隐患。一些电池内部小微结构缺陷，比如气孔、夹杂、极片裂纹等，在产品生产及检测并未被发现，在锂电池被使用一段时间后，这些细微缺陷逐渐扩大化，最终上升为影响电池性能及安全性主要因素。比如：焊接不牢固，造成电池经过一段时间机械振动后，接触电阻陡然变大，以及电池封焊位置气孔数量多、体积大，造成电池使用一段时间后出现漏液。
微焦点X射线工业CT三维透视系统亦即微米级高分辨率X射线CT(ComputedTomography)技术，主要是通过扫描工件或零部件得到断层投影值，然后通过图像重构算法重建出断层图像。该系统工作原理是，被测样品19牢固置于样品载台(三抓卡盘)上，X射线发射管18和X射线接收器20分别置于被测样品19的前方和后方。系统工作时，发射管发出X射线束21，穿透样品，并最终到达X射线接收器20。测试过程载台及其上面的被测样品按设定时间频率水平旋转，在旋转过程样品应防止抖动，当样品完成360°旋转，试验结束，其工作原理如图1所示。由于X射线CT技术具有直观、准确、无损伤等特点，X射线CT技术逐渐被深入应用到锂电池测试与分析领域，其能够无损测量电池内部结构，透视电池壳盖焊接形貌，统计焊接气孔量、气孔体积大小及气孔分布，检查电池内部各零部件结构装配性等。
然而，随着人们对电池安全和可靠性提出更高的要求，对X射线CT空间分别能力提出更高要求，例如：要求能够检出电池壳盖焊缝中小至几个微米的气孔。微焦点X射线工业CT三维透视系统本身具备微米甚至亚微米的空间分辨能力，与此同时，它对样品大小形状及样品在载台上的装载角度也提出更为苛刻的要求。
首先，电池包含各种尺寸形状，如方形电池、圆柱电池、软包电池，电池零部件包含各种形状和材质密度不一的情况，如极耳、极柱、塑胶件、安全阀、铜箔、铝箔、正极片、负极片。形状各异样品增加装载难度，当样品装载不牢固时易引起样品测试过程抖动，形成运动伪影而影响CT图片清晰准确度。形状各异样品也容易引入干扰，比如想重点透视观察壳盖下方的极片形貌，并确认极片是否存在被激光焊烧伤的迹象，但X射线透射到壳盖下方的极片时，不可避免的引入铜极耳和铜极柱等高密度材料的干扰，使生成的CT图片产生金属伪影而不能完全表征目标极片是否存在烧伤迹象。
其次，一个合适的样品放置角度能够让强度均匀射线透过被检样品(或样品重点透视部位)，也能合理规避遮挡物对重点透视部位的干扰，降低伪影对CT成像质量的影响。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种用于微焦点X射线工业CT的载物夹具。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种用于微焦点X射线工业CT的载物夹具，包括承重支柱、多角度旋转载台、用于夹持大规格样品的样品夹持组件、以及用于放置微小样品的样品支撑组件；所述多角度旋转载台安装在所述承重支柱上，所述样品支撑组件安装在所述多角度旋转载台上；所述多角度旋转载台包括上载台、下载台、旋转轴和高度调节螺栓，所述上载台和所述下载台一侧通过所述旋转轴连接组成合页式结构，所述高度调节螺栓活动穿设在所述下载台另一侧并顶着所述上载台，通过旋转所述高度调节螺栓顶起或放下所述上载台；所述样品夹持组件安装在所述上载台上。
本装置可同时实现大规格样品和微小尺寸样品进行多角度检测；上载台与下载台的合页式结构，可实现上载台不同角度旋转；高度调节螺栓的控制，可实现上载台角度调节控制，可获得不同的倾斜角度。
所述样品夹持组件包括固定支撑板、压紧板、螺栓调节夹紧机构和支撑块；所述螺栓调节夹紧机构包括调节夹紧螺栓和压板，所述固定支撑板呈L型结构并安装在所述上载台，所述压紧板固定在所述压板的一端，所述调节夹紧螺栓固定在所述压板的另一端，所述调节夹紧螺栓通过所述支撑块固定在所述上载台上；大规格样品夹持在所述固定支撑板侧壁与所述压紧板之间，通过旋转所述调节夹紧螺栓使所述压紧板顺利推出或缩回，实现所述压紧板夹持或松开夹持大规格样品。压紧板与L型固定支撑板的配合，用于夹紧大规格样品；螺栓调节夹紧机构，适用于固定不同规格的样品。
所述上载台设有凹槽，所述压紧板位于所述凹槽内并沿其滑动。凹槽的设置，可使压紧板在其上滑动，实现两侧定位功能，防止压紧板滑行过程出现倾斜，避免夹持过程出现倾斜和抖动。
所述下载台中间设有第一圆孔，所述上载台与所述固定支撑板均开设有与所述第一圆孔位置相对的定位孔；所述承重支柱上端内部为空管结构，两侧开有竖向设置的方槽；所述样品支撑组件包括圆柱型载物台、推块、高度调节旋钮和定位支撑板；所述定位支撑板中部开设有第二圆孔，所述定位支撑板通过第二圆孔套设在所述承重支柱外周并用螺栓固定；所述高度调节旋钮连接有带螺纹的螺杆，所述螺杆穿设在所述定位支撑板的一端；所述圆柱型载物台位于所述空管结构内，其上端为用于放置样品的圆管，其下端为带螺纹的圆柱，所述圆柱以螺纹连接的方式固定在所述推块上；所述推块放置在所述方槽内且可沿其上下滑行，所述推块的一端与所述高度调节旋钮的螺杆的自由端连接并由螺杆控制推动所述推块升起或下降，从而将所述圆柱型载物台推出所述固定支撑板以外或者将所述圆柱型载物台缩回所述承重支柱的空管结构内；所述推块的另一端按设有拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的另一端固定在所述定位支撑板的另一端上，所述高度调节旋钮与所述拉伸弹簧分别位于所述定位支撑板的两侧。通过调节高度调节旋钮，推动推块一侧，使推块上升，将圆柱型载物台推出；当高度调节旋钮向下调节时，拉伸弹簧拉伸使推块向下滑动，进而实现圆柱型载物台下降动作，以避让大样品检测；用螺栓固定定位支撑板，可防止其发生旋转。
与现有技术对比，本发明的优点在于：本夹具可同时实现大规格样品和微小尺寸样品多角度检测，可防止样品在旋转过程中发生晃动/抖动/振动等现象；可满足样品尺寸和形状在一定范围内变化，市场实用性较高；操作方便，可减少更换样品时的装夹时间，适应多角度检测要求，提升检测效率和检测质量；结构简单，成本低廉，易于在行业内推广。
附图说明
图1为现有测试平台测试的工作原理；
图2为本发明实施例的主视图；
图3为本发明实施例的结构示意图之一；
图4为本发明实施例的侧视图；
图5为本发明实施例的结构示意图之二；
图6为本发明实施例另一个视角的结构示意图；
图7为本发明实施例夹持大规格电池的结构示意图之一；
图8为本发明实施例夹持大规格电池的结构示意图之二；
图9为本发明实施例夹持大规格电池的主视图；
图10为本发明实施例夹持大规格电池的结构示意图之三；
图11为本发明实施例夹持微小样品的主视图；
图12为本发明实施例夹持微小样品的结构示意图之一；
图13为本发明实施例夹持微小样品的结构示意图之二；
图14为本发明实施例夹持微小样品的后视图；
图15为本发明实施例夹持微小样品的侧视图；
图16为本发明实施例夹持微小样品另一个视角的结构示意图。
图中附图标记含义：1、承重支柱；2、下载台；3、上载台；4、旋转轴；5、高度调节螺栓；6、固定支撑板；7、压紧板；8、压板；9、调节夹紧螺栓；10、支撑块；11、方槽；12、圆柱型载物台；13、推块；14、高度调节旋钮；15、定位支撑板；16、拉伸弹簧；17、微小样品；18、X射线发射管；19、被测样品；20、X射线接收器；21、X射线束。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例
参阅图1至图16，为一种用于微焦点X射线工业CT的载物夹具，包括承重支柱1、多角度旋转载台、用于夹持大规格样品的样品夹持组件、以及用于放置微小样品17的样品支撑组件；多角度旋转载台安装在承重支柱1上，样品支撑组件安装在多角度旋转载台上；多角度旋转载台包括上载台3、下载台2、旋转轴4和高度调节螺栓5，上载台3和下载台2一侧通过旋转轴4连接组成合页式结构，高度调节螺栓5活动穿设在下载台2另一侧并顶着上载台3，通过旋转高度调节螺栓5顶起或放下上载台3；样品夹持组件安装在上载台3上。
本装置可同时实现大规格样品和微小尺寸样品进行多角度检测；上载台3与下载台2的合页式结构，可实现上载台3不同角度旋转；高度调节螺栓5的控制，可实现上载台3角度调节控制，可获得不同的倾斜角度。
样品夹持组件包括固定支撑板6、压紧板7、螺栓调节夹紧机构和支撑块10；螺栓调节夹紧机构包括调节夹紧螺栓9和压板8，固定支撑板6呈L型结构并安装在上载台3，压紧板7固定在压板8的一端，调节夹紧螺栓9固定在压板8的另一端，调节夹紧螺栓9通过支撑块10固定在上载台3上；大规格样品夹持在固定支撑板6侧壁与压紧板7之间，通过旋转调节夹紧螺栓9使压紧板7顺利推出或缩回，实现压紧板7夹持或松开夹持大规格样品。压紧板7与L型固定支撑板6的配合，用于夹紧大规格样品；螺栓调节夹紧机构，适用于固定不同规格的样品。
上载台3设有凹槽，压紧板7位于凹槽内并沿其滑动。凹槽的设置，可使压紧板7在其上滑动，实现两侧定位功能，防止压紧板7滑行过程出现倾斜，避免夹持过程出现倾斜和抖动。
下载台2中间设有第一圆孔，上载台3与固定支撑板6均开设有与第一圆孔位置相对的定位孔；承重支柱1上端内部为空管结构，两侧开有竖向设置的方槽11；样品支撑组件包括圆柱型载物台12、推块13、高度调节旋钮14和定位支撑板15；定位支撑板15中部开设有第二圆孔，定位支撑板15通过第二圆孔套设在承重支柱1外周并用螺栓固定；高度调节旋钮14连接有带螺纹的螺杆，螺杆穿设在定位支撑板15的一端；圆柱型载物台12位于空管结构内，其上端为用于放置样品的圆管，其下端为带螺纹的圆柱，圆柱以螺纹连接的方式固定在推块13上；推块13放置在方槽11内且可沿其上下滑行，推块13的一端与高度调节旋钮14的螺杆的自由端连接并由螺杆控制推动推块13升起或下降，从而将圆柱型载物台12推出固定支撑板6以外或者将圆柱型载物台12缩回承重支柱1的空管结构内；推块13的另一端按设有拉伸弹簧16，拉伸弹簧16的另一端固定在定位支撑板15的另一端上，高度调节旋钮14与拉伸弹簧16分别位于定位支撑板15的两侧。通过调节高度调节旋钮14，推动推块13一侧，使推块13上升，将圆柱型载物台12推出；当高度调节旋钮14向下调节时，拉伸弹簧16拉伸使推块13向下滑动，进而实现圆柱型载物台12下降动作，以避让大样品检测；用螺栓固定定位支撑板15，可防止其发生旋转，可顺利实现圆柱型载物台12升降动作，满足微小样品17的检测要求。
本实施例圆柱型载物台12采用特殊有机材料制成，该有机材料的密度非常小且具有一定的硬度，圆柱型载物台12的上端圆管升起后的高度高于上载台3的样品夹持组件。
本实施例的应用：
1、大规格样品的夹持
将本夹具的承重支柱1固定于微焦点X射线工业CT三维透视系统的三抓卡盘，拧松样品夹持组件的螺栓，使固定支撑板6和压紧板7分离，将电池竖直放置与夹紧组件中间，拧紧螺栓，使电池被固定在上载台3上。通过调节下载台2的高度调节螺栓5，调整样品的倾斜角度，获得X射线束21穿透样品的最佳角度，即可实施测试。拧松上载台3螺栓调节夹紧机构的调节夹紧螺栓9，即可取下测试完成的样品。
2、小微样品的固定
调节下载台2的高度调节螺栓5，使上下载台2紧密贴合。拧松上载台3的调节夹紧螺栓9，使得露出下载台2的圆孔。调节承重支柱1一旁的高度调节旋钮14，使圆柱型载物台12的上端圆管从下载台2的圆孔中，被推出来。将尺寸裁切好的微小电极片样品投入圆管中，调节样品角度，即可实施测试。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (2)

1.一种用于微焦点X射线工业CT的载物夹具，其特征在于：包括承重支柱、多角度旋转载台、用于夹持大规格样品的样品夹持组件、以及用于放置微小样品的样品支撑组件；所述多角度旋转载台安装在所述承重支柱上，所述样品支撑组件安装在所述多角度旋转载台上；所述多角度旋转载台包括上载台、下载台、旋转轴和高度调节螺栓，所述上载台和所述下载台一侧通过所述旋转轴连接组成合页式结构，所述高度调节螺栓活动穿设在所述下载台另一侧并顶着所述上载台，通过旋转所述高度调节螺栓顶起或放下所述上载台；所述样品夹持组件安装在所述上载台上；所述样品夹持组件包括固定支撑板、压紧板、螺栓调节夹紧机构和支撑块；所述螺栓调节夹紧机构包括调节夹紧螺栓和压板，所述固定支撑板呈L型结构并安装在所述上载台，所述压紧板固定在所述压板的一端，所述调节夹紧螺栓固定在所述压板的另一端，所述调节夹紧螺栓通过所述支撑块固定在所述上载台上；大规格样品夹持在所述固定支撑板侧壁与所述压紧板之间，通过旋转所述调节夹紧螺栓使所述压紧板顺利推出或缩回，实现所述压紧板夹持或松开夹持大规格样品；
所述下载台中间设有第一圆孔，所述上载台与所述固定支撑板均开设有与所述第一圆孔位置相对的定位孔；所述承重支柱上端内部为空管结构，两侧开有竖向设置的方槽；所述样品支撑组件包括圆柱型载物台、推块、高度调节旋钮和定位支撑板；所述定位支撑板中部开设有第二圆孔，所述定位支撑板通过第二圆孔套设在所述承重支柱外周并用螺栓固定；所述高度调节旋钮连接有带螺纹的螺杆，所述螺杆穿设在所述定位支撑板的一端；所述圆柱型载物台位于所述空管结构内，其上端为用于放置样品的圆管，其下端为带螺纹的圆柱，所述圆柱以螺纹连接的方式固定在所述推块上；所述推块放置在所述方槽内且可沿其上下滑行，所述推块的一端与所述高度调节旋钮的螺杆的自由端连接并由螺杆控制推动所述推块升起或下降，从而将所述圆柱型载物台推出所述固定支撑板以外或者将所述圆柱型载物台缩回所述承重支柱的空管结构内；所述推块的另一端按设有拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的另一端固定在所述定位支撑板的另一端上，所述高度调节旋钮与所述拉伸弹簧分别位于所述定位支撑板的两侧。
2.根据权利要求1所述的用于微焦点X射线工业CT的载物夹具，其特征在于：所述上载台设有凹槽，所述压紧板位于所述凹槽内并沿其滑动。
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