CN213372049U - X射线限束器及x射线检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种X射线限束器及X射线检测设备。限束器包括铅叶、用于驱动所述铅叶移动的电机、位移传感器及控制器；铅叶通过钣金件与电机相连接；位移传感器与铅叶或钣金件相连接，位移传感器用于检测铅叶的实际位移；控制器与电机及位移传感器相连接，控制器用于控制电机的运动，以及基于位移传感器检测到的铅叶的实际位移对电机的运动进行校正。本实用新型经改善的结构设计，使用位移传感器作为反馈，可以使铅叶的运动控制更为精密，同时可以增强产品的鲁棒性，不会出现长时间运行后因丢步导致机器运动出现异常的问题，可以允许机械结构的相关轻微故障。

Description

X射线限束器及X射线检测设备

技术领域

本实用新型涉及医用诊断治疗设备技术领域，特别是涉及一种X射线限束器及X射线检测设备。

背景技术

X射线诊断技术是世界上最早应用的非刨伤性的内脏检查技术。由于X射线穿过人体时，不同部位的吸收程度不同，比如骨骼吸收的X射线量比肌肉吸收的量要多，因而通过人体后不同部位的X射线量不一样，这些不同的X射线量便携带了人体各部位的密度分布信息，在荧光屏上或摄影胶片上引起的荧光作用或感光作用的强弱就有较大差别，因而在荧光屏上或摄影胶片上(经过显影、定影)将显示出不同密度的阴影。根据阴影浓淡的对比，结合临床表现、化验结果和病理诊断，即可判断人体某一部位是否正常。随着医疗诊断水平的不断提高以及人们对健康的关注度越来越高，X射线诊断技术的应用越来越广泛。

X射线发生装置是X射线诊疗设备的基础部件，其通常包括球管和X射线限束器。X射线限束器通常安装在球管下面，球管发射出X射线，该X射线通过X射线限束器内部的铅叶开口投射到被摄主体上。X射线对人体是有害的，需要控制X射线的投射范围使其只照射到人体需要检查的部位或病灶部位，避免多余X射线对人体的伤害，而X射线限束器就起到了这种作用。目前X射线限束器要实现精确位置控制一般采用步进电机，通常包括开环和半开环控制，开环控制就是给步进电机固定的脉冲数，让电机运动相应的步数；半开环控制是指在电机上安装编码器，通过检测电机的失步来实现反馈补偿。开环控制对机械结构和电机驱动等方面要求极高，因为它不允许丢步，一旦丢步累积起来就会造成整机的功能缺失，此时往往需要通过复位来使电机归零位；半开环控制相对开环控制要稳定一点，可以实现电机堵转和丢步的监控，把采集到的脉冲数和发出的脉冲数进行比较求差，然后补偿到运动步数里面。但是，机械结构上的齿间隙和外力造成的齿轮跳齿错位等问题造成的偏差是无法补偿的，这就要求结构上要做的十分精密，增加成本。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种X射线限束器及X射线检测设备，以实现X射线限束器的闭环控制，让驱动X射线限束器的电机控制不受堵转、丢步、齿间隙和跳齿等因素影响，使X射线限束器即使在长时间运行或者结构装配存在一定误差的情况下，无需复位即可精确运动到指定的开口位置，同时降低对结构的精度要求。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种X射线限束器，所述X射线限束器包括铅叶、用于驱动所述铅叶移动的电机、位移传感器及控制器；所述铅叶通过钣金件与所述电机相连接；所述位移传感器与所述铅叶或所述钣金件相连接，所述位移传感器用于检测所述铅叶的实际位移；所述控制器与所述电机及位移传感器相连接，所述控制器用于控制所述电机的运动，以及基于所述位移传感器检测到的所述铅叶的实际位移对所述电机的运动进行校正。

可选地，所述位移传感器包括旋转式电位器和直线位移传感器中的一种或两种，所述控制器包括单片机，所述X射线限束器还包括ADC转换器，所述ADC转换器与所述位移传感器和控制器相连接，以将所述位移传感器的检测结果转换为数字信号并发送至所述控制器。

可选地，所述位移传感器包括传感器本体和传感器滑块，所述传感器本体内设置有滑槽，所述传感器滑块位于所述滑槽内，且所述传感器滑块与所述钣金件相固定，所述钣金件在所述电机驱动下带动所述铅叶移动的过程中，同时带动所述传感器滑块在所述滑槽内滑动。

可选地，所述位移传感器包括传感器本体和传感器滑块，所述传感器本体内设置有滑槽，所述传感器滑块位于所述滑槽内，且所述传感器滑块与所述铅叶相固定，所述铅叶在所述电机驱动下随所述钣金件移动的过程中，同时带动所述传感器滑块在所述滑槽内滑动。

可选地，所述电机为步进电机。

可选地，所述铅叶和所述位移传感器均为多个，所述位移传感器与所述铅叶一一对应设置。

本实用新型还提供一种X射线检测设备，所述X射线检测设备包括如上述任一方案中所述的X射线限束器。

本实用新型的X射线限束器及X射线检测设备通过改善的结构设计，使用位移传感器作为反馈，可以使铅叶的运动控制更为精密，理论上使用12bit的ADC转换器在SID(X射线源与影像接收器的距离，source to image receptor distance，简称SID)为1000mm的情况下可以达到小于1mm的照射线野精度，远高于目前的5mm级的精度误差。同时可以增强产品的鲁棒性，不会出现长时间运行后因丢步导致机器运动出现异常的问题，可以允许机械结构的相关轻微故障。此外还可以简化运动过程，可以省去光电开关和开机自检过程，芯片将校准数据存储到内部存储器里面，每次开机都会根据校准数据和位移传感器的采样数据算出home位，然后指导电机运动到指定位置。

附图说明

图1显示为本实用新型的X射线限束器的一例示性局部结构示意图。

图2显示为本实用新型的X射线限束器的另一例示性结构示意图。

图3显示为本实用新型的X射线限束器的闭环控制的流程示意图。

元件标号说明

11 铅叶

12 位移传感器

121 传感器本体

122 滑槽

123 传感器滑块

13 控制器

14 钣金件

15 同步带轮

16 同步带

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1至图3所示，本实用新型提供一种X射线限束器，所述X射线限束器包括铅叶11、用于驱动所述铅叶11移动的电机(未图示)、位移传感器12及控制器13，所述电机优选步进电机以实现对铅叶11运动的精确控制；所述铅叶11通过钣金件14与所述电机相连接(电机与钣金件14相连接，电机驱动钣金件14运动，由此带动铅叶11运动，故钣金件14与铅叶11的运动是完全同步的，钣金件14的实际位移等同于铅叶11的实际位移)；所述位移传感器12与所述铅叶11或所述钣金件14相连接，所述位移传感器12用于检测所述铅叶11的实际位移；所述控制器13与所述电机及位移传感器12相连接，所述控制器13用于控制所述电机的运动，以及基于所述位移传感器12检测到的所述铅叶11的实际位移对所述电机的运动进行校正。具体地，所述位移传感器12检测到所述铅叶11的实际位移后，所述控制器13可以将所述铅叶11的实际位移经内部运算转换为限束器开口信息(开口信息通常为铅叶11之间的距离)。当铅叶11需要运动到对应指定开口大小的位置时，所述控制器13首先根据该指定开口大小计算出电机所需运动的步数，同时在电机运动过程中判断铅叶11当前的实际位移和电机运动步数的对应关系，如果因堵转、丢步、跳齿以及齿间隙等因素导致铅叶11实际位移和电机步数关系不一致，所述控制器13会自动调整总步数与目标位置一致，进而修改运动曲线，从而实现闭环控制，由此使X射线限束器打到指定的开口大小。本实用新型的X射线限束器及X射线检测设备通过改善的结构设计，使用位移传感器作为反馈，可以使铅叶的运动控制更为精密，理论上使用12bit的ADC转换器在SID(X射线源与影像接收器的距离，sourceto image receptor distance，简称SID)为1000mm的情况下可以达到小于1mm的照射线野精度，远高于目前的5mm级的精度误差。同时可以增强产品的鲁棒性，不会出现长时间运行后因丢步导致机器运动出现异常的问题，可以允许机械结构的相关轻微故障。此外还可以简化运动过程，可以省去光电开关和开机自检过程，芯片将校准数据存储到内部存储器里面，每次开机都会根据校准数据和位移传感器的采样数据算出home位，然后指导电机运动到指定位置。

所述位移传感器12的型号可以根据需要选择。本实施例中，作为示例，所述位移传感器12包括旋转式电位器和直线位移传感器中的一种或两种，即位移传感器12采集的是模拟电压信号，具有采样连续好、采样精度高等优点，而所述控制器13包括但不限于单片机和上位机等数字型控制器，故所述X射线限束器还包括ADC转换器(模数转换器)，所述ADC转换器与所述位移传感器12和控制器13相连接，以将所述位移传感器12的检测结果(采集的模拟电压信号)转换为数字信号并发送至所述控制器13。具体地，所述位移传感器12和所述单片机及ADC转换器可以通过PCB线路板相连接。

所述位移传感器12通常包括传感器本体121和传感器滑块123(铅叶11的运动行程在传感器滑块123运动行程范围之内)，所述传感器本体121内设置有滑槽122(当然所述传感器本体121内还具有信号转换元件、变换电路和辅助电源等结构)，所述传感器滑块123位于所述滑槽122内，且在一示例中，所述传感器滑块123与所述钣金件14相固定，所述钣金件14在所述电机驱动下带动所述铅叶11移动的过程中，同时带动所述传感器滑块123在所述滑槽122内滑动，因而所述传感器本体121通过所述传感器滑块123的运动获得所述铅叶11的实际位移。

在另一示例中，所述位移传感器12同样包括传感器本体121和传感器滑块123，所述传感器本体121内同样设置有滑槽122，所述传感器滑块123同样位于所述滑槽122内。不同的是，本实施例中，所述传感器滑块123与所述铅叶11相固定，所述铅叶11在所述电机驱动下随所述钣金件14移动的过程中，同时带动所述传感器滑块123在所述滑槽122内滑动。钣金件14与铅叶11的运动是完全同步的，因而无论是滑块与钣金件14或铅叶11相连接，都能够检测到铅叶11的实际位移，因而所述位移传感器12的具体安装位置可以根据需要选择。

比如如图2所示的一种X射线限束器结构中，所述X射线限束器包括主驱动模块和从动模块，所述主驱动模块包括电机、同步带轮15及同步带16，所述电机与所述同步带轮15相连接，用于驱动所述同步带轮15旋转，所述同步带16绕设在两个所述同步带轮15之间，所述钣金件14一端与所述同步带16相连接，另一端与所述铅叶11相连接，此时所述位移传感器12优选位于所述同步带16背离所述铅叶11的一侧以便于安装。

所述铅叶11通常为多个，比如为4个，4个铅叶11两两一组呈井字形分布，以从X方向和Y方向调节限束器开口大小。相应地，所述位移传感器12也可以为多个，比如同样为4个，所述位移传感器12与所述铅叶11一一对应设置，以实现对铅叶11运动更加精确地控制。

本实用新型的X射线限束器的闭环控制流程可以参考图3。首先限束器上电后，控制器13基于存储器(存储器可以是控制器13的一部分)中预先存储的校准数据获取铅叶11的当前位置，在接收到运动指令后(比如通过触控屏给控制器13发送运动指令，控制器13和触控屏在实体上可以集成于同一处)，控制器13计算电机的运动步数，之后电机开始运动，运动过程中位移传感器12获取铅叶11的实际位移信息，控制器13根据位移传感器12获取到的位置信息判断电机步数与该位置信息是否一致，如果一致，铅叶11到达指定位置，则电机停止运动；如果不一致，则控制器13对电机进行调整(比如调整电机转速、增加或减少电机步数等)，电机在调整运动过程中，位移传感器12继续获取铅叶11的位置信息，控制器13继续根据位移传感器12获取到的位置信息判断电机步数与该位置信息是否一致，并在需要时进行校正，直至使电机运动步数和铅叶11位置完全对应。

除上述区别外，本实用新型的X射线限束器的其他结构均与现有技术基本相同，比如同样包括壳体(所述位移传感器可以随所述铅叶位于所述壳体内而所述控制器则通常位于壳体外)、光野灯等，由于此部分内容为本领域技术人员所熟知，对此不再详细展开。本实用新型的X射线限束器通过改善的结构设计，使用位移传感器作为反馈，可以使铅叶的运动控制更为精密。

本实用新型还提供一种X射线检测设备，所述X射线检测设备包括如上述任一方案中所述的X射线限束器。本实用新型的X射线检测设备除采用前述结构的X射线限束器外，其他结构均与现有技术基本相同，比如同样包括球管、高压发生器等，由于此部分内容为本领域技术人员所熟知，对此不再详细展开。

综上所述，本实用新型的X射线限束器及X射线检测设备通过改善的结构设计，使用位移传感器作为反馈，可以使铅叶的运动控制更为精密，理论上使用12bit的ADC转换器在SID为1000mm的情况下可以达到小于1mm的照射线野精度，远高于目前的5mm级的精度误差。同时可以增强产品的鲁棒性，不会出现长时间运行后因丢步导致机器运动出现异常的问题，可以允许机械结构的相关轻微故障。此外还可以简化运动过程，可以省去光电开关和开机自检过程。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种X射线限束器，其特征在于，所述X射线限束器包括铅叶、用于驱动所述铅叶移动的电机、位移传感器及控制器；所述铅叶通过钣金件与所述电机相连接；所述位移传感器与所述铅叶或所述钣金件相连接，所述位移传感器用于检测所述铅叶的实际位移；所述控制器与所述电机及位移传感器相连接，所述控制器用于控制所述电机的运动，以及基于所述位移传感器检测到的所述铅叶的实际位移对所述电机的运动进行校正。

2.根据权利要求1所述的X射线限束器，其特征在于：所述位移传感器包括旋转式电位器和直线位移传感器中的一种或两种，所述控制器包括单片机；所述X射线限束器还包括ADC转换器，所述ADC转换器与所述位移传感器和控制器相连接，以将所述位移传感器的检测结果转换为数字信号并发送至所述控制器。

3.根据权利要求1所述的X射线限束器，其特征在于，所述位移传感器包括传感器本体和传感器滑块，所述传感器本体内设置有滑槽，所述传感器滑块位于所述滑槽内，且所述传感器滑块与所述钣金件相固定，所述钣金件在所述电机驱动下带动所述铅叶移动的过程中，同时带动所述传感器滑块在所述滑槽内滑动。

4.根据权利要求1所述的X射线限束器，其特征在于，所述位移传感器包括传感器本体和传感器滑块，所述传感器本体内设置有滑槽，所述传感器滑块位于所述滑槽内，且所述传感器滑块与所述铅叶相固定，所述铅叶在所述电机驱动下随所述钣金件移动的过程中，同时带动所述传感器滑块在所述滑槽内滑动。

5.根据权利要求1所述的X射线限束器，其特征在于，所述电机为步进电机。

6.根据权利要求1所述的X射线限束器，其特征在于，所述铅叶和所述位移传感器均为多个，所述位移传感器与所述铅叶一一对应设置。

7.一种X射线检测设备，其特征在于，所述X射线检测设备包括如权利要求1-6任一项所述的X射线限束器。

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