一种基于工业ct的局部扫描装置及其扫描方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于工业CT的局部扫描装置及其扫描方法，用于扫描被测物体的局部兴趣区域，其中包括：设置在射线源与探测器之间的坐标联动系统，其包括：X轴联动装置，Y轴联动装置分别设置在联动平台横线与纵向位置，以提供第一公转自由度，载物台设置在所述联动平台上方，以提供第二自转自由度，并用于承载所述被测物体，追踪扫描装置与载物台，Y轴联动装置，X轴联动装置连接，以控制该联动平台的第一公转自由度及该载物台的第二自转自由度之间形成联动，直至所述被测物体的局部兴趣区域到达射线源的检测范围内，并保持对所述局部兴趣区域进行360度的周向扫描。
【专利说明】
一种基于工业CT的局部扫描装置及其扫描方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种基于工业用途的CT扫描装置及方法，尤其涉及一种能在平面坐标系中追踪被测物体局部区域的CT扫描装置及其扫描方法。
【背景技术】
[0002]工业CT(industrial computerized tomography)是指应用于工业中的核成像技术。其基本原理是依据辐射在被检测物体中的减弱和吸收特性，利用放射性核素或其他辐射源发射出的、具有一定能量和强度的X射线或γ射线，透过被检测物体后产生的衰减经由探测器捕获后，获得被测物体的断层信息，藉此了解被测物体内部的详细信息或内外轮廓信息，并通过计算机信息处理和图像重建技术，以图像形式显示出来。
[0003]目前现有技术的工业CT设备通常包括:射线源1，探测器2及载物台34，同时该载物台34通常具有360°旋转功能，进行断层扫描时，通常如图2所示，为完整扫描出整个常规样品，则需要把被检测物体，如:圆柱状常规样品4放置在载物台34上，且被测物体的检测中心需与载物台中心同轴，藉此保证被检测物体的检测中心在检测过程中，始终与射线源I及探测器2的距离基本保持一致，以便采集的数据能便于被计算机重构成3D展示形态。因此当该载物台34在旋转的过程中，射线源I发射的X线束，穿过完整样品后，会根据当前射出位置方向上的被测物体结构，产生不同程度的衰减，并被该探测器2接收，并转换为扫描采集图像9被存储，以根据需要被计算机软件处理成3D展示形态，便于使用者了解被检测物体的内部情况。
[0004]然而随着工业CT技术的普及，逐渐的人们发现，现有此类工业CT扫描设备无法适应于检测大尺寸异形品的局部扫描，如异形品的边缘，原因在于:如图1所示，由于尺寸较大，被测物体局部区域并不在射束范围内，因此最终在采集的图像中，将会丢失局部断层信息，从而无法形成对被测物体的完整扫描及3D成像。
[0005]因此目前现有技术中提出了两种解决方案:
(I)样品偏置的扫描方法。将异形品用偏置形式置于旋转载物台上，保证局部兴趣区域中心与扫描中心重合，扫描时载物台仅旋转即可。
[0006](2)探测器偏置扫描方法。将异形品按常规方式置于载物台上，保证异形品整体中心与扫描中心基本一致。扫描时，探测器分别沿其水平方向偏置到若干个不同的位置，并在每个偏置位置上，采集载物台上旋转的被测物体数据。
[0007]但上述两种解决方案的缺陷在于，该载物台3采用了旋转扫描方案，因此为了保证该被测物体的局部兴趣区域的中心与扫描中心的重合，该载物台3的尺寸至少为异形品水平尺寸的2倍以上，否则会有样品坠落危险。从而导致能检测的异形品尺寸范围大大降低。
[0008]而另一方面，偏置扫描方式在检测原理上，实质是扫描了整个异形品(包括局部兴趣区域)，造成扫描、重建和分析时间的增加，降低扫描效率。同时需要专门的算法进行数据的拼接，影响最终的扫描质量和效率。
[0009]从另一方面来说，现有技术也无法针对同一异形品的多个局部兴趣区域，实现无法实现同时追踪检测，即每检测一个局部兴趣区域，都需要停机，并对异形品在该载物台上的摆放位置进行调整，因此整个检测过程极为繁琐。
[0010]因此现有技术亟待一种能够解决上述问题的基于工业CT的局部扫描方案。
【发明内容】
[0011]本发明的主要目的在于提供一种基于工业CT的局部扫描装置，其能够在平面坐标系内对被测物体的多项局部兴趣区域进行连续扫描。
[0012]为了实现上述目的，本发明提供了一种基于工业CT的局部扫描装置，用于扫描被测物体的局部兴趣区域，其中包括:设置在射线源与探测器之间的坐标联动系统，其包括:χ轴联动装置，Y轴联动装置分别设置在联动平台横线与纵向位置，以提供第一公转自由度，载物台设置在所述联动平台上方，以提供第二自转自由度，并用于承载所述被测物体，追踪扫描装置与载物台，Y轴联动装置，X轴联动装置连接，以控制该联动平台的第一公转自由度及该载物台的第二自转自由度之间形成联动，直至所述被测物体的局部兴趣区域到达射线源的检测范围内，并保持对所述局部兴趣区域进行360度的周向扫描。
[0013]优选的，所述追踪扫描装置控制所述联动平台的第一公转自由度及所述载物台的第二自转自由度运动，以调整所述局部兴趣区域的中心与该射线源的检测中心近似重合，并记录当前所述载物台中心与所述射线源的检测中心的距离R。
[0014]优选的，所述追踪扫描装置控制该联动平台绕检测中心做公转圆周运动，其中所述检测中心为，所述射线源出射点与探测器之间垂直距离的中心点，所述载物台围绕其自身旋转中心按照恰当的速度自转旋转，始终保持所述局部兴趣区域的中心与射线源以距离R为半径，并持续在扫描中心轴L上。
[0015]优选的，所述追踪扫描装置包括:摄像头，设在该被测物体上方，俯视检测空间，处理装置获取该摄像头的影像，并计算出该被测物体在所述检测空间中的平面坐标，并生成坐标移动路径，其中该坐标移动路径为第一公转自由度，第二自转自由度的联动运动路径指令。
[0016]优选的，所述追踪扫描装置对所述被测物体在所述检测空间内进行坐标化数字处理，以获取所述被测物体在所述检测空间内的所占的坐标信息，并进一步获得所述被测物体的局部兴趣区域在平面坐标系中的坐标位置，并计算出移动路径坐标，以控制该联动平台围绕检测中心做公转圆周运动，控制载物台围绕其自身旋转中心按照恰当的速度自转旋转，以形成联动，始终保持所述局部兴趣区域的中心在扫描中心轴L上，并直至该局部兴趣区域扫描完成。
[0017]为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种基于工业CT的局部扫描方法，该方法包括:步骤A被测物体任意中心位置与载物台中心重合;步骤B追踪扫描装置获取被测物体在检测空间内的坐标数据;步骤C获取被测物体的局部兴趣区域的第一第二自由度的联动运动路径指令;步骤D联动平台与载物台执彳丁联动运动路径指令;步骤E完成当前局部兴趣区域扫描，追踪扫描装置计算该被测物体的下一个局部兴趣区域的坐标移动路径;步骤F循环上述检测步骤。
[0018]本发明提供的一种基于工业CT的局部扫描装置及其扫描方法，可以针对被测物体的局部区域进行连续扫描，有效加快了检测效率，减少了检测时间，同时无需专门的算法进行数据的拼接，使用方便，有效提高了扫描质量，简化了 CT局部扫描的检测流程。
【附图说明】
[0019]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为现有技术的异形品CT扫描示意图；
图2为现有技术的常规品CT扫描示意图；
图3为本发明的一种基于工业CT的局部扫描装置示意图。
[0020]附图标记说明:
设置在射线源I，探测器2，坐标联动系统3，联动装置35，X轴联动装置32，Y轴联动装置33，联动平台31，载物台34，局部兴趣区域6，异形品的主体7，检测中心11，检测中心的距离R，扫描中心轴L，扫描采集图像9，圆柱状常规样品4。
【具体实施方式】
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0022]为了使本领域的技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，在本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护范围。
[0023]需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
[0024]本发明提供的一种基于工业CT的局部扫描装置，提供了一种平面坐标系联动系统，通过不同的实施手段，并依据不同扫描角度变化来实现，在平面坐标系中，追踪设定的被测坐标点，并围绕该被检测坐标点进行周向扫描，藉此连续对被检测物体的任意局部兴趣点进行连续扫描。
[0025]进一步来说，为实现对被检测物体所处空间栅格化，即平面坐标化，则必须实现扫描自由度的改变，而该改变可通过扫描角度的变化，利用选择被测物体相对的运动，以达至IJ，连续对被测物体在平面坐标系中任意坐标点区域的扫描。
[0026]为详细说明请参阅图3，为本发明的一种基于工业CT的局部扫描装置(以下简称CT局部扫描装置)的一种较佳实施方式，其中，本发明的CT局部扫描装置，包括:设置在射线源I与探测器2之间的坐标联动系统3，其中该坐标联动系统3包括:联动装置35包括:X轴联动装置32，Y轴联动装置33分别设置在联动平台31横线与纵向位置，以提供第一公转自由度，即提供该联动平台31横向与纵向移动功能，载物台34设置在该联动平台31上方，以提供第二自转自由度，即形成旋转功能且其上方被用于承载被测物体。
[0027]进一步的，该坐标联动系统3还包括:追踪扫描装置，其与载物台34，Y轴联动装置33，Χ轴联动装置32连接，以控制该联动平台31的第一公转自由度及该载物台34的第二自转自由度之间形成联动，直至该被测物体的局部检测区域到达射线源I的检测范围内，并保持对该局部检测区域进行360度的周向扫描。
[0028]具体来说，以检测大尺寸异形品的局部兴趣区域6为例，该异形品的一部分局部兴趣区域6超出载物台34。为此通过调整该异形品的主体7的中心与载物台34中心重合，以充分利用载物台34的尺寸承载能力。进一步的，该追踪扫描装置控制该联动平台31进行第一公转自由度，以移动到合适位置，并通过载物台34的第二自转自由度，调整该局部兴趣区域6的中心与该射线源I的检测中心11近似重合，并自动记录此时载物台34中心与该射线源I的检测中心11的距离R。
[0029]启动扫描后，该追踪扫描装置控制该联动平台31围绕检测中心11做圆周运动(公转)，其中该检测中心11为，该射线源I出射点与探测器2之间垂直距离的中心点。同时该追踪扫描装置还控制该载物台34围绕其自身旋转中心按照恰当的速度旋转(自转)，从而通过第一公转第二自转自由度的联动运动，始终保持该局部兴趣区域6的中心与射线源I以距离R为活动半径，并持续在扫描中心轴L上，藉此实现对该异形品的局部扫描，同时在该坐标联动系统3的运动过程中，该射线源I的X射线以衰减形式穿过局部兴趣区域6后被该探测器2接收，转换为理想的局部扫描数据以获取扫描采集图像9。
[0030]在另一较佳实施例中，为实现对被测物体的多处局部兴趣区域进行连续的追踪扫描，进一步来说，该追踪扫描装置包括:摄像头设在该被测物体上方，俯视检测空间，处理装置获取该摄像头的影像，并计算出该被测物体在该检测空间中的平面坐标，并生成坐标移动路径，其中该坐标移动路径为第一公转第二自转自由度的联动运动路径指令。
[0031 ]具体的，在避免被测物体从该载物台34掉落的可能下，允许被测物体的任意检测区域的中心与载物台34的中心重合，以形成对标。启动扫描后，该追踪扫描装置将对该异形品在该检测空间内进行坐标化数字处理，以获取该被测物体在该检测空间内的所占的坐标信息，后根据被测物体的局部兴趣区域在平面坐标系中的坐标位置，计算出移动路径坐标，以控制该联动平台31围绕检测中心11做圆周运动(公转)，同时控制载物台34围绕其自身旋转中心按照恰当的速度旋转(自转)，从而通过第一第二自由度的联动运动，始终保持该局部兴趣区域6的中心在扫描中心轴L上，并直至该局部兴趣区域扫描完成。之后该追踪扫描装置计算该被测物体的下一个局部兴趣区域的移动路径坐标，并重复上述检测步骤，藉此实现对该异形品的连续局部扫描。
[0032]基于上述方案，本发明另一方面还提供了一种基于工业CT的局部扫描方法，其步骤包括:将被测物体摆放至该载物台34上，并调整该被测物体的任意中心位置与载物台34中心重合，之后通过该追踪扫描装置4，获取被测物体在检测空间内的坐标数据，并根据所需检测的被测物体局部兴趣区域所在坐标位置，计算获取被测物体的局部兴趣区域的第一第二自由度的联动运动路径指令，后通过该追踪扫描装置4控制该联动平台31与载物台34执行联动运动路径指令，以完成当前局部兴趣区域扫描，之后追踪扫描装置4计算该被测物体的下一个局部兴趣区域的坐标移动路径，并循环上述检测步骤。
[0033]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于工业CT的局部扫描装置，用于扫描被测物体的局部兴趣区域，其特征在于包括:设置在射线源与探测器之间的坐标联动系统，其包括:χ轴联动装置，Y轴联动装置分别设置在联动平台横线与纵向位置，以提供第一公转自由度，载物台设置在所述联动平台上方，以提供第二自转自由度，并用于承载所述被测物体，追踪扫描装置与载物台，Y轴联动装置，X轴联动装置连接，以控制该联动平台的第一公转自由度及该载物台的第二自转自由度之间形成联动，直至所述被测物体的局部兴趣区域到达射线源的检测范围内，并保持对所述局部兴趣区域进行360度的周向扫描。2.根据权利要求1所述的一种基于工业CT的局部扫描装置，其特征在于:所述追踪扫描装置控制所述联动平台的第一公转自由度及所述载物台的第二自转自由度运动，以调整所述局部兴趣区域的中心与该射线源的检测中心近似重合，并记录当前所述载物台中心与所述射线源的检测中心的距离R。3.根据权利要求2所述的一种基于工业CT的局部扫描装置，其特征在于:所述追踪扫描装置控制该联动平台绕检测中心做公转圆周运动，其中所述检测中心为，所述射线源出射点与探测器之间垂直距离的中心点，所述载物台围绕其自身旋转中心按照恰当的速度自转旋转，始终保持所述局部兴趣区域的中心与射线源以距离R为半径，并持续在扫描中心轴L上。4.根据权利要求1所述的一种基于工业CT的局部扫描装置，其特征在于:所述追踪扫描装置包括:摄像头，设在该被测物体上方，俯视检测空间，处理装置获取该摄像头的影像，并计算出该被测物体在所述检测空间中的平面坐标，并生成坐标移动路径，其中该坐标移动路径为第一公转自由度，第二自转自由度的联动运动路径指令。5.根据权利要求1所述的一种基于工业CT的局部扫描装置，其特征在于:所述追踪扫描装置对所述被测物体在所述检测空间内进行坐标化数字处理，以获取所述被测物体在所述检测空间内的所占的坐标信息，并进一步获得所述被测物体的局部兴趣区域在平面坐标系中的坐标位置，并计算出移动路径坐标，以控制该联动平台围绕检测中心做公转圆周运动，控制载物台围绕其自身旋转中心按照恰当的速度自转旋转，以形成联动，始终保持所述局部兴趣区域的中心在扫描中心轴L上，并直至该局部兴趣区域扫描完成。6.一种基于工业CT的局部扫描方法，其特征在于步骤包括:步骤A被测物体任意中心位置与载物台中心重合;步骤B追踪扫描装置获取被测物体在检测空间内的坐标数据;步骤C获取被测物体的局部兴趣区域的第一公转第二自转自由度的联动运动路径指令;步骤D联动平台与载物台执行联动运动路径指令;步骤E完成当前局部兴趣区域扫描，追踪扫描装置计算该被测物体的下一个局部兴趣区域的坐标移动路径；步骤F循环上述检测步骤。
【文档编号】G01N23/04GK105928958SQ201610357296
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】璧典寒, 赵亮
【申请人】上海伟伦机械检测技术有限公司