一种角度可调的CT装置的制作方法

本发明公开了一种角度可调的ct装置，属于计算机断层扫描装备技术领域。

背景技术：

工业ct是工业用计算机断层成像技术的简称，它能在对检测物体无损伤条件下，以二维断层图像或三维立体图像的形式，清晰、准确、直观地展示被检测物体的内部结构、组成、材质及缺损状况，被誉为当今最佳无损检测和无损评估技术。工业ct技术涉及了核物理学、微电子学、光电子技术、仪器仪表、精密机械与控制、计算机图像处理与模式识别等多学科领域，是一个技术密集型的高科技产品。

工业ct广泛应用在汽车、材料、铁路、航天、航空、军工、国防等产业领域，为航天运载火箭及飞船与太空飞行器的成功发射、航空发动机的研制、大型武器系统检验与试验、地质结构分析、铁道车辆提速重载安全、石油储量预测、机械产品质量判定等提供了的重要技术手段。

工业ct是在射线检测的基础上发展起来的，其基本原理是当经过准直的射线束穿过被检物时，根据各个透射方向上各体积元的衰减系数从不同，探测器接收到的透射能量也不同。按照一定的图像重建算法，即可获得被检工件截面一薄层无影像重叠的断层扫描图像，重复上述过程又可获得一个新的断层图像，当测得足够多的二维断层图像就可重建出三维图像。

目前，在ct在成像过程中，x射线源发射出x射线，通过位于转动平台上的物体，投影到平板探测器上进行成像。在成像过程中需要x射线源的焦点到平板探测器中心点的连线垂直于平板探测器，这样得到的图像满足锥形束重建的条件，才能得到清晰的重建图像。然后上述ct结构只能同步粗略的调整x射线源和平板探测器相对于平台的位置，缺乏独立的能够对平板探测器和x射线源进行三维角度调整的机构装置，因而无法精确调整x射线源焦点和平板探测器中心点连线垂直于平板探测器成像面，造成重建图像质量不佳。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种角度可调的ct装置，通过控制驱动单元的运动，实现待测物体的角度调节，具有调节角度大，可反复多次使用，提高了ct检测的效率，避免了人工反复更换待测物体角度的工作，降低了检测人员的劳动强度，具有较好的推广应用价值。

为实现上述目的，本发明提供的一种角度可调的ct装置，包括吸盘矩阵和驱动部件，

所述吸盘矩阵置于驱动部件上，用于对待测物体进行固定，吸盘矩阵由若干个电磁吸盘和真空吸盘构成，每个电磁吸盘体内装有多组线圈，固定物体时，给圆形电磁吸盘通入直流电产生磁场，圆形电磁吸盘产生磁力吸紧待测物体，当需要拿下待测物体时，切断电源，磁场消失，待测物体松开，电磁吸盘外接导线，导线外接到控制中心，真空吸盘底部具有软管外接到控制中心，固定物体时，通过软管吸走真空吸盘内的空气，真空吸盘内产生负压吸紧待测物体，当需要拿下待测物体时，通过软管给真空吸盘充气，待测物体松开，真空吸盘置于驱动部件的中间，电磁吸盘置于真空吸盘四周，如此设置，本装置的兼容性较好，能解决很多种类物体的检测问题，例如，比较小的物体，或者物体本身不具有导磁性，或者物体内部元器件对电磁敏感的，则不适宜用电磁吸盘，小物体，或者物体不导磁，或者物体内部元器件对电磁敏感的，可通过真空吸盘的软管远程控制真空吸盘的气量，调节吸力来吸附固定待测物体，对于较大件且导磁的物体，则可用电磁吸盘进行吸附固定；

所述驱动部件由多个驱动单元串联而成，每个驱动单元由电磁作动器、转动部件、上平台和下平台构成，所述上平台和下平台之间均匀分布着若干个电磁作动器和转动部件，每个电磁作动器上均安装有一个转动部件；

所述电磁作动器为电磁推销器时，由衔铁ⅰ、轭铁ⅰ、拉簧、线圈组件ⅰ、套筒和壳体ⅰ组成，

所述衔铁ⅰ为一台阶状圆柱体，由大圆柱和小圆柱构成，大圆柱一端具有螺纹盲孔，用以固定拉簧的一端，大圆柱的另一端为斜面，该斜面与衔铁ⅰ的中轴线的夹角为30°，小圆柱的一端具有螺纹，用以连接转动部件，

所述轭铁ⅰ为一台阶状圆柱体，轭铁ⅰ的内部中空，一端具有锥形孔，该锥形孔与轭铁的中轴线的夹角为30°，

所述拉簧置于套筒内，处于套筒台阶状大圆孔内的拉簧为自由状态，可随外力变形运动，处于套筒螺纹小孔内的拉簧为约束状态，

所述线圈组件ⅰ由线架和圆铜漆包线构成，圆铜漆包线卷绕在线架上，线架材料为铝，线架的一端有走线孔，导线与圆铜漆包线连接后，通过该走线孔引出，

所述套筒为一台阶状圆柱体，内部具有台阶状大圆孔和螺纹小孔，

所述衔铁ⅰ、轭铁ⅰ和壳体ⅰ均采用电磁纯铁材料，套筒材料为铝，线圈组件ⅰ套装在壳体ⅰ内，线圈组件ⅰ包覆衔铁ⅰ、轭铁ⅰ与套筒，

平时，拉簧的抗力将衔铁ⅰ和轭铁ⅰ相互分开，当线圈组件ⅰ通电后，线圈组件ⅰ内部产生电磁场，衔铁ⅰ和轭铁ⅰ之间产生电磁吸力，当衔铁ⅰ和轭铁ⅰ之间的电磁力大于拉簧的抗力时，衔铁ⅰ克服拉簧的抗力向轭铁ⅰ运动；

当所述电磁作动器为电磁拔销器时，由衔铁ⅱ、轭铁ⅱ、推簧、线圈组件ⅱ、隔磁块、导磁套和壳体ⅱ组成，其中衔铁ⅱ、轭铁ⅱ、导磁套和壳体ⅱ均为电磁纯铁材料，隔磁块为铝，且衔铁ⅱ和轭铁ⅱ的相对面为斜面，斜面的角度沿中轴线为30°，线圈组件ⅱ由线架和圆铜漆包线构成，圆铜漆包线卷绕在线架上，线架材料为铝，线架的一端有走线孔，导线与圆铜漆包线连接后，通过该走线孔引出，

平时，推簧将衔铁ⅱ和轭铁ⅱ相互分开，当线圈组件ⅱ通电后，衔铁ⅱ和轭铁ⅱ相互吸引，衔铁ⅱ和轭铁ⅱ之间的电磁力克服推簧的抗力运动，衔铁ⅱ拔回；

所述转动部件由两个转动体、一个十字轴、两个连接轴及四个螺母构成，具有向任意角度转动的功能，转动体一端为阶梯状圆柱体，所述转动部件通过两个转动体上的阶梯状圆柱体，分别连接电磁作动器和上平台，转动体的另一端为“u”型槽，“u”型槽的两侧具有通孔，所述十字轴为两段阶梯状圆柱体一体构成，两段阶梯状圆柱体相互垂直，大圆柱一端具有螺纹孔，小圆柱一端具有螺纹，两个连接轴的小端分别固定安装于十字轴的两个大圆柱端的螺纹孔内，连接有连接轴的十字轴分别通过转动体的“u”型槽两侧的通孔进行连接，并通过螺母进行固定，两个转动体可分别绕十字轴进行任意方向的相对旋转；

所述上平台和下平台用以将驱动单元连接固定在一起，材料均为硬质塑料，驱动单元串联时，上一个驱动单元的下平台为下一个驱动单元的上平台，驱动部件最下端的下平台底部固定安装有强力磁铁，用以将整个装置固定在ct转台上，如此采用，这是因为采用钕铁硼磁铁，它相比于铁氧体磁铁、铝镍钴、钐钴的磁性能大大的超越了其他几种磁铁，钕铁硼磁铁可以吸附本身重量的640倍的重量，所以钕铁硼常被业外人士称为强力磁铁，强力磁铁能将本装置稳定的吸附在ct转台上。

作为本发明的进一步改进，其中，所述驱动单元的数量为1～4个，如此设置是因为本发明设计的驱动单元拆卸方便，可根据待测物体需要调整的角度范围进行设置驱动单元的数量。

作为本发明的进一步改进，其中，所述驱动单元中的电磁作动器和转动部件一一对应，数量相同，数量为3个、4个或5个。如此设置，可将电磁作动器的直线运动通过转动部件转化成角度转动，使得本装置的角度可在一定范围内调节。

作为本发明的进一步改进，其中，所述电磁作动器为电磁推销器时，圆铜漆包线为耐温等级200级或220级，型号为q(zy/xy)或者eiw/ai或者pei/pai，圆铜漆包线的直径为1mm～1.5mm，电磁作动器的行程为3mm～7mm，如此设置，是因为本装置上固定的待测物体在进行ct扫描时，一般需要经历几分钟到十几分钟的时间，这个期间，作为驱动的电磁作动器需要一直供电，否则断电后，电磁作动器就要恢复原状，电磁作动器长期供电，圆铜漆包线会不断发热，因此需要选用耐热等级较高的圆铜漆包线材料，此外，圆铜漆包线发热也与其自身的阻值相关，而圆铜漆包线的阻值又与其自身材质，线径和长度等有关，根据反复的试验摸索，本发明优选圆铜漆包线的直径为1mm～1.5mm。

作为本发明的进一步改进，其中，所述电磁作动器的圆铜漆包线的直径为1.2mm，电磁作动器的行程为5mm。

作为本发明的进一步改进，其中，所述电磁作动器为电磁拔销器时，圆铜漆包线为耐温等级200级或220级，型号为q(zy/xy)或者eiw/ai或者pei/pai，圆铜漆包线直径为0.8mm～1.2mm，电磁作动器的行程为3mm～7mm。

作为本发明的进一步改进，其中，所述电磁作动器的圆铜漆包线直径为1mm，电磁作动器的行程为5mm。

作为本发明的进一步改进，其中，所述上平台和下平台的材质为聚甲醛棒或尼龙66，如此采用，是因为聚甲醛棒或尼龙66的强度和硬度较高，能承受较大质量的物体重压而不变形，同时与金属材料比较，聚甲醛棒或尼龙66的质量较轻，可减轻电磁作动器的驱动负载。

本发明的工作原理如下：

平时，本装置通过底部的强力磁铁固定在ct转台上，待检测物体通过吸盘矩阵固定在本装置上，此时驱动部件上每个驱动单元中的电磁作动器均处于原始状态，则若干个均匀分布的电磁作动器之间相互平衡，与电磁作动器一一对应的转动部件也处于原始状态，整个装置上的待检测物体也处于平衡状态；

当需要对待检测部位的某一角度或者其他部位进行检测时，只需通过控制系统向电磁作动器发出电指令，接到电指令的电磁作动器动作，这样，原有的驱动单元上的电磁作动器的原始状态时的平衡关系被打破，相应的，与电磁作动器关联的转动部件随之实现转动，最终整个驱动单元会达到一个平衡，处于一个具有一定角度倾斜的最终状态；

当电磁作动器的供电撤去后，电磁作动器会恢复到原始的状态；

另外，如果将驱动单元进行串联使用，则串联后的驱动部件的角度调节范围更大，角度调节的灵活性就越高。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明的一种角度可调的ct装置，其通过设置多个驱动单元串联的结构，有效提升了角度调节范围，降低了检测人员的劳动强度；

(2)本发明的一种角度可调的ct装置，其通过设置电磁作动器和转动部件相互匹配工作，通过控制电磁作动器的伸缩运动，打破整个机构的平衡关系，转动部件将电磁作动器的伸缩直线运动转换为角度转动，有效提升了装置的角度可控性和兼容性；

(3)本发明的一种角度可调的ct装置，采用的电磁作动器可以为推销器或拔销器，相应的具有伸缩功能，响应时间快，状态可恢复，可反复多次使用，降低了应用成本。

附图说明

图1是本发明实施例中一种角度可调的ct装置的初始状态示意图；

图2是本发明实施例中一种角度可调的ct装置的驱动单元为一个时的工作状态示意图；

图3是本发明实施例中一种角度可调的ct装置的电磁推销器的原始状态示意图；

图4是是本发明实施例中一种角度可调的ct装置的电磁推销器的伸长状态示意图；

图5是是本发明实施例中一种角度可调的ct装置的电磁拔销器的原始状态示意图；

图6是本发明实施例中一种角度可调的ct装置的电磁拔销器的到位状态示意图；

图7是本发明实施例中一种角度可调的ct装置的转动部件组装后的结构示意图；

图8是本发明实施例中一种角度可调的ct装置的转动部件爆炸图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1.吸盘矩阵，2.驱动部件，2-1.电磁作动器，2-2.转动部件，2-3.上平台，2-4.下平台，2-1a.衔铁ⅰ，2-1b.轭铁ⅰ，2-1c.拉簧，2-1d.线圈组件ⅰ，2-1e.套筒，2-1f.壳体ⅰ，2-1g衔铁ⅱ，2-1h轭铁ⅱ，2-1i推簧，2-1j线圈组件ⅱ，2-1k隔磁块，2-1l导磁套，2-1m壳体ⅱ，2-2a.转动体，2-2b.十字轴，2-2c.连接轴，2-2d.螺母；3.强力磁铁。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明优选实施例中一种角度可调的ct装置，如图1所示，包括吸盘矩阵1和驱动部件2，

所述吸盘矩阵1置于驱动部件2上，用于对待测物体进行固定，吸盘矩阵1由若干个电磁吸盘和真空吸盘构成，每个电磁吸盘体内装有多组线圈，固定物体时，给圆形电磁吸盘通入直流电产生磁场，圆形电磁吸盘产生磁力吸紧待测物体，当需要拿下待测物体时，切断电源，磁场消失，待测物体松开，电磁吸盘外接导线，导线外接到控制中心，真空吸盘底部具有软管外接到控制中心，固定物体时，通过软管吸走真空吸盘内的空气，真空吸盘内产生负压吸紧待测物体，当需要拿下待测物体时，通过软管给真空吸盘充气，待测物体松开，真空吸盘置于驱动部件2的中间，电磁吸盘置于真空吸盘四周；

所述驱动部件2如图1和图2所示，由多个驱动单元串联而成，每个驱动单元由电磁作动器2-1、转动部件2-2、上平台2-3和下平台2-4构成，所述上平台2-3和下平台2-4之间均匀分布着若干个电磁作动器2-1和转动部件2-2，每个电磁作动器2-1上均安装有一个转动部件2-2；

所述电磁作动器2-1为电磁推销器时，如图3和图4所示，由衔铁ⅰ2-1a、轭铁ⅰ2-1b、拉簧2-1c、线圈组件ⅰ2-1d、套筒2-1e和壳体ⅰ2-1f组成，

所述衔铁ⅰ2-1a为一台阶状圆柱体，由大圆柱和小圆柱构成，大圆柱一端具有螺纹盲孔，用以固定拉簧2-1c的一端，大圆柱的另一端为斜面，该斜面与衔铁ⅰ2-1a的中轴线的夹角为30°，小圆柱的一端具有螺纹，用以连接转动部件2-2，

所述轭铁ⅰ2-1b为一台阶状圆柱体，轭铁ⅰ2-1b的内部中空，一端具有锥形孔，该锥形孔与轭铁1-2的中轴线的夹角为30°，

所述拉簧2-1c置于套筒2-1e内，处于套筒2-1e台阶状大圆孔内的拉簧2-1c为自由状态，可随外力变形运动，处于套筒2-1e螺纹小孔内的拉簧2-1c为约束状态，

所述线圈组件ⅰ2-1d由线架和圆铜漆包线构成，圆铜漆包线卷绕在线架上，线架材料为铝，线架的一端有走线孔，导线与圆铜漆包线连接后，通过该走线孔引出，

所述套筒2-1e为一台阶状圆柱体，内部具有台阶状大圆孔和螺纹小孔，

所述衔铁ⅰ2-1a、轭铁ⅰ2-1b和壳体ⅰ2-1f均采用电磁纯铁dt4c材料，套筒2-1e材料为铝，线圈组件ⅰ2-1d套装在壳体ⅰ2-1f内，线圈组件ⅰ2-1d包覆衔铁ⅰ2-1a、轭铁ⅰ2-1b与套筒2-1e，

平时，拉簧2-1c的抗力将衔铁ⅰ2-1a和轭铁ⅰ2-1b相互分开，如图3所示，当线圈组件ⅰ2-1d通电后，线圈组件ⅰ2-1d内部产生电磁场，衔铁ⅰ2-1a和轭铁ⅰ2-1b之间产生电磁吸力，当衔铁ⅰ2-1a和轭铁ⅰ2-1b之间的电磁力大于拉簧2-1c的抗力时，衔铁ⅰ2-1a克服拉簧2-1c的抗力向轭铁ⅰ2-1b运动，运动到位后的状态如图4所示；

当所述电磁作动器2-1为电磁拔销器时，如图5和图6所示，由衔铁ⅱ2-1g、轭铁ⅱ2-1h、推簧2-1i、线圈组件ⅱ2-1j、隔磁块2-1k、导磁套2-1l和壳体ⅱ2-1m组成，其中衔铁ⅱ2-1g、轭铁ⅱ2-1h、导磁套2-1l和壳体ⅱ2-1m均为电磁纯铁材料，隔磁块2-1k为铝，且衔铁ⅱ2-1g和轭铁ⅱ2-1h的相对面为斜面，斜面的角度沿中轴线为30°，线圈组件ⅱ2-1j由线架和圆铜漆包线构成，圆铜漆包线卷绕在线架上，线架材料为铝，线架的一端有走线孔，导线与圆铜漆包线连接后，通过该走线孔引出，

平时，推簧2-1i将衔铁ⅱ2-1g和轭铁ⅱ2-1h相互分开，如图5所示，当线圈组件ⅱ2-1j通电后，衔铁ⅱ2-1g和轭铁ⅱ2-1h相互吸引，衔铁ⅱ2-1g和轭铁ⅱ2-1h之间的电磁力克服推簧2-1i的抗力运动，衔铁ⅱ2-1g拔回，到位的状态如图6所示；

所述转动部件2-2如图7和图8所示，由两个转动体2-2a、一个十字轴2-2b、两个连接轴2-2c及四个螺母2-2d构成，具有向任意角度转动的功能，转动体2-2a一端为阶梯状圆柱体，所述转动部件2-2通过两个转动体2-2a上的阶梯状圆柱体，分别连接电磁作动器2-1和上平台2-3，转动体2-2a的另一端为“u”型槽，“u”型槽的两侧具有通孔，所述十字轴2-2b为两段阶梯状圆柱体一体构成，两段阶梯状圆柱体相互垂直，大圆柱一端具有螺纹孔，小圆柱一端具有螺纹，两个连接轴2-2c的小端分别固定安装于十字轴2-2b的两个大圆柱端的螺纹孔内，连接有连接轴2-2c的十字轴2-2b分别通过转动体2-2a的“u”型槽两侧的通孔进行连接，并通过螺母2-2d进行固定，两个转动体2-2a可分别绕十字轴2-2b进行任意方向的相对旋转；

所述上平台2-3和下平台2-4用以将驱动单元连接固定在一起，材料均为硬质塑料，驱动单元串联时，上一个驱动单元的下平台2-4为下一个驱动单元的上平台2-3，驱动部件2最下端的下平台2-4底部固定安装有强力磁铁3，用以将整个装置固定在ct转台上。

作为本实施例的进一步优选，所述驱动单元的数量为1～4个，本实施例取2个。

作为本实施例的进一步优选，所述驱动单元中的电磁作动器2-1和转动部件2-2一一对应，数量相同，数量为3个、4个或5个，本实施例优选3个。

作为本实施例的进一步优选，所述电磁作动器2-1为电磁推销器时，圆铜漆包线为耐温等级200级或220级，型号为q(zy/xy)或者eiw/ai或者pei/pai，圆铜漆包线的直径为1mm～1.5mm，电磁作动器2-1的行程为3mm～7mm，本实施例优选耐温等级220级，型号为q(zy/xy)，直径为1.2mm的圆铜漆包线，电磁作动器2-1的行程优选为5mm。

作为本实施例的进一步优选，所述电磁作动器2-1为电磁拔销器时，圆铜漆包线为耐温等级200级或220级，型号为q(zy/xy)或者eiw/ai或者pei/pai，圆铜漆包线直径为0.8mm～1.2mm，电磁作动器2-1的行程为3mm～7mm，本实施例优选耐温等级220级，型号为q(zy/xy)，直径为1mm的圆铜漆包线，电磁作动器2-1的行程优选为5mm。

作为本实施例的进一步优选，所述上平台2-3和下平台2-4的材质为聚甲醛棒或尼龙66，本实施例优选尼龙66。

本实施例的工作原理如下：

平时，本装置通过底部的强力磁铁3固定在ct转台上，待检测物体通过吸盘矩阵1固定在本装置上，此时驱动部件2上每个驱动单元中的电磁作动器2-1均处于原始状态，则若干个均匀分布的电磁作动器2-1之间相互平衡，与电磁作动器2-1一一对应的转动部件2-2也处于原始状态，整个装置上的待检测物体也处于如图1所示的平衡状态；

当需要对待检测部位的某一角度或者其他部位进行检测时，只需通过控制系统向电磁作动器2-1发出电指令，如图3所示的某一电磁推销器接到电指令后，电磁推销器伸长到图4所示的状态，这样，原有的驱动单元上的电磁作动器2-1的原始状态时的平衡关系被打破，相应的，与这一电磁作动器2-1关联的转动部件2-2随之实现转动，最终整个驱动单元会达到一个平衡，处于如图2所示的一个具有一定角度倾斜的最终状态；

当该电磁作动器2-1的供电撤去后，该电磁作动器2-1会恢复到原始的状态；

另外，如果将驱动单元进行串联使用，则通过驱动每个驱动单元上的电磁作动器2-1，则会实现驱动单元不同的角度转动，则串联后的驱动部件2的角度调节范围更大，角度调节的灵活性就越高。

本实施例可反复多次使用，提高了ct检测的效率，避免了人工反复更换待测物体角度的工作，且选用电磁作动器进行驱动，具有响应时间快的优点，降低了检测人员的劳动强度，具有较好的推广应用价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。