CN114098787A - 具有焦点追踪功能的准直器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于医疗设备技术领域，具体涉及具有焦点追踪功能的准直器。具有焦点追踪功能的准直器包括电机、联轴器、钨合金轴和编码器；所述钨合金轴的一端通过联轴器与电机连接；所述钨合金轴的另一端与编码器连接，用于测量钨合金轴的旋转角度；所述钨合金轴上设有若干条开缝。本发明节约成本，能通过一根轴实现开缝Z向微调(焦点追踪)，能提高剂量利用率并具有无级调节开缝功能的特点。

Description

具有焦点追踪功能的准直器
技术领域
本发明属于医疗设备技术领域，具体涉及具有焦点追踪功能的准直器。
背景技术
在CT系统中，通过准直器来对X射线进行前校准，使得X射线在探测器上形成不同宽度的扫描层厚度。为了实现对X射线的进行精确地前校准处理，提高剂量利用率，不同CT厂家往往采用各种方式来实现不同开缝的切换。一种采用闸片的形成，通过电机+丝杠+导轨来驱动闸片，然而这种方式成本高，且安装调试过程缓慢，闸片的精度稳定性差。另一种是采用偏心轴结构，通过电机带动两个偏向轴，从而形成不同的开缝。然而这种方式在硬件结构上要求两个偏心轴和两个电机，也存在成本过高的问题。
因此，设计一种节约成本，能提高剂量利用率并具有无级调节开缝功能的具有焦点追踪功能的准直器，就显得十分重要。
例如，申请号为CN201510189622.8的中国专利文献描述的具有Z轴焦点追踪及校正能力的探测器装置及其使用方法，包括X射线发射源、前准直器以及探测器，在前准直器上设有准直孔，在前准直器上还设有可以通过X射线的跟踪孔，跟踪孔以准直孔的对称线对称，跟踪孔与准直孔的侧面相互连通；探测器主要分为理想注意通道区、上参照通道区、下参照通道区以及基准通道区，理想注意通道区接收通过准直孔后的X射线，下参照通道区位于基准通道区的下侧，上、下参照通道区以及基准通道区用于接收通过跟踪孔的X射线。虽然使得Z轴焦点追踪及校正变得更加简单方便，有效降低成本，提高经济效益，但是其缺点在于，无法实现各开缝的无级调节，无法对开缝尺寸进行微调，剂量利用率较低。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中，为实现准直器不同开缝切换，现有采用的方式存在成本高、精度稳定性差和安装调试过程缓慢的问题，提供了一种节约成本，能提高剂量利用率并具有无级调节开缝功能的具有焦点追踪功能的准直器。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
具有焦点追踪功能的准直器，包括电机、联轴器、钨合金轴和编码器；所述钨合金轴的一端通过联轴器与电机连接；所述钨合金轴的另一端与编码器连接，用于测量钨合金轴的旋转角度；所述钨合金轴上设有若干条开缝。
作为优选，还包括电机座和支座；所述联轴器穿过电机座分别与电机和钨合金轴连接；所述钨合金轴的一端穿过支座与编码器连接。
作为优选，所述钨合金轴的两端均设有用于支撑的轴承。
作为优选，所述钨合金轴两端上的轴承分别位于电机座内和支座内。
作为优选，每一条开缝两端的宽度均大于中间部分的宽度；每一条开缝均呈光滑的曲线状。
作为优选，每一条开缝的两端均呈圆弧状。
作为优选，所述钨合金轴上设有3条开缝。
作为优选，各条开缝均包括两条缝隙；同一条开缝的两条缝隙，在所述钨合金轴上的位置相对应。
本发明与现有技术相比，有益效果是：(1)本发明通过单个钨合金轴实现开缝的无级调节，进而提高剂量利用率；(2)本发明中的钨合金轴一端连接电机，另一端连接编码器，形成闭环控制，旋转精度高，且能够实时测量轴的旋转角度，避免了因联轴器的柔性结构导致旋转角度存在偏差；(3)本发明中的钨合金轴采用特殊曲面设计，能够实现开缝Z向位置调节；(4)本发明采用单个电机直接驱动钨合金轴，节约了成本。
附图说明
图1为本发明具有焦点追踪功能的准直器的一种结构示意图；
图2为本发明具有焦点追踪功能的准直器的一种使用示意图；
图3为本发明中钨合金轴的一种截面形状示意图；
图4为本发明中钨合金轴的一种结构示意图；
图5为本发明中钨合金轴上开缝的一种布局示意图；
图6为图5中A部分的一种局部放大图；
图7为本发明具有焦点追踪功能的准直器在焦点Z向追踪时的一种过程示意图；
图8为本发明中钨合金轴进行开缝校正的一种过程示意图；
图9为本发明中控制钨合金轴进行角度旋转的一种流程图；
图10为本发明中实现钨合金轴上的开缝在一定范围内调整的一种示意图。
图中：电机1、联轴器2、电机座3、轴承4、钨合金轴5、支座6、编码器7。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
实施例1：
如图1所示的具有焦点追踪功能的准直器，包括电机1、联轴器3、钨合金轴5和编码器7；所述钨合金轴的一端通过联轴器与电机连接；所述钨合金轴的另一端与编码器连接，用于测量钨合金轴的旋转角度；所述钨合金轴上设有3条开缝。
进一步的，具有焦点追踪功能的准直器还包括电机座3和支座6；所述联轴器穿过电机座分别与电机和钨合金轴连接；所述钨合金轴的一端穿过支座与编码器连接。
进一步的，所述钨合金轴的两端均设有用于支撑的轴承4。
进一步的，所述钨合金轴两端上的轴承分别位于电机座内和支座内。
电机通过联轴器带动钨合金轴旋转，且钨合金轴的两端由轴承支承。钨合金轴的另一端连接编码器，通过编码器能够实时测量钨合金轴的角度。
如图2和图3所示，X射线由焦点产生，X射线经过钨合金轴的开缝后，会在探测器上形成宽度为l的照射区域。其中，钨合金轴与X射线的切点位置形成的尺寸为开缝尺寸x。
同时，为了提高剂量利用率，同时实现无级调节开缝尺寸，钨合金轴的形状设计，通过如下方式来确定：
如图4所示，每一条开缝两端的宽度均大于中间部分的宽度；每一条开缝均呈光滑的曲线状；钨合金轴的开缝采用两侧宽，中间窄的结构，目的是提高计量利用率。
钨合金轴的开缝布局如图5和图6所示，其中D和D’构成开缝D，E和E’构成开缝E，F和F’构成开缝F。且开缝D、E和F的两端均采用圆弧结构设计。轴上的开缝数量不仅限于3条，可根据需要进行数量调整。
各条开缝均包括两条缝隙；同一条开缝的两条缝隙，在所述钨合金轴上的位置相对应。两条缝隙的设计，其目的是，上端的缝隙通过轴旋转小角度微调，可以实现开缝Z向位置的移动，具体见图7和图8；上下端的缝隙通过轴旋转大角度，可以实现开缝一定范围内的调整，具体见图10。
当焦点发生Z向飘移时，如果轴静止不动的话，探测器上的照射区将会发生相应的移动，如图7所示。当焦点向前飘移dy时，在探测器上的照射区前端将会往后移动dl距离。同理，焦点往后偏移时，探测器照射区的后端将向前移动。
因此，能够在探测器上测出焦点飘移的距离dl；根据a＝k×dl关系式，其中k为焦点分别到探测器和钨合金轴的比例，为常数。从而能得到准直器开缝需要校正的距离a。
如图8所示，当轴旋转θ°时，对应的开缝将偏移a距离。因此，根据探测器测得的焦点飘移距离值，可以得到轴相应的旋转方向和旋转角度。通过控制电机来实现开缝位置调整，且轴的另一端设置有编码器，能够实时监测轴的角度。若角度误差较大，则继续控制电机进行补偿，直至轴在精准的位置，如图8所示，从而实现焦点Z向追踪。
同时，每个开缝处均设置有圆弧结构，其目的是为了在不同的转角θ下，始终保持开缝尺寸x不变。
另外，如图9所示，本发明中的电机控制逻辑如下：
通过电机驱动钨合金轴旋转，然后编码器实时反馈钨合金轴的实际角度。根据实际角度值与理论角度值比较，若偏差大于设定值，则计算电机补偿值，并控制电机驱动。若偏差小于等于设定值，则说明钨合金轴已旋转至需要位置。
本发明通过单个钨合金轴实现开缝的无级调节，进而提高剂量利用率；本发明中的钨合金轴一端连接电机，另一端连接编码器，形成闭环控制，旋转精度高，且能够实时测量轴的旋转角度，避免了因联轴器的柔性结构导致旋转角度存在偏差；本发明中的钨合金轴采用特殊曲面设计，能够实现开缝Z向位置调节；本发明采用单个电机直接驱动钨合金轴，节约了成本。
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.具有焦点追踪功能的准直器，其特征在于，包括电机、联轴器、钨合金轴和编码器；所述钨合金轴的一端通过联轴器与电机连接；所述钨合金轴的另一端与编码器连接，用于测量钨合金轴的旋转角度；所述钨合金轴上设有若干条开缝。
2.根据权利要求1所述的具有焦点追踪功能的准直器，其特征在于，还包括电机座和支座；所述联轴器穿过电机座分别与电机和钨合金轴连接；所述钨合金轴的一端穿过支座与编码器连接。
3.根据权利要求1所述的具有焦点追踪功能的准直器，其特征在于，所述钨合金轴的两端均设有用于支撑的轴承。
4.根据权利要求3所述的具有焦点追踪功能的准直器，其特征在于，所述钨合金轴两端上的轴承分别位于电机座内和支座内。
5.根据权利要求1所述的具有焦点追踪功能的准直器，其特征在于，每一条开缝两端的宽度均大于中间部分的宽度；每一条开缝均呈光滑的曲线状。
6.根据权利要求1所述的具有焦点追踪功能的准直器，其特征在于，每一条开缝的两端均呈圆弧状。
7.根据权利要求1-6任一项所述的具有焦点追踪功能的准直器，其特征在于，所述钨合金轴上设有3条开缝。
8.根据权利要求1所述的具有焦点追踪功能的准直器，其特征在于，各条开缝均包括两条缝隙；同一条开缝的两条缝隙，在所述钨合金轴上的位置相对应。
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