CN114280086A - 一种ct成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CT成像装置，包括屏蔽机柜、多轴运动平台、射线源组件、探测组件、载物平台、X射线遮蔽板，所述多轴运动平台、射线源组件、探测组件、载物平台、X射线遮蔽板均位于屏蔽机柜内，所述多轴运动平台包括基座，所述射线源组件、探测组件均沿待测件长度方向滑动设于基座上，所述射线源组件包括多个射线源，所述探测组件包括多个探测器。本发明中，通过载物平台对待测件旋转固定并配合射线源组件和所述探测组件沿待测件长度方向同步移动可满足待测件不同断层的半圆周或整圆周等分扫描检测，提高了测量精度。

Description

一种CT成像装置

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，更具体涉及一种CT成像装置。

背景技术

核燃料封装在数米长、不大于10mm粗的细长圆柱体包壳管中，封装后核燃料的包壳管加工精度、核材料形态及分布、核材料孔隙率、核材料与包壳的间隙和渗透、包壳端部密封等参数都会直接影响燃料的性能。工业CT不仅可以在无损条件下以图像形式直观地、清晰地显示物体内部细节的结构关系及缺陷状况，而且可实现物体内外部几何尺寸的高精度无损测量。与其它检测与测量方法相比，工业CT不仅能测得工件外部复杂的几何形状参数，还能在不破坏工件结构的情况下检测内部结构缺陷，测量内部结构的几何形状参数。

现有专利公告号为CN 109953768 A的专利文件公开了一种多源多探测器结合的CT系统，包括：多套辐射成像装置、数据处理单元、控制单元、旋转机架、扫描床；其中，每套辐射成像装置包括一个探测器和一个对应的X射线源，所述多套辐射成像装置中至少两套的探测器为不同种类的探测器。通过基于不同探测器的多种辐射成像装置组合为一个多源多探测器的CT系统，能够实现更精准的成像，提升CT成像综合性能，实现如互相校准、散射校正、去除伪影、系统图像优化设计等；同时通过控制不同辐射成像装置的配置和扫描方式，可用于不同需求的CT成像，结合不同类型探测器的辐射成像技术，实现大容积、多能量、多源精准超快CT成像。

但其无法满足核燃料棒的检测需求，首先采用立式旋转方式难以实现细长棒材的装卡和高精度检测，其次，对整个核燃料棒进行高精度检测耗时长，效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，如何提高细长棒材的高精度检测精度和效率。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种CT成像装置，包括屏蔽机柜、多轴运动平台、射线源组件、探测组件、载物平台、X射线遮蔽板，所述多轴运动平台、射线源组件、探测组件、载物平台、X射线遮蔽板均位于屏蔽机柜内，所述多轴运动平台包括基座，所述射线源组件、探测组件均沿待测件长度方向滑动设于基座上，所述射线源组件包括多个射线源，所述探测组件包括多个探测器，所述待测件转动固定在所述载物平台上，所述载物平台可调的设于所述射线源组件和所述探测组件之间，多个所述射线源点和多个探测器中心点以及待测件的旋转轴线均位于同一平面内，所述X射线遮蔽板设于探测组件中相邻两个探测器之间，所述多轴运动平台带动所述射线源组件和所述探测组件沿待测件长度方向同步移动对待测件进行X射线无损检测。

通过多个射线源和探测器的设置，在不增加总体结构尺寸的基础上，降低了射线源组件和探测组件移动的行程，并且每个对应的射线源和探测器对每个节距内的工件进行成像，减少了测量时间，提高了测量效率，通过载物平台可调的设置，使得成像的放大倍数可调，通过将X射线遮蔽板设置在探测组件中相邻两个探测器之间，在不影响放大倍数的前提下，消除了相邻的探测器的成像干扰，通过载物平台对待测件旋转固定并配合射线源组件和所述探测组件沿待测件长度方向同步移动可满足待测件不同断层的半圆周或整圆周等分扫描检测。

作为优选的技术方案，所述射线源组件包括第一射线源、第二射线源、第三射线源，所述第一射线源、第二射线源、第三射线源沿待测件长度方向依次线性排布，通过多个射线源的线性排布降低了射线源整体移动行程，降低了测量时间。

作为优选的技术方案，所述探测组件包括第一探测器、第二探测器、第三探测器，所述第一探测器、第二探测器、第三探测器沿待测件长度方向依次线性排布并与第一射线源、第二射线源、第三射线源一一对应，通过多个探测器与射线源的对应设置，使得射线源的射线投影在对应的探测器上，提高了成像效果。

作为优选的技术方案，所述第一射线源、第二射线源、第三射线源源靶前设有与探测组件相适配的光阑，通过加装的光阑使射线源发出矩形发散X射线，X射线正好投影在探测器上，基于放大倍数可调的基础上，消除相邻的射线源之间的成像干扰问题。

作为优选的技术方案，所述载物平台可沿两个相互垂直的平面内运动，沿待测件长度方向运动能够使载物平台从屏蔽机柜中拉出，沿与待测件长度方向的正交方向运动能够调整载物平台与射线源组件之间的距离从而调整成像放大比。

作为优选的技术方案，所述载物平台包括第一滑座和第二滑座，所述第一滑座沿待测件长度方向的正交方向滑动连接在基座顶端，所述第二滑座沿待测件长度方向滑动连接在第一滑座顶端，所述第二滑座顶部固定有旋转机构，所述待测件转动固定在旋转机构之间，所述旋转机构带动待检测件以其轴线为转轴转动，通过使待测件转动并配合射线源组件和所述探测组件沿待测件长度方向同步移动可满足待测件不同断层的半圆周或整圆周等分扫描检测。

作为优选的技术方案，所述第二滑座顶端固定有专用支撑块且专用支撑块顶端与待测件转动配合，通过专用支撑块的设置，可防止细长型的待测件在测量过程中发生变形。

作为优选的技术方案，所述射线源组件还包括第一高压电源、第二高压电源、第三高压电源，所述第一高压电源、第二高压电源、第三高压电源分别通过高压电缆与第一射线源、第二射线源、第三射线源连接，通过多个射线源的设置，在整体降低了移动距离的基础上，防止电缆移动距离过长发生变形或与其他设备发生干涉，防止了配套工件发生损坏。

作为优选的技术方案，所述屏蔽机柜内设有第一电气室、第二电气室、隔振支腿，所述基座通过多个隔振支腿与屏蔽机柜固定连接，通过隔振支腿的设置，提高了隔振性能，进而提高了整体检测效果。

作为优选的技术方案，所述多轴运动平台包括射线源移动平台、探测器移动平台，所述射线源组件固定连接在射线源移动平台顶端，所述探测组件固定连接在探测器移动平台顶端。

本发明的优点在于：

(1)本发明中，通过多个射线源和探测器的设置，在不增加总体结构尺寸的基础上，降低了射线源组件和探测组件移动的行程，并且每个对应的射线源和探测器对每个节距内的工件进行成像，减少了测量时间，提高了测量效率，通过载物平台可调的设置，使得成像的放大倍数可调，通过将X射线遮蔽板设置在探测组件中相邻两个探测器之间，在不影响放大倍数的前提下，消除了相邻的探测器的成像干扰，通过载物平台对待测件旋转固定并配合射线源组件和所述探测组件沿待测件长度方向同步移动可满足待测件不同断层的半圆周或整圆周等分扫描检测，提高了测量精度。

(2)本发明中，通过加装的光阑使射线源发出矩形发散X射线，X射线正好投影在探测器上，基于放大倍数可调的基础上，消除相邻的射线源之间的成像干扰问题，进一步提高了测量精度。

(3)本发明中，通过多个射线源的设置，在整体降低了移动距离的基础上，防止电缆移动距离过长发生变形或与其他设备发生干涉，防止了配套工件发生损坏。

(4)本发明中，通过隔振支腿的设置，提高了隔振性能，进而提高了整体检测效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种CT成像装置的内部结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种CT成像装置的多轴运动平台结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种CT成像装置屏蔽机柜的电气连接示意图；

图4为本发明实施例提供的一种CT成像装置的俯视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种CT成像装置的电路原理框图；

附图标号：

1、屏蔽机柜；11、第一电气室；12、第二电气室；13、隔振支腿；2、多轴运动平台；21、基座；22、射线源移动平台；23、探测器移动平台；3、射线源组件；31、第一射线源；32、第二射线源；33、第三射线源；34、第一高压电源；35、第二高压电源；36、第三高压电源；4、探测组件；41、第一探测器；42、第二探测器；43、第三探测器；5、载物平台；51、第一滑座；52、第二滑座；53、旋转机构；54、专用支撑块；6、X射线遮蔽板；7、光阑。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例待测件以细长型棒材为例，在材料上，本实施例中选择高热稳定花岗岩构建支撑结构，热熔比远远低于不锈钢等常规材料，升温速度慢极大消除外界温度变化，保证CT扫描精度；其次，具有高刚性，各轴不会形变，保持精度持久不变；具有高耐磨损性，不会损失系统精度；自重大，外部振动不会传到设备内部，确保CT结果不受外部环境影响。

参阅图1，一种CT成像装置，包括：屏蔽机柜1、多轴运动平台2、射线源组件3、探测组件4、载物平台5、X射线遮蔽板6、光阑7、控制器(显控系统)；参阅图5，多轴运动平台2、射线源组件3、探测组件4、载物平台5均与控制器通信连接，多轴运动平台2通过运动控制系统与控制器连接，射线源组件3通过射线源控制系统与控制器连接，探测组件4通过交换机与控制器通信连接，多轴运动平台2、射线源组件3、探测组件4、载物平台5、X射线遮蔽板6、光阑7均位于屏蔽机柜1内，射线源组件3、探测组件4均沿待测件长度方向滑动设于多轴运动平台2上，待测件转动固定在载物平台5上，载物平台5可沿两个相互垂直的平面内运动，载物平台5沿待测件长度方向运动能够使载物平台5从屏蔽机柜1中拉出，沿与待测件长度方向的正交方向运动能够调整载物平台5与射线源组件3之间的距离从而调整成像放大比，探测组件4的多个射线源点和多个探测器中心点以及待测件的旋转轴线均位于同一平面内，X射线遮蔽板6固定在探测组件4靠近待测件的一侧，射线源组件3源靶前设有与探测组件4相适配的光阑7，需要说明的是，常规射线源发出圆形锥束X射线，探测器的形状为长方形，因此多源多探测同步检测技术会使不同的射线源探测成像系统带来串扰，引入测量误差，通过加装的光阑7使射线源发出矩形发散X射线，X射线正好投影在探测器上，基于放大倍数可调的基础上，消除了相邻的射线源之间的成像干扰问题，需要对放大倍数进一步调节时，在探测组件4靠近待测件的一端固定X射线遮蔽板6，X射线遮蔽板6进一步防止成像干扰，控制器控制多轴运动平台2带动射线源组件3和探测组件4沿待测件长度方向同步移动，待检件在载物平台5上转动，对待测件进行X射线无损检测，可满足待测件不同断层的半圆周或整圆周等分扫描检测。

参阅图1，多轴运动平台2包括射线源移动平台22、探测器移动平台23，射线源组件3固定连接在射线源移动平台22顶端，探测组件4固定连接在探测器移动平台23顶端，控制器控制射线源移动平台22和探测器移动平台23同步移动，从而控制射线源组件3和探测组件4同步移动。

参阅图2、图4，射线源组件3包括多个射线源以及为射线源供电的高压电源，优选的，本实施例中以三个射线源为例，射线源组件3包括第一射线源31、第二射线源32、第三射线源33、第一高压电源34、第二高压电源35、第三高压电源36；第一高压电源34、第二高压电源35、第三高压电源36分别通过高压电缆与第一射线源31、第二射线源32、第三射线源33连接，第一射线源31、第二射线源32、第三射线源33沿待测件长度方向依次线性排布，第一高压电源34、第二高压电源35、第三高压电源36沿待测件长度方向依次线性排布。

参阅图2、图4，探测组件4包括多个探测器，优选的，本实施例中以三个射线源为例，探测组件4包括第一探测器41、第二探测器42、第三探测器43，第一探测器41、第二探测器42、第三探测器43沿待测件长度方向依次线性排布并与第一射线源31、第二射线源32、第三射线源33一一对应，第一射线源31、第二射线源32、第三射线源33的投影分别分布在第一探测器41、第二探测器42、第三探测器43上，提高了成像效果，X射线遮蔽板6固定连接在两个相邻的探测器之间。

参阅图2，载物平台5包括第一滑座51和第二滑座52，第一滑座51沿待测件长度方向的正交方向滑动连接在基座21顶端，第二滑座52沿待测件长度方向滑动连接在第一滑座51顶端，第二滑座52顶部固定有旋转机构53和专用支撑块54，待测件装卡在旋转机构53上，旋转机构53带动待检测件以其轴线为转轴转动，第二滑座52顶端固定有专用支撑块54且专用支撑块54顶端与待测件转动配合，专用支撑块54可防止细长型的待测件在测量过程中发生变形。

参阅图3，屏蔽机柜1内设有第一电气室11、第二电气室12、隔振支腿13，基座21通过四个隔振支腿13与屏蔽机柜1固定连接，四个隔振支腿13分别布置在屏蔽机柜1内壁四角，需要说明的是，隔振支腿13的数量不限于四个，根据装置整体的稳定性确定，通过隔振支腿13的设置，提高了隔振性能，进而提高了整体检测效果。

工作原理：将待检测件装卡在旋转机构53上，通过调整第一滑座51和第二滑座52将待检测件移动至屏蔽机柜1内，显控系统控制旋转机构53旋转，并控制射线源组件3、探测组件4沿着待检测件的长度方向同步直线运动，对待测件进行X射线无损检测，可满足待测件不同断层的半圆周或整圆周等分扫描检测，通过多个射线源和探测器在不增加总体结构尺寸的基础上，降低了射线源组件3和探测组件4移动的行程，并且每个对应的射线源和探测器对每个节距内的待检测件进行成像，减少了测量时间，提高了测量效率，移动载物平台5，可调节成像的放大倍数，通过将X射线遮蔽板6设置在探测组件4中相邻两个探测器之间，在不影响放大倍数的前提下，消除了相邻的探测器的成像干扰。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种CT成像装置，其特征在于，包括屏蔽机柜(1)、多轴运动平台(2)、射线源组件(3)、探测组件(4)、载物平台(5)、X射线遮蔽板(6)，所述多轴运动平台(2)、射线源组件(3)、探测组件(4)、载物平台(5)、X射线遮蔽板(6)均位于屏蔽机柜(1)内，所述多轴运动平台(2)包括基座(21)，所述射线源组件(3)、探测组件(4)均沿待测件长度方向滑动设于基座(21)上，所述射线源组件(3)包括多个射线源，所述探测组件(4)包括多个探测器，所述待测件转动固定在所述载物平台(5)上，所述载物平台(5)可调的设于所述射线源组件(3)和所述探测组件(4)之间，多个所述射线源点和多个探测器中心点以及待测件的旋转轴线均位于同一平面内，所述X射线遮蔽板(6)设于探测组件(4)中相邻两个探测器之间，所述多轴运动平台(2)带动所述射线源组件(3)和所述探测组件(4)沿待测件长度方向同步移动对待测件进行X射线无损检测。

2.根据权利要求1所述的一种CT成像装置，其特征在于，所述射线源组件(3)包括第一射线源(31)、第二射线源(32)、第三射线源(33)，所述第一射线源(31)、第二射线源(32)、第三射线源(33)沿待测件长度方向依次线性排布。

3.根据权利要求2所述的一种CT成像装置，其特征在于，所述探测组件(4)包括第一探测器(41)、第二探测器(42)、第三探测器(43)，所述第一探测器(41)、第二探测器(42)、第三探测器(43)沿待测件长度方向依次线性排布并与第一射线源(31)、第二射线源(32)、第三射线源(33)一一对应。

4.根据权利要求2所述的一种CT成像装置，其特征在于，所述第一射线源(31)、第二射线源(32)、第三射线源(33)源靶前设有与探测组件(4)相适配的光阑(7)。

5.根据权利要求1所述的一种CT成像装置，其特征在于，所述载物平台(5)可沿两个相互垂直的平面内运动，沿待测件长度方向运动能够使载物平台(5)从屏蔽机柜(1)中拉出，沿与待测件长度方向的正交方向运动能够调整载物平台(5)与射线源组件(3)之间的距离从而调整成像放大比。

6.根据权利要求5所述的一种CT成像装置，其特征在于，所述载物平台(5)包括第一滑座(51)和第二滑座(52)，所述第一滑座(51)沿待测件长度方向的正交方向滑动连接在基座(21)顶端，所述第二滑座(52)沿待测件长度方向滑动连接在第一滑座(51)顶端，所述第二滑座(52)顶部固定有旋转机构(53)，所述待测件转动固定在旋转机构(53)之间，所述旋转机构(53)带动待检测件以其轴线为转轴转动。

7.根据权利要求6所述的一种CT成像装置，其特征在于，所述第二滑座(52)顶端固定有专用支撑块(54)且专用支撑块(54)顶端与待测件转动配合。

8.根据权利要求2所述的一种CT成像装置，其特征在于，所述射线源组件(3)还包括第一高压电源(34)、第二高压电源(35)、第三高压电源(36)，所述第一高压电源(34)、第二高压电源(35)、第三高压电源(36)分别通过高压电缆与第一射线源(31)、第二射线源(32)、第三射线源(33)连接。

9.根据权利要求1所述的一种CT成像装置，其特征在于，所述屏蔽机柜(1)内设有第一电气室(11)、第二电气室(12)、隔振支腿(13)，所述基座(21)通过多个隔振支腿(13)与屏蔽机柜(1)固定连接。

10.根据权利要求1所述的一种CT成像装置，其特征在于，所述多轴运动平台(2)包括射线源移动平台(22)、探测器移动平台(23)，所述射线源组件(3)固定连接在射线源移动平台(22)顶端，所述探测组件(4)固定连接在探测器移动平台(23)顶端。

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