医用放射性籽源远程自动可视检测装置及其检测方法

摘要

本发明公开了一种医用放射性籽源远程自动可视检测装置，包括机架，安装在机架上的上料机构、X向传动机构、检测机构，安装在X向传动机构上并沿x方向移动的Z向传动机构构，以及与上料机构、X向传动机构、Z向传动机构构、检测机构连接的远程操作机构。本发明还公开了一种基于该检测装置的检测方法。通过本发明公开的医用放射性籽源远程自动可视检测装置及其检测方法对放射源进行检测，上料、分选、传动、检测、收料过程全线自动化、远程化，减少操作人员的介入，降低操作人员受辐射剂量；通过电子显微镜和计算机配合来完成对放射源的检测，能够对放射籽源焊封端口进行360°全方位无死角检测，提高了检测精确度，也提高了检测效率。

说明书

技术领域

本发明属于材料检测技术领域，涉及一种医用放射性材料检测技术，具体涉及一种医用放射性籽源远程自动可视检测装置及其检测方法。

背景技术

放射性籽源广泛应用于医学、工业、农业、材料科学领域，其中医学领域应用最为广泛，主要表现为肿瘤的诊断与治疗。近年来最常用的医用放射性籽源有碘-125(I-125)、钯-103(Pd-103)、磷-32(P-32)、金-198(Au-198)等。其中I-125籽源进行前列腺近距离治疗技术在欧、美等国家已得到广泛应用，显示出了重大的经济和社会效应。I-125籽源主要通过物理方法将¹²⁵I核素吸附于银或钯上作为源芯，而后焊封于钛金属管内，制成4.5×0.8mm的微型籽源。

对于医用放射性籽源而言，尺寸精度要求高，特别是需要进行对焊封端口的毛刺和形状进行精确的控制。现有医用放射性籽源制造行业对放射性籽源的外形控制都需要采用全方位的方式对所有放射性籽源进行检验，来剔除有毛刺或焊封形状不规范的不合格品。

目前，医用放射性籽源生成大多是采用人工检测，通过人工手动配合电子显微镜对放射性籽源进行近距离操作来完成。而人工检测时，需要依次经过移动放射性籽源至电子显微镜-配合电子显微镜检测放射性籽源-分选放射性籽源分别放入合格区和不合格区等一系列工序动作。人工检测主要存在以下缺陷：(1)操作人员手工近距离操作放射性，所受的辐射剂量较大，易对操作人员造成辐射伤害；(2)极大限制了检测的速度，导致检测效率低下，就必须配备大量的人员同时进行检测。

发明内容

本发明的目的旨在，针对上述现有技术的不足，提供一种医用放射性籽源远程自动可视检测装置，能够实现对放射性籽源焊封端口进行全方位无死角、提高检测精度，同时实现无人化全自动可视化检测和筛选，提高检测效率，降低作业人员所受辐射剂量。

本发明的另一目的旨在提供一种基于上述医用放射性籽源远程自动可视检测装置的放射性籽源检测方法。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案来实现。

本发明提供了一种医用放射性籽源远程自动可视检测装置，包括机架，安装在机架上的上料机构、X向传动机构、检测机构，安装在X向传动机构上并沿x方向移动的Z向传动机构构，以及与上料机构、X向传动机构、Z向传动机构构、检测机构连接的远程操作机构；上料机构用于将放射性籽源自动传送至便于Z向传动机构的气动夹头夹取的夹料台；X向传动机构用于将Z向传动机构构从夹料位置送至检测机构所在位置，由检测机构对放射性籽进行检测；Z向传动机构用于通过气动夹头夹紧放射性籽源，带动夹持放射性籽源的气动夹头实现沿Z方向移动以及在水平面内360°旋转，实现检测机构对放射性籽源的全方位检测；检测机构用于对放射性籽源进行检测，将检测后的产品放入收料单元；收料单元分为合格产品区和不合格产品区。这里所涉及的检测与检测机构的具体类型有关，例如可以采用电子显微镜对放射性籽源的外形进行检测。通过本发明提供的医用放射性籽源远程自动可视检测装置，可以通过上述上料机构、X向传动机构、Z向传动机构构、检测机构的配合实现自动化操作，降低对操作人员可能带来的辐射；并实现对放射性籽源的全方位检测，提高检测效率。为了进一步提高工作效率，合格产品区位于检测机构附近，检测合格的产品可以直接放入合格产品区。

上述医用放射性籽源远程自动可视检测装置，上料机构包括振动盘、送料槽和分选单元。通过上料机构的振动盘将放射性籽源经送料槽送至分选单元；分选单元将放射性籽源单根传送至便于Z向传动机构的气动夹头夹取的夹料台。

上述医用放射性籽源远程自动可视检测装置，振动盘的盘体内侧周壁设置有沿圆周方向的螺旋导轨；螺旋导轨末端作为振动盘的出口，与送料槽的入口连通。螺旋导轨能够实现放射性籽源的有序导向及送出。

上述医用放射性籽源远程自动可视检测装置，送料槽可以实现放射性籽源的定向移动。当送料槽向下倾斜，与水平方向成一夹角时，不需要额外设备，能够使放射性籽源在自身重力作用下通过送料槽至夹料台。送料槽可以采用排布紧密的长扭簧实现。

上述医用放射性籽源远程自动可视检测装置，分选单元包括安装在第一支架上的分料气缸；第一支架设置有送料槽穿过的通道，通道延伸至位于第一支架尾部的夹料台；分料气缸控制阀延伸至通道并抵住送料槽；第一支架固定在底座上。通过分料气缸能够控制放射性籽源单根送至夹料台。为了保证每次只有一根放射性籽源送至夹料台，第一支架设置有通道的部分以及夹料台上表面为透明结构，分选单元进一步包括安装在第一支架上的第一光电传感器；第一光电传感器与分料气缸电连接。利用夹料台上有无放射性籽源时的反射光强度不同，第一光电传感器将夹料台反射的光线转换成电信号发送给出分料气缸，控制分料气缸的启停，实现对放射性籽源的单根传送。当启动分料气缸时，分料气缸控制阀松开，使送料槽内的一根放射性籽源进入夹料台，接着分料气缸关闭，分料气缸控制阀抵住送料槽。为了便于气动夹头夹取物料，夹料台一端通过连接轴与底座连接，夹料台在平料气缸的控制下沿连接轴旋转，当旋转至夹料台一侧延伸出的台阶与送料槽出口齐平时，第一支架与夹料台之间形成的凹槽便于接收沿送料槽传送的放射性籽源。放射性籽源进入凹槽后，夹料台在平料气缸的控制下沿连接轴反向旋转至水平方向，便于气动夹头夹取放射性籽源。

上述医用放射性籽源远程自动可视检测装置，X向传动机构用于实现Z向传动机构在X方向的移动。X向传动机构包括由无杆气缸驱动的滑座以及与滑座滑动配合的滑轨；滑轨和无杆气缸沿x方向安装在第二支架上，且无杆气缸位于两条平行滑轨之间。滑座进一步安装在无杆气缸上，无杆气缸活塞内安装的磁体带动滑座设置的磁体沿X方向移动，进而带动安装在滑座上的Z向传动机构沿滑轨运行。为了保证为了配合放射性籽源的夹取、检测、放料等工作流程，第二支架沿滑轨走向设置有三个第二光电传感器；三个第二光电传感器位于滑轨上方或者下方，并与夹料台、合格产品区、不合格产品区三个位置对应。第二光电传感器与无杆气缸电连接；与第一光电传感器的工作原理相似，根据第二光电传感器发送的检测信号实现对无杆气缸启停的控制，从而实现对Z向传动机构位置的确定。

上述医用放射性籽源远程自动可视检测装置，Z向传动机构用于通过气动夹头夹紧放射性籽源，带动夹持放射性籽源的气动夹头实现沿Z方向移动以及在水平面内旋转。Z向传动机构包括气动夹头、夹具气缸、升降气缸和步进电机；升降气缸安装在滑座上；夹具气缸上端转轴穿过升降气缸与安装在升降气缸上端的步进电机输出端连接，夹具气缸下端为气动夹头。气动夹头在夹具气缸的作用下，能够实现夹紧或张开动作，从而夹紧或松开放射性籽源。升降气缸可以带动气动夹头上升或者下降，从而使气动夹头下降至夹料处夹持放射性籽源或者使气动夹头下降至检测机构的位置。步进电机能够带动气动夹头实现水平面内360°旋转，完成对放射性籽源的全方位检测。

上述医用放射性籽源远程自动可视检测装置，检测机构用于实现对放射性籽源的检测。检测机构可以根据需要选择合适的测量设备。本发明中主要是对放射性籽源的外形进行检测，因此，检测机构主要包括用于测量形貌的电子显微镜及电子显微镜固定单元；电子显微镜固定单元包括设置有固定轴的底座和夹持臂；夹持臂的一端在固定轴上，另一端安装电子显微镜。电子显微镜在Z向传动机构的配合下，对放射性籽源进行全方位自动检测，并把获取的图像信号传递给远程操作机构。夹持臂一端通过调节螺钉安装在固定轴上，这样不仅可以实现对夹持臂的紧固安装，而且可以实现对夹持臂在固定轴上位置的调节；夹持臂安装电子显微镜的一端同样设置有调节螺钉，以实现电子显微镜相对于夹持臂位置的调节，便于对放射性籽源检测。

上述医用放射性籽源远程自动可视检测装置，远程操作机构为设置有显示器的计算机，用于显示测试图像以及发送控制指令。操作人员通过计算机的人机操作界面发送操作控制指令给上料机构、X向传动机构、Z向传动机构、检测机构等，实现对各机构的控制。由电子显微镜获得的放射性籽源形貌检测数据信号传递个计算机，并在显示器上进行实时显示；然后操作人员根据显示结果，通过计算机的人机操作界面控制Z向传动机构以设定速率在水平面内旋转180°完成对放射性籽源的全方位检测。

本发明进一步提供了一种医用放射性籽源远程自动可视检测方法，使用上述医用放射性籽源远程自动可视检测装置，该检测方法包括以下步骤：

步骤1，自动上料：将待检测的放射性籽源装入振动盘，启动振动盘，振动盘开始振动，将放射性籽源调整好位置和方向，有序地沿振动盘送至送料槽；

步骤2，出料：送料槽将整齐有序地放射性籽源送至分选单元，由分选单元控制放射源单根沿送料槽送至夹料台；

步骤3，传动：X向传动机构带动Z向传动机构水平移动至夹料台，气动夹头夹紧放射性籽源后，X向传动机构再将Z向传动机构水平移动至检测机构所在的检测工位；

步骤4，检测：Z向传动机构带动气动夹头沿垂直方向移动至放射性籽源一端对准检测机构进行检测，停留设定时间后，Z向传动机构带动气动夹头以设定速率水平旋转，对放射性籽源进行全方位检测；

步骤5，收料：检测完毕后，若产品合格，Z向传动机构将产品投入到合格产品区；如果产品不合格，Z向传动机构将产品投入到不合格产品区。

通过上述医用放射性籽源远程自动可视检测方法，通过上料机构实现自动上料，通过X向传动机构和Z向传动机构能够实现自动化传动以及带动放射性籽源实现水平360°旋转，从而实现对放射性籽源的自动化检测及全方位检测。

本发明提供的医用放射性籽源远程自动可视检测装置及其检测方法具有以下有益效果：

1、通过上料机构的振动盘、送料槽和分选单元，不仅能够实现自动上料，而且能够控制放射性籽源单根送至夹料台，实现对微小放射性籽源的单根检测；

2、在X向传动机构的驱动下，能够使夹持有放射性籽源的Z向传动机构定向移动；进一步通过设置的第二光电传感器配合，能够使夹持有放射性籽源的Z向传动机构在设定的夹料台、合格产品区、不合格产品区等位置停留，完成相应操作；

3、在Z向传动机构使用夹具气缸，可以实现气动夹头对放射性籽源的夹紧或松开；在升降气缸带动下，可以实现气动夹头在垂直方向上的移动，从而调整气动夹头在垂直方向的位置；在步进电机的带动下，可以实现气动夹头在水平面内的旋转，从而实现对放射性籽源的360°全方位检测，提高检测精确度；

4、上料机构、X向传动机构、Z向传动结构、检测机构均与远程操作机构连接，实现对上述机构的远程控制，减少工作人员对检测的介入，从而降低对工作人员的辐射；

5、分料气缸、X向传动机构、Z向传动结构的运行或动作均通过气动方式实现，易于实现，而且其运行成本较低，便于推广应用；

6、通过将上述检测装置安装在铅屏蔽工作箱中，能够实现对放射性籽源的全线自动化、远程化；进一步通过对检测后放射性籽源的筛选，提高了检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍；显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1是本发明实施例医用放射性籽源远程自动可视检测装置的主视图。

图2是本发明实施例医用放射性籽源远程自动可视检测装置左视图。

图3是本发明实施例医用放射性籽源远程自动可视检测装置俯视图。

图4是本发明实施例振动盘结构示意图。

图5是本发明实施例分选单元结构示意图。

其中，1、机架；2、上料机构；3、X向传动机构；4、Z向传动机构构；5、检测机构；6、远程操作机构；7、收料单元；

21、振动盘；22、送料槽；23、分选单元；

211、盘体；212、螺旋导轨；

231、第一光电传感器；232、分料气缸；233、夹料台；234、底座；235、第一支架；236、平料气缸；

31、滑轨；32、第二光电传感器；33、无杆气缸；34、滑座；35、第二支架；

41、气动夹头；42、夹具气缸；43、升降气缸；44、步进电机；

51、电子显微镜；52、夹持臂；53、固定轴

71、合格产品区；72、不合格产品区。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整。

以下结合附图对本发明作进一步描述：

实施例1

如图1至图3所示，本实施例提供的医用放射性籽源远程自动可视检测装置，包括机架1，安装在机架1上的上料机构2、X向传动机构3、检测机构5，安装在X向传动机构上并沿x方向移动的Z向传动机构构4，以及与上料机构2、X向传动机构3、Z向传动机构构4、检测机构5连接的远程操作机构6。机架1用于装载各个机构，将各个工位有机地结合在一起，实现整个过程的自动化。上料机构2完成自动上料，并将放射性籽源单根送至夹料处。X向传动机构3用于实现Z向传动机构在X方向的移动。Z向传动机构4用于通过气动夹头41夹紧放射性籽源，带动夹持放射性籽源的气动夹头41实现沿Z方向移动以及在水平面内旋转。检测机构5用于对放射性籽源进行检测，将检测后的产品放入收料单元7；收料单元7分为合格产品区71和不合格产品区72。

如图1至图3所示，上料机构2包括顺次排布的振动盘21、送料槽22、分选单元23。

如图4所示，振动盘21由脉冲电磁铁驱动。振动盘21的盘体211内侧周壁设置有沿圆周方向向内延伸的螺旋凸起作为螺旋导轨212，用于实现放射性籽源的有序导向及送出。螺旋导轨212末端作为振动盘21的出口，与送料槽22的入口连通。送料槽22用于实现放射性籽源的定向移动，送料槽22与水平方向成一夹角。在这里，采用排布紧密的长扭簧实现

如图2、图3及图5所示，分选单元23包括第一光电传感器231、分料气缸232、夹料台233和平料气缸236。第一光电传感器231和分料气缸232并排安装在第一支架235上。第一支架235设置有送料槽22穿过的通道，通道延伸至位于第一支架235尾部的夹料台。分料气缸232控制阀延伸至通道并抵住送料槽22。第一支架235固定在底座234平台上。夹料台233位于底座234凹形平台内，且与凹形平台处于同一水平面内，夹料台236一端通过连接轴与凹形平台内凹边转动连接。平料气缸236位于凹形平台后方，用于控制夹料台233的旋转。

如图1至图3所示，X向传动机构包括滑轨31、三个第二光电传感器32、无杆气缸33和滑座34。两条平行滑轨31沿x方向安装在第二支架35上。滑轨31与滑座34滑动配合。两条滑轨31和无杆气缸33沿X方向安装在第二支架35上，且无杆气缸33位于两条平行滑轨31之间。第二支架35沿滑轨31走向设置有三个第二光电传感器32；三个第二光电传感器32位于滑轨31上方，并与夹料台233、合格产品区71、不合格产品区72三个位置对应。滑座34由无杆气缸驱动，沿滑轨31往复移动。

如图1至图3所示，Z向传动机构包括气动夹头41、夹具气缸42、升降气缸43和步进电机44。升降气缸43安装在滑座34上；夹具气缸42上端转轴穿过升降气缸43与安装在升降气缸43上端的步进电机44输出端连接，夹具气缸42下端为气动夹头41。气动夹头41在夹具气缸42的作用下，能够实现夹紧或张开动作，从而夹紧或松开放射性籽源。升降气缸42可以带动气动夹头41上升或者下降，从而使气动夹头41下降至夹料处夹持放射性籽源或者使气动夹头41下降至检测机构的位置。步进电机45能够带动气动夹头41实现水平面内360°旋转，完成对放射性籽源的全方位检测。

如图1和图3所示，检测机构5包括用于测量形貌的电子显微镜51及电子显微镜固定单元；电子显微镜固定单元包括设置有固定轴53的底座和夹持臂52；夹持臂52的一端在固定轴53上，另一端安装电子显微镜51。电子显微镜51在Z向传动机构的配合下，对放射性籽源进行全方位自动检测，并把获取的图像信号传递给远程操作机构6。夹持臂52一端通过调节螺钉安装在固定轴53上，对夹持臂52进行紧固安装的同时实现对夹持臂52在固定轴53上位置的调节；夹持臂52安装电子显微镜51的一端同样设置有调节螺钉，以实现电子显微镜51相对于夹持臂52位置的调节，便于对放射性籽源检测。

如图1所示，远程操作机构6为设置有显示器的计算机，用于显示测试图像以及发送控制指令。计算机进一步包括人机操作界面作，人机操作界面上设置有各个气缸的控制按钮、步进电机控制按钮等等。操作人员通过计算机的人机操作界面发送操作控制指令给上料机构2、X向传动机构3、Z向传动机构4、检测机构5等，实现对各机构的控制。

本实施例中收料单元7包括两个收料容器，分别放置在合格产品区71和不合格产品区72；且合格产品区71位于检测工位。

实施例2

本实施例提供了一种医用放射性籽源远程自动可视检测方法，基于实施例1提供的医用放射性籽源远程自动可视检测装置来实现。

本实施例提供的医用放射性籽源远程自动可视检测方法包括以下步骤：

步骤1，自动上料：将待检测的放射性籽源装入振动盘21，启动振动盘21，振动盘21开始振动，将放射性籽源调整好位置和方向，有序地沿振动盘21送至送料槽22。

振动盘启动后，放射性籽源有序地沿着振动盘的螺旋导轨212送至送料槽22。

步骤2，出料：送料槽22将整齐有序地放射性籽源送至分选单元23，由分选单元23控制放射源单根沿送料槽送至夹料台。

送料槽22将放射性籽源经第一光电传感器231，进入分料气缸232。当第一光电传感器231在夹料台233未检测到放射性籽源时，启动分料气缸232，控制放射性籽源单根沿送料槽22送至夹料台233。

步骤3，传动：X向传动机构3带动Z向传动机构4水平移动至夹料处，气动夹头41夹紧放射性籽源后，X向传动机构3再将Z向传动机构4水平移动至检测机构5所在的检测工位。

在无杆气缸33驱动下，滑座34带动安装在其上的Z向传动机构4移动至夹料处，气动夹头41在升降气缸43的带动下下移至夹料台233，启动夹具气缸42夹紧放射性籽源，然后气动夹头41在升降气缸43的带动下上移至恢复原位；再在无杆气缸驱33动下，滑座34带动安装在其上的Z向传动机构4移动至检测机构5所在的检测工位。

步骤4，检测：Z向传动机构4带动气动夹头41沿垂直方向移动至放射性籽源一端对准检测机构5进行检测，停留设定时间后，Z向传动机构4带动气动夹头41以设定速率水平旋转，对放射性籽源进行全方位检测。

气动夹头41在升降气缸43的带动下下移至放射性籽源一端对准电子显微镜51的焦距进行观察检测，电子显微镜51将采集的图像数据传送至计算机，并在显示器上显示；停留2秒钟后，气动夹头41在步进电机45的带动下夹持放射性籽源水平自动旋转180°，使放射性籽源的另一端对准电子显微镜的焦距，进行观察检测，电子显微镜51将采集的图像数据传送至计算机，并在显示器上显示；由于本实施例中放射性籽源较小，只要从两个相对的方向观测即可实现对放射性籽源整个形貌的外形检测。若对于检测结果不满意，还可以在步进电机45的带动下，使气动夹头41旋转到任一位置，对放射性籽源进行观察检测。

步骤5，收料：检测完毕后，若产品合格，Z向传动机构4将产品投入到合格产品区；如果产品不合格，Z向传动机构4将产品投入到不合格产品区。

检测完毕后，如果放射性籽源产品合格，气动夹头41在夹具气缸42的控制下松开，放射性籽源自动投入到位于合格产品区71的收料容器内；如果放射性籽源产品不合格，在无杆气缸33驱动下，滑座34带动Z向传动机构移动至不合格产品区72，然后气动夹头41在夹具气缸42的控制下松开，放射性籽源自动投入到位于不合格产品区72的收料容器内。

采用实施例1和实施例2中的医用放射性籽源远程自动可视检测装置及其检测方法，对放射源进行检测，上料、分选、传动、检测、收料过程全线自动化、远程化，减少操作人员的介入，降低操作人员受辐射剂量；通过电子显微镜51和计算机配合来完成对放射源的检测，能够对放射籽源焊封端口进行360°全方位无死角检测，提高了检测精确度，也提高了检测效率。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。