CN1224837C - 一种与射线源配套的扫描限束器 - Google Patents
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Abstract
一种应用在CT机上的与射线源配套的扫描限束器，主要由机械传动机构和控制射线束中心及扇束宽度的控制装置组成，其中控制装置包含有信号依次相连的伺服控制器、伺服器、伺服电机，与伺服电机相连，信号与伺服器相连的增量编码器与限束器机械主体相连，信号反馈给伺服控制器的位置检测器及受其控制的机械传动机构，该机构包含有两组同伺服电机联轴器相连的轴及与机架固定支撑它的端部轴承和中间轴承，两轴上按反向排列设有伺服器和直线轴承，伺服器和另一轴上的直线轴承间设有连接架，架上设有射线通过的闸门，这样便可方便的改变射线束中心位置，扇束宽度、减少射线剂量，缩短扫描时间，减少照射面积和自动定位。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制射线改变扇束中心位置和扇束宽度的装置，特别是针对改变CT机射线源工作方式的配套装置。
背景技术
CT机是一种公知的无损检测技术，它包含有放射源、限束器、检测器、DAS系统、成像和显示系统、床体和旋转部件。放射源，比如X线球管，X线球管发出的射线束经过限束器，穿过受检者后到达多个检测单元组成的检测系统。放射源与检测系统都安装在一个可以绕系统轴旋转的机架上，受检者的支撑装置能够沿系统轴的方向运动。放射源发出射线束的位置以及角度随着机架的转动而不断改变。当射线射入检测系统的检测单元时，检测单元会产生一个信号，该信号表示该射线通过其射向检测器单元的路径上的总体衰减之后的能量总和。DAS系统将此信号转换之后的原始数据传输到成像装置，该原始数据可以用投影或其它方法来进行处理，最后建立受检者的层状两维断面图像。借助于多行和多列检测元件过程的检测系统可以同时接受多层信息。射线束是一个扇形线束，有3个参数：扇角、扇束中心和扇束宽度。限束器的作用是限制射线束的射出范围，提高图像的质量和减小受检者的辐射。现在通用的限束器只改变扇束宽度。它根据扫描的层厚来调整射线束的发射扇束宽度，从而使受检者接受对应宽度的射线照射。目前，CT扫描中的一个发展趋势是：越来越快的扫描速度和受检者所受的剂量越来越小。缩短扫描时间、降低发射剂量、减少受检者的照射面积进一步使受检者所受的剂量减小。
发明内容
本发明的目的是要针对发展趋势而提供一种对受检者减少辐射、自动的改变射线束扇束中心位置、扇束宽度，并对受检者减少照射面积，缩短照射时间，只针对受检器官进行照射与射线源配套的扫描限束器。
本发明的目的是这样实现的。即在CT机射线源下部设有一种与射线源配套的扫描限束器。该限束器由机械传动机构和控制射线束扇束中心位置及扇束宽度的控制装置组成。其中机械传动机构包含有两组设在机架上并通过联轴器与伺服电机相连的轴，轴的始末端分别由固定在机架上的端部轴承和中间轴承支撑，在轴的端部轴承和中间轴承之间设有伺服器和直线轴承，其中一个轴上的伺服器设在对应于另一个轴上的直线轴承的位置，在分别位于两组轴上的伺服器和直线轴承之间设有使其组成运动副的连接架，连接架上设有闸门，闸门具有能使射线穿过的狭缝，缝宽0.1-1mm，间距5-10mm，机架上设有用于检测机械传动机构初始位置和极限位置的位置检测器；控制装置包含伺服控制器、伺服器、伺服电机、位置检测器和增量编码器，其外部电气连接关系是：伺服控制器通过输入接口DZ1接受参数输入，位置检测器设在机架上，用于检测机械传动机构的初始位置和极限位置，位置检测器的输出接口DZ5与伺服控制器的输入接口DZ6连接，伺服控制器的输出接口DZ2与伺服器的输入接口CN1/F相连，增量编码器上的输出口DZ7与伺服器上的输入口CN1/F相连，伺服器的输出接口DZ3与伺服电机的输入接口DZ4相连。控制装置中的伺服控制器包含有可编程逻辑电路、逻辑存储电路、总线缓冲集成电路、差分发送电路和光耦电路，并通过相关接口连有由光电开关组成的位置检测电路。
控制装置中各独立单元之外部电气连接关系是伺服控制器通过输入接口DZ1接受参数输入，该器上的输出的定位脉冲和运动方向信号输出接口DZ2与伺服器输入接口CN1/F相连，其驱动输出接口DZ3与伺服电机输入端DZ4相连，增量编码器上的输出接口DZ7与伺服器输入接口CN1/F相连，伺服电机机械的与增量编码器相连，来源于机械传动机构位置信号的位置检测器输出接口DZ5与伺服控制器输入接口DZ6相连。
由于本发明中设有控制装置和受该装置控制工作的机械传动机构，因此相比现有技术具有：对受检者减少辐射、自动的改变射线束扇束中心线位置，扇束宽度，减少对受检者照射面积，缩短照射时间，只针对受检器官进行照射，响应速度快，定位准确，图像质量好的优点。
附图说明
图1是一种与射线源配套的扫描限束器机械传动原理示意图，
图2是图1机械结构示意图，
图3是图1中伺服控制器功能及信号传递方框图，
图4是图1中伺服控制器功能元件电气连接示意图，
图5是扫描限束器控制系统各部件外部电信连接示意图。
图1-5中1端部轴承，2闸门，3连接架，4伺服器，5轴，6直线轴承，7中间轴承，8联轴器，9伺服电机，10伺服控制器，11机架，12位置检测器，DZ1、DZ6伺服控制器输入接口，DZ2伺服控制器输出接口，CN1/F伺服器输入接口，DZ3伺服器输出接口，DZ4伺服电机输入接口，DZ5位置检测器输出接口，DZ7增量编码器输出接口，XC2S150为大规模可编程逻辑电路-FPGA，DM74ALS245为总线缓冲集成电路，XC18V02为逻辑存储电路-ISPPROM，SN74LS540为总线缓冲电路，26LS31为差分驱动电路，TLP521-1、TLP521-4为光耦元件。
具体实施方式
由图1-5可知与射线源配套的扫描限束器主要由机械传动机构，控制该机构工作的控制装置组成，其中机械传动机构，在机架11上设有两组通过联轴器8与伺服电机9相连的轴5，此轴始末端分别由设在机架11上的端部轴承1，中间轴承7支撑，在轴的端部轴承和中间轴承之间一支轴5与另一轴5按反向排列设置伺服器4和直线轴承6，伺服器4和对应的直线轴承6之间，分别设有连接架3，其中连接架3上设有闸门2，机架11上设有用于检测机械传动机构初始位置和极限位置的位置检测器12，闸门2上开有能使射线穿过的狭缝，其狭缝宽度0.1-1mm，狭缝间距5-10mm，控制装置包含有伺服控制器10、伺服器4、伺服电机9、位置检测器12和增量编码器，其中伺服控制器10内设有有可编程逻辑电路、逻辑存储电路、总线缓冲集成电路、差分发送电路和光耦电路，并通过相关接口连有由光电开关组成的位置检测电路。
其连接关系如图4所示，进一步说：其中的一只DM74ALS245元件A1-A8端与伺服控制器接口DZ1 B-J孔插接，B1-B8端与XC2S150元件67-75孔插接，另一只DM74ALS245元件A1-A7端与伺服控制器DZ1接口S-Z孔插接，B1-B7端与XC2S150元件81-83及86-89孔插接，XC18V02元件TD0、TD1、TMS、GND、TCK端分别与接口X1对应孔名插接，此件上的CLK，DO，CEO，OE/RECET，CF端与XC2S150元件上的CCLK孔，DIN孔，DONE孔，INTT孔，PROGRAM孔插接；XC2S150元件1/094-1/091端通过位置检测器输出接口DZ5与伺服控制器输入接口DZ6同位置检测电路相连，1/089-1/088端分别与26LS31元件上的INA，INB端相连，1/081-1/080与SN74LS540元件上的Y2、Y3端相连，1/087端与SN74LS540元件上的A1端相连，SN74LS540元件上的Y1端与TLP521-1元件上的光二级管相连，A2、A3端与TLP521-4元件阻容汇交点相连，作为伺服控制器输出接口DZ2与26LS31元件上的OVTA、OVTA0，OVTB1、OVTB0端，与TLP521-1元件上的24ENIN端，与TLP521-4元件上的光管D12C、D12D端相连。
控制装置包含有伺服控制器10、伺服器4、伺服电机9、位置检测器12和增量编码器，其外部电气连接关系是伺服控制器10通过DZ1输入接口接受参数输入，伺服控制器10上的输出接口DZ2与伺服器4上的输入接口CN1/F相连，其驱动输出端DZ3接口与伺服电机输入端DZ4接口相连，增量编码器上的输出接口DZ7与伺服器4之CN1/F输入接口相连，来源于机械传动机构位置信号的位置检测器输出接口DZ5与伺服控制器10输入接口DZ6相连。
伺服器，伺服电机和增量编码器采用日本松下公司产品。
工作时，伺服控制器10通过输入接口DZ1接受参数输入，根据位置检测器12提供的信息，伺服控制器10进行判断、计算，通过DZ2输出接口输出定位脉冲和运动方向控制信号，控制伺服器4机构根据输入的控制信息，增量编码器的输入信息，来判断位置是否到位，若未到位，增量编码器输出端DZ7将信号输出给伺服器4输入接口CN1/F，控制伺服电机转动，从而带动闸门，改变射线束扇束中心线位置和扇束宽度。
本限束器不但用于CT机上，还可用于其它利用射线探测物体三维变量的探测机器上。
Claims (3)
1.一种与射线源配套的扫描限束器，其特征在于它由控制射线束扇束中心位置及扇束宽度的控制装置和机械传动机构组成，该控制装置包含伺服控制器、伺服器、伺服电机、位置检测器和增量编码器，其外部电气连接关系是：伺服控制器通过输入接口DZ1接受参数输入，位置检测器设在机架上，用于检测机械传动机构的初始位置和极限位置，位置检测器的输出接口DZ5与伺服控制器的输入接口DZ6连接，伺服控制器的输出接口DZ2与伺服器的输入接口CN1/F相连，增量编码器上的输出口DZ7与伺服器上的输入口CN1/F相连，伺服器的输出接口DZ3与伺服电机的输入接口DZ4相连；机械传动机构包含两组设在机架上并通过联轴器与伺服电机相连的轴，轴的始末端分别由固定在机架上的端部轴承和中间轴承支撑，在轴的端部轴承和中间轴承之间设有伺服器和直线轴承，其中一个轴上的伺服器设在对应于另一个轴上的直线轴承的位置，在分别位于两组轴上的伺服器和直线轴承之间设有使其组成运动副的连接架，连接架上设有闸门，闸门具有能使射线穿过的狭缝。
2.根据权利要求1所述的与射线源配套的扫描限束器，其特征在于所说的狭缝，缝宽0.1-1.0mm，间距5-10mm。
3.根据权利要求1所述的与射线源配套的扫描限束器，其特征在于所说的控制装置中的伺服控制器包含有可编程逻辑电路、逻辑存储电路、总线缓冲集成电路、差分发送电路和光耦电路，并通过相关接口连有由光电开关组成的位置检测电路。
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