CN212031752U - 一种智能化束光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能化束光器，束光器包括摄像头、PLC、滤片组件、束光片组件以及触摸显示屏。摄像头将待观测物以及投射区域实时显示于所述触摸显示屏上，所述投射区域在触摸显示屏上具有与其相对于的图框；用于触摸图框并将其拖动至所需观测位置，并选择所需滤光片；PLC将图框在所述触摸显示屏上移动位置以及所需滤光片序号转换为滤片组件以及束光片组件各自所需调整距离并由滤片组件以及束光片组件各自动作调整至所需位置。本实用新型操作方便快捷且直观精准同时功能齐全。

Description

一种智能化束光器

技术领域

本实用新型涉及X-射线X光探测仪成像领域，尤其涉及一种智能化束光器。

背景技术

现有束光器在光路上放置一个反射镜，提供一个X光源焦点的镜像位置，在该镜像位置上安装一个高亮度的可见光光源，利用可见光通过限束金属片之后在成像物体平面的投射光来观察已选择的成像视野，由于反射镜的存在，在一定程度上增加了束光器整体厚度以及重量；增加了束光器本身对X光的固有滤过；且现有的束光器需要手动旋转实体旋钮(或实体按键)，由传动机构带动限束金属片移动，实现成像视野大小的选择，操作方式较为单一；另外束光器功能较为单一，无法为用户提供更多的信息。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种方便快捷且直观精准同时功能齐全的智能化束光器,所述技术方案如下：

一方面，本实用新型提供了一种智能化束光器，其包括滤片组件以及束光片组件，所述束光器还包括触摸显示屏、摄像头以及PLC，

所述摄像头通过PLC将待观测物成比例显示在所述触摸显示屏，所述束光片组件使光线在待观测物上形成投射区域，PLC在所述触摸显示屏上生成坐标系，并将所述摄像头所成图像与所述触摸显示屏像素对应，所述触摸显示屏上生成与所述投射区域对应的图框以及滤片组件信息，所述投射区域随所述图框调整而调整。

进一步的，所述束光器还包括用于实时监测射源的出光情况的X光探测仪。

进一步的，所述滤片组件包括第一安装板、安装于所述第一安装板上的第一上层滑杆和第一下层滑杆、滑动连接于所述第一上层滑杆和所述第一下层滑杆上的第一滤片和第二滤片，所述第一滤片和所述第二滤片的同一侧上设有导向槽，所述第一上层滑杆和所述第一下层滑杆分别有两根且相平行设置，所述第一上层滑杆位于所述第一下层滑杆上方，所述滤片组件还包括安装于所述第一安装板上的第一驱动电机、固定套设于所述第一驱动电机的转轴上的第一变速齿轮、转动连接于所述第一安装板上且与所述第一变速齿轮相传动连接的第二齿轮、固定于所述第二齿轮的端面上且分别插设于所述第一滤片和所述第二滤片上的导向槽内的第一导向杆和第二导向杆，所述第二齿轮转动带动所述第一滤片和所述第二滤片分别在所述第一上层滑杆和第一下层滑杆朝相反方向滑动。

进一步的，所述投射区域以及与其对应的图框为多边形或圆形或椭圆形。

再进一步的，所述投射区域为矩形，所述束光片组件包括第二安装板、安装于所述第二安装板上的上层支架和下层支架、分别安装于所述上层支架和所述下层支架上的上层导向轴和下层导向轴、滑动连接于所述上层导向轴和所述下层导向轴上的上层屏蔽片和下层屏蔽片、分别用于驱动所述上层屏蔽片和所述下层屏蔽片在所述上层导向轴和所述下层导向轴上滑动的上层驱动丝杆机构和下层驱动丝杆机构，所述上层屏蔽片和所述下层屏蔽片的滑动方向垂直。

更进一步的，屏蔽片为钨屏蔽片或铅屏蔽片。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果如下：通过触摸显示屏直观的展示投射区域与待观测物的位置关系，直接拖动触摸显示屏上的图框至待观测物在触摸显示屏上所成图像的对应位置，束光片组件自动带动束光片移动并使投射区域移动至待观测物所需的观测位置；在触摸显示屏直接选择滤光片序号，滤光组件自动选择所需滤光片；集成小型X光测量仪，可以实时提供X光出光曲线，将小型X光探测仪放置在不影响成像的X光光路内，其中的感光元件接收到X光后产生电信号，通过模拟数字转换器(ADC)将电信号转换成数字信号，从X光出光到停止，整个过程中采集大量数字信号，这些数字信号可以通过显示屏以曲线的形成呈现，X光探测仪可以实时监测射源的出光情况，为成像系统的分析、重建等提供有效信息，并在触摸显示屏直接显示外部传入信息，例如：射源信息、系统信息、环境信息等。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是滤片组件和束光片组件的结构示意图；

图3是针孔模型示意图；

图4是屏幕像素调整--接收器位移--束光口位移对应关系

图5是本实用新型工作流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1-2所示，智能化束光器包括外壳0，安装于外壳0上的摄像头9、PLC8、滤片组件2、束光片组件1、触摸显示屏7以及X光探测仪。摄像头9包括RGB相机，其通过PLC8将待观测物成比例显示在触摸显示屏7，束光片组件1使光线在待观测物上形成投射区域，PLC8在触摸显示屏7上生成坐标系，并将摄像头9所成图像与触摸显示屏7像素对应，触摸显示屏7上生成与投射区域对应的图框以及滤片组件2信息，投射区域随图框调整而调整。

滤片组件2包括第一安装板21、安装于第一安装板21上的第一上层滑杆22和第一下层滑杆23、滑动连接于第一上层滑杆22和第一下层滑杆23上的第一滤片24和第二滤片25，第一滤片24和第二滤片25的同一侧上设有导向槽26，第一上层滑杆22和第一下层滑杆23分别有两根且相平行设置，第一上层滑杆22位于第一下层滑杆23上方，滤片组件2还包括安装于第一安装板21上的第一驱动电机27、固定套设于第一驱动电机27的转轴上的第一变速齿轮28、转动连接于第一安装板21上且与第一变速齿轮28相传动连接的第二齿轮29、固定于第二齿轮29的端面上且分别插设于第一滤片24和第二滤片25上的导向槽26内的第一导向杆20和第二导向杆210、用于检测第二齿轮29转动圈数进而检测滤片移动位置的第一行程传感器211、照度计组件212，第二齿轮29转动带动第一滤片24和第二滤片25分别在第一上层滑杆22和第一下层滑杆23上朝相反方向滑动。

束光片组件1包括第二安装板11、安装于第二安装板11上的上层支架12和下层支架13、分别安装于上层支架12和下层支架13上的上层导向轴14和下层导向轴15、滑动连接于上层导向轴14和下层导向轴15上的上层屏蔽片16和下层屏蔽片17、分别用于驱动上层屏蔽片16和下层屏蔽片17在上层导向轴14和下层导向轴15上滑动的上层驱动丝杆机构和下层驱动丝杆机构、用于分别检测上层屏蔽片16和下层屏蔽片17的移动距离的上层行程传感器18和下层行程传感器19，上层屏蔽片16和下层屏蔽片17的滑动方向向垂直。上层驱动丝杆机构包括上层第二电机10、与上层第二电机10传动连接的上层第二齿轮组111、与上层导向轴14相平行设置的上层丝杆112、与上层丝杆112的传动螺母相固定连接的上层安装架113，上层丝杆112与上层第二齿轮组111相传动连接，上层屏蔽片16安装于上层安装架113上，上层安装架113和上层屏蔽片16各有两个，下层驱动丝杆机构包括下层第二电机110、与下层第二电机110传动连接的下层第二齿轮组114、与下层导向轴15相平行设置的下层丝杆115、与下层丝杆115的传动螺母相固定连接的下层安装架116，下层丝杆115与下层第二齿轮组114相传动连接，下层屏蔽片17安装于下层安装架116上，下层安装架116和下层屏蔽片17各有两个。

结合图4对成像及投射区域原理进行详述：

1.相关变量常量如下：

Co_y(collimator_offset_y)：束光器开口与球管焦点在垂直方向偏移距离(单位：mm)

Co_x(camera_offset_x)：相机与球管焦点在水平方向偏移距离(单位：mm)

Dw(detector_width):X光探测仪成像区域的宽度(单位：mm)

Dh(detector_height):X光探测仪成像区域的高度(单位：mm)

(D_x，D_y):X光探测仪在屏幕显示中的中心坐标(单位：pixel)

CID(camera to image-receptor distance)相机到图像接受器的距离(单位：mm)

FW(field_width):在CID确定时，摄像头所能覆盖的宽度(单位：mm)

w(width_pixel):图像像素宽度(单位：pixel)

f：相机内参数

2.摄像机内参数

由针孔模型，如图3所示，对应得到束光器宽度方向参数:

其中相机参数f由相机厂家提供。

3.屏幕像素调整--接收器位移--束光口位移对应关系

1)交互界面调整像素Δw(pixel)，X光探测仪成像区域变化位移ΔFW(mm)。

由前面公式可知：

可得到离散化形式:

式中，CID为相机到X光探测仪成像区域的距离，可以实时测得，f为已知值，当交互界面宽度位移Δw(pixel)时，可知X光探测仪成像区域的位移ΔFW(mm)。

2)交互界面调整像素Δw(pixel)，束光器口驱动电机位移Δc(mm)。由相似三角形公式可知：

推导可得：

带入ΔFW可得：

式中，CID为相机到X光探测仪成像区域的距离，可以通过相机测距实时测得，其余为已知值，当交互界面宽度位移Δw(pixel)时，束光口位移Δc(mm)。

对应可以求得本系统需要给步进电机驱动器发多少个脉冲，已知步进电机单脉冲位移：

其中θ为步进角，n为驱动器细分数，k为齿轮传动比，L为丝杠导程。所以当需要束光口位移Δc时，系统需要给驱动器发脉冲数N_pulse为：

如图5所示，上述智能化束光器的控制方法，其包括以下步骤：

摄像头将待观测物以及投射区域实时显示于触摸显示屏上，投射区域在触摸显示屏上具有与其相对应的图框(图框可以显示也可以不显示)；

用于触摸图框并将其拖动至所需观测位置，并选择所需滤光片；

PLC将图框在触摸显示屏上移动位置以及所需滤光片序号转换为滤片组件以及束光片组件各自所需调整距离，并由滤片组件的第一驱动电机以及束光片组件的第二和第三驱动电机分别各自动作调整至所需位置。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，每个束光片由一个丝杆组件控制，从而满足以圈出所需观测区域的方式确定投射区域的要求，PLC只需分别控制各丝杆组件实现束光片的独立动作并使投射区域覆盖圈出的观测区域，触摸显示屏所感应到的区域变化与各丝杆组件动作实现束光片位移的转换原理与实施例一相同。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能化束光器，其包括滤片组件以及束光片组件，其特征在于：所述束光器还包括触摸显示屏、摄像头以及PLC，

所述摄像头通过PLC将待观测物成比例显示在所述触摸显示屏，所述束光片组件使光线在待观测物上形成投射区域，PLC在所述触摸显示屏上生成坐标系，并将所述摄像头所成图像与所述触摸显示屏像素对应，所述触摸显示屏上生成与所述投射区域对应的图框以及滤片组件信息，所述投射区域随所述图框调整而调整。

2.根据权利要求1所述的智能化束光器，其特征在于：所述束光器还包括用于实时监测射源的出光情况的X光探测仪。

3.根据权利要求1所述的智能化束光器，其特征在于：所述滤片组件包括第一安装板、安装于所述第一安装板上的第一上层滑杆和第一下层滑杆、滑动连接于所述第一上层滑杆和所述第一下层滑杆上的第一滤片和第二滤片，所述第一滤片和所述第二滤片的同一侧上设有导向槽，所述第一上层滑杆和所述第一下层滑杆分别有两根且相平行设置，所述第一上层滑杆位于所述第一下层滑杆上方，所述滤片组件还包括安装于所述第一安装板上的第一驱动电机、固定套设于所述第一驱动电机的转轴上的第一变速齿轮、转动连接于所述第一安装板上且与所述第一变速齿轮相传动连接的第二齿轮、固定于所述第二齿轮的端面上且分别插设于所述第一滤片和所述第二滤片上的导向槽内的第一导向杆和第二导向杆，所述第二齿轮转动带动所述第一滤片和所述第二滤片分别在所述第一上层滑杆和第一下层滑杆朝相反方向滑动。

4.根据权利要求1所述的智能化束光器，其特征在于：所述投射区域以及与其对应的图框为多边形或圆形或椭圆形。

5.根据权利要求4所述的智能化束光器，其特征在于：所述投射区域为矩形，所述束光片组件包括第二安装板、安装于所述第二安装板上的上层支架和下层支架、分别安装于所述上层支架和所述下层支架上的上层导向轴和下层导向轴、滑动连接于所述上层导向轴和所述下层导向轴上的上层屏蔽片和下层屏蔽片、分别用于驱动所述上层屏蔽片和所述下层屏蔽片在所述上层导向轴和所述下层导向轴上滑动的上层驱动丝杆机构和下层驱动丝杆机构，所述上层屏蔽片和所述下层屏蔽片的滑动方向垂直。

6.根据权利要求5所述的智能化束光器，其特征在于：屏蔽片为钨屏蔽片或铅屏蔽片。

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