CN115825120A - 一种准直装置及食品检测x射线设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及食品质量检测技术领域，尤其涉及一种准直装置及食品检测X射线设备。其中，准直装置用于限定并准直射线管发出的线束，包括前准直器、中准直器和后准直器，前准直器位于射线管的出光口，且前准直器的出口端设置有滤波组件，滤波组件包括滤波片载具，滤波片载具中设置有若干个滤波片，以获得检测所需的能量相同、波长均匀的射线光子；中准直器的第一端与前准直器对接固定，第二端对准被检物，以屏蔽射线、限制射线的射出方向及阻挡散射线；后准直器位于被检物与线阵相机之间，其包括准直器基材，准直器基材上设置有若干个凹槽，各个凹槽以射线管的焦点为中心等距分布，凹槽中设置有滤线栅，以阻挡、过滤、吸收散射线。
Description
技术领域
本发明涉及食品质量检测技术领域，尤其涉及一种准直装置及食品检测X射线设备。
背景技术
随着人们对食品质量要求越来越高，国内外对食品质量控制等级不断提升，市场上对无损检测X射线实时成像检测设备需求日益增加。无损检测X射线实时成像检测设备适用于食品、药品的异物检测，电子元器件、锂电池以及PCB板的质量检测等等，应用非常广泛。
目前市场上的X射线实时成像检测设备主要存在两点缺陷：(1)基于目前的工艺水平X射线管的焦点尺寸必须存在，且根据制造水平的不同，焦点尺寸大小也不同，导致通常情况下X射线光源具有一定的面积，使得利用该光源制得的成像系统在成像过程中产生半影区，图像边缘模糊，清晰度低；(2)在X射线作为激发源的成像系统中，存在散射现象，影响成像质量。这些缺陷导致X射线实时成像检测设备检测精度低、检测精度不稳定、成像不清晰等等，最终产品中的异物不能被全部检出，特别地在食品行业，这些缺陷往往会给厂家带来非常严重的安全隐患、经济损失、质量投诉甚至停产歇业等后果。
发明内容
基于上述问题，本发明的一个目的在于提供一种准直装置，限定并准直X线束，吸收散射线，满足检测需要。
本发明的另一个目的在于提供一种食品检测X射线设备，提高检测精度、成像质量，满足食品质检要求。
为达上述目的，一方面，本发明采用以下技术方案：
一种准直装置，用于限定并准直射线管发出的线束，包括顺序设置于射线管与线阵相机之间的前准直器、中准直器和后准直器，前准直器位于射线管的出光口，且前准直器的出口端设置有滤波组件，滤波组件包括滤波片载具，滤波片载具中设置有若干个滤波片，以获得检测所需的能量相同、波长均匀的射线光子；中准直器的第一端与前准直器对接固定，第二端对准被检物，以屏蔽射线、限制射线的射出方向及阻挡散射线；后准直器位于被检物与线阵相机之间，其包括准直器基材，准直器基材上设置有若干个凹槽，各个凹槽以射线管的焦点为中心等距分布，凹槽中设置有滤线栅，以阻挡、过滤、吸收散射线。
特别地，前准直器采用H62合金经过CNC加工而成，其上设置有用于限制射线射出方向的扁锥口，扁锥口的入口长度为50mm，准直缝宽为5mm，限束角为42°。
特别地，根据被检物选择不同材料和厚度的滤波片，滤波片的特性公式为I＝I0e-ux，其中I为原射线强度，I0为滤过后的射线强度，u为滤过片厚度，x为材料对射线的吸收系数，透过滤波片的射线为波长在0.062纳米到0.012纳米之间的软射线。
特别地，滤波组件还包括固定于中准直器上的支架，支架上设置有由伺服电机驱动的丝杆，丝杆的两侧设置有导轨，丝杆上配合安装有丝杆滑块，丝杆滑块沿着导轨滑动，滤波片载具安装于丝杆滑块上。
特别地，丝杆滑块上安装有开关感应片，一侧的导轨上设置有单轴基座，单轴基座上且位于开关感应片的两侧安装有感应开关，以限制丝杆滑块的行程，支架上还设置有对滤波组件遮盖的保护盖板。
特别地，中准直器采用钢板拼焊后将高温融化的铅水浇铸在钢板之间，再经CNC加工而成，其第二端的端面上设置有用于限制射线射出方向和阻挡散射线的准直缝，准直缝的宽度为3mm。
特别地，准直器基材采用辐射透过材料，滤线栅为散射线吸收材质，厚度为10um，通过环氧胶水镶嵌在准直器基材的凹槽内，滤线栅的表征参数为栅密度
栅比
其中d为滤线栅的厚度尺寸，D为相邻滤线栅的间距，h为滤线栅的高度尺寸。
特别地，后准直器的有效尺寸为
其中f1为应用滤线栅的下限距离，f2为应用滤线栅的上限距离，fc为会聚距离，V1为原射线强度在下限距离时的损失并小于40％原射线强度，C为有效面积边缘到中心线的距离。
另一方面，本发明采用以下技术方案：
一种食品检测X射线设备，包括用于输送被检物的进给输送带，进给输送带的上方和下方对应设置有射线管和线阵相机，还包括上述的准直装置，由射线管发出的X射线依次经过前准直器、滤波组件、中准直器、被检物、进给输送带、后准直器到线阵相机，经过计算机处理最终呈现图像。
特别地，还包括机架，中准直器固定于机架的顶部，线阵相机固定于机架的底部，进给输送带自机架中穿过，射线管压紧前准直器并固定在中准直器上，机架中且位于进给输送带与线阵相机之间设置有托板，后准直器固定于托板上。
综上，本发明的有益效果为，与现有技术相比，所述准直装置及食品检测X射线设备具有以下优点：
1)针对食品行业的X射线成像检测设备，在前准直器处增加电动调节滤波组件，根据不同产品选择相应的滤波片，以获得产品检测所需的能量相同、波长均匀的X光子，提高图像对比度，提高成像质量；
2)应用前准直器、中准直器，限制X射线的射出方向，降低使图像不清晰的杂射线、散射线，提高安全防护；
3)采用具有滤线栅的后准直器阻挡、过滤、吸收散射X射线，进一步提高成像质量。
附图说明
图1是本发明实施例提供的食品检测X射线设备的正视图；
图2是本发明实施例提供的食品检测X射线设备的爆炸图；
图3是本发明实施例提供的食品检测X射线设备中X射线的光路示意图；
图4是本发明实施例提供的准直装置中滤波组件的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的准直装置中后准直器的结构示意图。
图中：
1-前准直器；
2-中准直器；
3-后准直器；31-准直器基材；32-凹槽；33-滤线栅；
4-射线管；
5-滤波组件；51-支架；52-滤波片载具；521-滤波片；53-伺服电机；54-丝杆；55-导轨；56-丝杆滑块；57-开关感应片；58-感应开关；59-保护盖板；
6-被检物；
7-线阵相机；
8-进给输送带；
9-机架；91-托板。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
请参阅图1至图5所示，本优选实施例提供一种准直装置，其用于限定并准直射线管4发出的线束，包括顺序设置于射线管4与线阵相机7之间的前准直器1、中准直器2和后准直器3。
其中，前准直器1位于射线管4的出光口，其采用H62合金经过CNC加工而成，其上设置有用于限制射线射出方向的扁锥口，扁锥口的入口长度为50mm，准直缝宽为5mm，限束角为42°，此处尺寸可根据设备参数设计并调整。
前准直器1的出口端设置有滤波组件5，详见图4，滤波组件5包括支架51和滤波片载具52，支架51固定于中准直器2上，支架51上设置有由伺服电机53驱动的丝杆54，丝杆54的两侧设置有导轨55，丝杆54上配合安装有丝杆滑块56，丝杆滑块56沿着导轨55滑动，滤波片载具52安装于丝杆滑块56上。进一步地，丝杆滑块56上安装有开关感应片57，一侧的导轨55上设置有单轴基座，单轴基座上且位于开关感应片57的两侧安装有感应开关58，以限制丝杆滑块56的行程，支架51上还设置有对滤波组件5遮盖的保护盖板59。
滤波片载具52中设置有若干个滤波片521，以获得检测所需的能量相同、波长均匀的射线光子。具体地，根据被检物6选择不同材料和厚度的滤波片521，滤波片521的特性公式为I＝I0e-ux，其中I为原射线强度，I0为滤过后的射线强度，u为滤过片厚度，x为材料对射线的吸收系数，透过滤波片521的射线为波长在0.062纳米到0.012纳米之间的软射线。
其中，中准直器2的第一端与前准直器1对接固定，第二端对准被检物6，中间为无遮挡的中空结构，以屏蔽射线、限制射线的射出方向及阻挡散射线。
此处的中准直器2为钢铅钢结构，其内外采用钢板拼焊后将高温融化的铅水浇铸在钢板之间，再经CNC加工而成，其第二端的端面上设置有用于限制射线射出方向和阻挡散射线的准直缝，准直缝的宽度为3mm，可根据设备参数制定调整。
其中，后准直器3位于被检物6与线阵相机7之间，详见图5，包括准直器基材31，准直器基材31上设置有若干个凹槽32，各个凹槽32以射线管4的焦点为中心等距分布，凹槽32中设置有滤线栅33，以阻挡、过滤、吸收散射线。
此处的准直器基材31采用辐射透过材料，其材质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、碳纤维、铝及其几种组合制成；滤线栅33呈T型，为散射线吸收材质，为可以阻挡、吸收散射X射线的铅、钨等，通过机械研磨、3D打印等方法制得，厚度为10um，并通过环氧胶水镶嵌在准直器基材31的凹槽32内。
特别地，后准直器3的有效尺寸为
其中f1为应用滤线栅33的下限距离，f2为应用滤线栅33的上限距离，fc为会聚距离，V1为原射线强度在下限距离时的损失并小于40％原射线强度，C为有效面积边缘到中心线的距离。
滤线栅33的表征参数为栅密度
栅比
其中d为滤线栅33的厚度尺寸，D为相邻滤线栅33的间距，h为滤线栅33的高度尺寸。
对此，请参阅图1和图2所示，本实施例还提供一种食品检测X射线设备，包括用于输送被检物6的进给输送带8、上述的准直装置及机架9，进给输送带8的上方和下方对应设置有射线管4和线阵相机7，射线管4通过螺钉将前准直器1压紧在中准直器2上，中准直器2通过螺钉固定于机架9的顶部，线阵相机7通过螺钉固定于机架9的底部，进给输送带8自机架9中穿过，机架9中且位于进给输送带8与线阵相机7之间设置有托板91，后准直器3固定于托板91上。
详见图3，由射线管4发出的X射线依次经过前准直器1、滤波组件5、中准直器2、被检物6、进给输送带8、后准直器3到线阵相机7，经过计算机处理最终呈现图像，以实现成像检测。
综上，该准直装置采用电动调节的滤波组件去除了预期的低能射线，并采用特殊设计的前准直器、中准直器、后准直器，减少了射线管的焦点尺寸对成像质量的影响，以及阻挡、过滤、吸收散射X射线，提高了图像对比度，进而明显提高了X射线实时成像检测设备的检测稳定性和检测精度，由此满足食品质检需要。
以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种准直装置，用于限定并准直射线管发出的线束，其特征在于，包括顺序设置于射线管与线阵相机之间的前准直器、中准直器和后准直器，
所述前准直器位于所述射线管的出光口，且前准直器的出口端设置有滤波组件，所述滤波组件包括滤波片载具，所述滤波片载具中设置有若干个滤波片，以获得检测所需的能量相同、波长均匀的射线光子；
所述中准直器的第一端与所述前准直器对接固定，第二端对准被检物，以屏蔽射线、限制射线的射出方向及阻挡散射线；
所述后准直器位于被检物与所述线阵相机之间，其包括准直器基材，所述准直器基材上设置有若干个凹槽，各个凹槽以所述射线管的焦点为中心等距分布，所述凹槽中设置有滤线栅，以阻挡、过滤、吸收散射线。
2.根据权利要求1所述的准直装置，其特征在于：所述前准直器采用H62合金经过CNC加工而成，其上设置有用于限制射线射出方向的扁锥口，所述扁锥口的入口长度为50mm，准直缝宽为5mm，限束角为42°。
3.根据权利要求1所述的准直装置，其特征在于：根据被检物选择不同材料和厚度的滤波片，滤波片的特性公式为I＝I0e-ux，其中I为原射线强度，I0为滤过后的射线强度，u为滤过片厚度，x为材料对射线的吸收系数，透过滤波片的射线为波长在0.062纳米到0.012纳米之间的软射线。
4.根据权利要求1所述的准直装置，其特征在于：所述滤波组件还包括固定于所述中准直器上的支架，所述支架上设置有由伺服电机驱动的丝杆，所述丝杆的两侧设置有导轨，所述丝杆上配合安装有丝杆滑块，所述丝杆滑块沿着所述导轨滑动，所述滤波片载具安装于所述丝杆滑块上。
5.根据权利要求4所述的准直装置，其特征在于：所述丝杆滑块上安装有开关感应片，一侧的导轨上设置有单轴基座，所述单轴基座上且位于所述开关感应片的两侧安装有感应开关，以限制丝杆滑块的行程，所述支架上还设置有对滤波组件遮盖的保护盖板。
6.根据权利要求1所述的准直装置，其特征在于：所述中准直器采用钢板拼焊后将高温融化的铅水浇铸在钢板之间，再经CNC加工而成，其第二端的端面上设置有用于限制射线射出方向和阻挡散射线的准直缝，所述准直缝的宽度为3mm。
7.根据权利要求1所述的准直装置，其特征在于：所述准直器基材采用辐射透过材料，所述滤线栅为散射线吸收材质，厚度为10um，通过环氧胶水镶嵌在准直器基材的凹槽内，滤线栅的表征参数为栅密度
栅比
其中d为滤线栅的厚度尺寸，D为相邻滤线栅的间距，h为滤线栅的高度尺寸。
8.根据权利要求1所述的准直装置，其特征在于：所述后准直器的有效尺寸为
其中f1为应用滤线栅的下限距离，f2为应用滤线栅的上限距离，fc为会聚距离，V1为原射线强度在下限距离时的损失并小于40％原射线强度，C为有效面积边缘到中心线的距离。
9.一种食品检测X射线设备，包括用于输送被检物的进给输送带，所述进给输送带的上方和下方对应设置有射线管和线阵相机，其特征在于，还包括权利要求1-8任一项所述的准直装置，由射线管发出的X射线依次经过前准直器、滤波组件、中准直器、被检物、进给输送带、后准直器到线阵相机，经过计算机处理最终呈现图像。
10.根据权利要求9所述的食品检测X射线设备，其特征在于：还包括机架，所述中准直器固定于所述机架的顶部，所述线阵相机固定于所述机架的底部，所述进给输送带自所述机架中穿过，所述射线管压紧所述前准直器并固定在所述中准直器上，所述机架中且位于所述进给输送带与所述线阵相机之间设置有托板，所述后准直器固定于所述托板上。
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