现场装配式环形扫描工业CT机及操作方法

摘要

本发明涉及一种现场装配式环形扫描工业CT机及操作方法，包括安装座；安装座表面设置有安装轨道槽；机座通过安装轨道槽与安装座相连接；机座上设置有机架；机架上设置有环形机架；环形机架设置有旋转驱动装置；旋转驱动装置包括齿圈；所述齿圈通过螺钉同心安装在环形机架上；同步带套装在齿圈上；同步带运动带动齿圈转动；齿圈转动带动环形机架转动，环形机架转动带动射线源、探测器实现环形扫描。本发明现场装配式环形扫描工业CT机，为分体结构，通过在现场组装工业CT，实现了综合管廊、巷道等狭小空间工业CT环形扫描检测；便于运输和安装，防止设备在整体运输过程中造成损坏，提高检测灵活性，同时提高检测精度和检测效率，降低检测成本。

说明书

技术领域

本发明涉及工业检测领域，具体的说，是涉及一种现场装配式环形扫描工业CT机及操作方法。

背景技术

工业CT(或者称为ICT)就是计算机层析照相或称工业计算机断层扫描成像。层析成像有关理论的有关数学理论早在1917年由伦琴提出，但只是在计算机出现后并与放射学科结合后才成为一门新的成像技术。在工业方面特别是在无损检测(NDT)与无损评价(NDE)领域更加显示出其独特之处。因此，国际无损检测界把工业CT称为最佳的无损检测手段。进入80年代以来，国际上主要的工业化国家已把X射线或γ射线的工业CT用于航天、航空、军事、冶金、机械、石油、电力、地质、考古等部门的NDT和NDE，上世纪90年代我国也已逐步把工业CT技术用于工业无损检测领域。

按扫描获取数据方式的不同，CT技术已发展经历了五个阶段(即五代CT扫描方式)：

第一代CT，使用单源(一条射线)单探测器系统，系统相对于被检物作平行步进式移动扫描以获得N个投影值，被检物则按M个分度作旋转运动。这种扫描方式被检物仅需转动180°即可。第一代CT机结构简单、成本低、图像清晰，但检测效率低，在工业CT中则很少采用。

第二代CT，是在第一代CT基础上发展起来的。使用单源小角度扇形射线束多探头。射线扇形束角小、探测器数目少，因此扇束不能全包容被检物断层，其扫描运动除被检物需作M个分度旋转外，射线扇束与探测器阵列架一道相对于被检物还需作平移运动，直至全部覆盖被检物，求得所需的成像数据为止。

第三代CT，它是单射线源，具有大扇角、宽扇束、全包容被检断面的扫描方式。对应宽扇束可以有N个探测器，保证一次分度取得N个投影计数，被检物仅作M个分度旋转运动。因此，第三代CT运动单一、好控制、效率高，理论上被检物只需旋转一周即可检测一个断面。

第四代CT，也是一种大扇角全包容，只有旋转运动的扫描方式，但它有相当多的探测器形成固定圆环，仅由辐射源转动实现扫描。其特点是扫描速度快、成本高。

第五代CT，是一种多源多探测器，用于实时检测与生产控制系统。源与探测器按120°分布，工件与源到探测器间不作相对转动，这种CT技术难度大，成本高但较其他几种CT效率有显著提高。

上述五种CT扫描方式，在工业CT机中用得最普遍的是第二代与第三代扫描，其中尤以第三代扫描方式用得最多。这是因为它运动单一，易于控制，且具有成本低，检测效率高等优点，即：采用第三代扫描方式，大扇角、宽扇束、全包容的检测方式提高了检测效率同时兼顾成本。强大的图像处理功能能够准确的识别被检工件或部件的多种缺陷，通过图像重构出立体图像，对各种缺陷进行分类标记和统计更准确、更直观，防止操作人员因操作失误而引起的漏叛和误判。

其原理是基于从多个投影数据应用计算机重建图像的一种方法，现代断层成像过程中仅仅采集通过特定剖面(被检测对象的薄层，或称为切片的投影数据，用来重建该剖面的图像，因此也就从根本上消除了传统断层成像的“焦平面”以外其他结构对感兴趣剖面的干扰，“焦平面”内结构的对比度得到了明显的增强；同时断层图像中图像强度(灰度)数值能真正与被检对象材料的辐射密度产生对应的关系，发现被检对象内部辐射密度的微小变化。

工业CT机通常由射线源系统、机械扫描系统、探测器系统、计算机系统和屏蔽设施等部分组成，检测系统结构如图1所示，工作原理如图2所示。机械扫描系统实现CT扫描时工件或试件等做旋转或平移，以及射线源—工件或试件—探测器空间位置的调整，它包括机械实现部分及电气控制系统。探测器系统用来测量穿过试件的射线信号，经放大和模数转换后由计算机进行图象重建。工业CT机一般使用数百个到上千个探测器排列成面板。探测器数量越多，每次采样的点数也就越多，有利于缩短扫描时间、提高图像分辨率。计算机系统用于扫描过程控制、参数调整、图像重建、显示及处理等。

工业CT通常工作模式是射线源和探测器不动，工件或试件等在载物台上转动，射线源提供CT扫描成像的能量线束用以穿透工件或试件，根据射线在工件或试件内的衰减情况实现各点的衰减系数表征的CT图像重建。

综合管廊、巷道等工况条件下被检工件或试件原位不能动，若对原位不能动的工件或试件进行环形扫描，需要射线源、探测器围绕工件或试件转动，工作模式与工业CT传统工作模式正好相反。。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种便于运输和安装，防止设备在整体运输过程中造成损坏，提高检测灵活性，同时提高检测精度和检测效率，降低检测成本的现场装配式环形扫描工业CT机。

本发明所采取的技术方案是：

一种现场装配式环形扫描工业CT机，

包括安装座；

安装座上设置有检测主机和检测主机旋转驱动装置；

检测主机包括设置在安装座表面的轨道槽；

机座通过安装轨道槽与安装座相连接；

机座上设置有机架；

机架上设置有环形机架；

环形机架设置有主机旋转驱动装置；

环形机架中心线沿水平方向设置；

环形机架端面一侧设置有齿圈；

环形机架内圆周上设置有射线源和探测器。

旋转驱动装置包括齿圈；

所述齿圈通过螺钉同心安装在环形机架上；

同步带套装在齿圈上；

同步带运动带动齿圈转动；

齿圈转动带动环形机架转动，环形机架转动带动射线源、探测器实现环形扫描。

安装座上设置有电机安装座；

驱动电机设置在电机安装座上；

驱动电机输出轴通过联轴器与减速机输入轴相连接；

减速机输出轴上设置有驱动齿轮；

驱动电机转动带动驱动齿轮转动；

驱动齿轮转动带动同步带运动，同步带运动带动齿圈、环形机架转动，从而带动射线源和探测器圆周运动实现环形扫描。

所述安装座上至少设置有两根安装轨道槽。

所述环形机架通过机架上的配合安装机构安装在滚轴转动支撑上实现转动，由机架上部压紧固定形成一体；

机架包括下部机架和上部机架；

下部机架与上部机架接触表面设置有弧面凹槽；

下部机架和上部机架通过螺栓配合连接；

滚轴转动支撑安装在下部机架凹槽内；

上部机架打开，将环形机架放置在下部机架的弧面凹槽内滚轴转动支撑上；

上部机架与下部机架通过螺栓紧固压紧环形机架，环形机架在机架和机架的弧面配合间转动。

所述环形机架和齿圈均为两个半圆连接而成；

环形机架由左侧环形机架、右侧环形机架和弧面连接机构组成；

齿圈由左侧齿圈和右侧齿圈组成；

左侧环形机架和右侧环形机架通过弧面连接机构相连接；

弧面连接机构设置有连接螺钉；

左侧环形机架和右侧环形机架通过螺钉与弧面连接机构连接成环形机架；

齿圈和齿圈通过螺钉同心安装在环形机架端面的一侧构成齿圈。

所述射线源和探测器在圆周上呈圆心对称设置。

射线源是X射线的发射源，探测器是X射线穿过工件或试件后的射线衰减信号接收装置。

所述同步带设置有张力恒定装置。

所述张力恒定装置包括张紧轮，张紧轮通过铰接安装在电动缸伸缩轴的上端；

电动缸缸体铰接安装在安装座上；电动缸轴线沿竖直方向设置；

张紧轮压在同步带上，电动缸伸缩轴的伸缩使张紧轮对同步带压紧或放松，实现同步带、齿圈和驱动齿轮的张力恒定。

一种现场装配式环形扫描工业CT机操作方法，包括如下步骤：

步骤、将检测装置运输到需要检测的设备现场；

步骤、根据需要检测设备实际工作状态安装安装座；

步骤、在安装座上分别安装检测主机和主机旋转驱动装置；

步骤、安装、调试张力恒定装置；

步骤、启动驱动电机，检测主机对需要检测的设备进行检测；

步骤、检测完毕，将检测装置安装相应的模块进行分解、装箱。

本发明相对现有技术的有益效果：

本发明现场装配式环形扫描工业CT机，为分体结构，通过在现场组装工业CT，实现了综合管廊、巷道等狭小空间工业CT环形扫描检测；便于运输和安装，防止设备在整体运输过程中造成损坏，提高检测灵活性，同时提高检测精度和检测效率，降低检测成本。

附图说明

图1是现有技术的工业CT机系统结构示意图；

图2现有技术的工业CT机系统结构原理示意图；

图3是本发明现场装配式环形扫描工业CT机的主视结构示意图；

图4是本发明现场装配式环形扫描工业CT机的侧视结构示意图；

图5是图4的A-A剖视结构示意图；

图6是本发明现场装配式环形扫描工业CT机的安装座俯视结构示意图；

图7是本发明现场装配式环形扫描工业CT机的安装座主视结构示意图；

图8是本发明现场装配式环形扫描工业CT机的机架剖视结构示意图；

图9是本发明现场装配式环形扫描工业CT机的环形机架主视结构示意图；

图10是本发明现场装配式环形扫描工业CT机的弧面连接结构主视结构示意图；

图11是图10的B-B剖视结构示意图。

附图中主要部件符号说明：

图中：

1、安装座 2、安装轨道槽

3、机座 4、机架

5、环形机架 6、齿圈

7、同步带 8、驱动电机

9、驱动齿轮 10、张紧轮

11、电动缸 12、滚轴转动支撑

13、射线源 14、探测器

15、电机安装座。

具体实施方式

以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明：

附图3-11可知，一种现场装配式环形扫描工业CT机，

包括安装座1；

安装座上设置有检测主机和检测主机旋转驱动装置；

检测主机包括设置在安装座1表面的轨道槽2；

机座3通过安装轨道槽2与安装座1相连接；

机座3上设置有机架4；

机架4上设置有环形机架5；

环形机架5设置有主机旋转驱动装置；

环形机架5中心线沿水平方向设置；

环形机架5端面一侧设置有齿圈6；

环形机架5内圆周上设置有射线源13和探测器14。

旋转驱动装置包括齿圈6；

所述齿圈6通过螺钉同心安装在环形机架5上；

同步带7套装在齿圈6上；

同步带7运动带动齿圈6转动；

齿圈6转动带动环形机架5转动，环形机架5转动带动射线源13、探测器14实现环形扫描。

安装座1上设置有电机安装座15；

驱动电机8设置在电机安装座15上；

驱动电机8输出轴通过联轴器与减速机输入轴相连接；

减速机输出轴上设置有驱动齿轮9；

驱动电机8转动带动驱动齿轮9转动；

驱动齿轮9转动带动同步带7运动，同步带7运动带动齿圈6、环形机架5转动，从而带动射线源13和探测器14圆周运动实现环形扫描。

所述安装座1上至少设置有两根安装轨道槽2。

所述环形机架5通过机架4上的配合安装机构安装在滚轴转动支撑12上实现转动，由机架4上部压紧固定形成一体；

机架4包括下部机架41和上部机架42；

下部机架41与上部机架42接触表面设置有弧面凹槽；

下部机架41和上部机架42通过螺栓配合连接；

滚轴转动支撑12安装在下部机架41凹槽内；

上部机架42打开，将环形机架5放置在下部机架41的弧面凹槽内滚轴转动支撑12上；

上部机架42与下部机架41通过螺栓43紧固压紧环形机架5，环形机架5在机架41和机架42的弧面配合间转动。

所述环形机架5和齿圈6均为两个半圆连接而成；

环形机架5由左侧环形机架51、右侧环形机架52和弧面连接机构53组成；

齿圈6由左侧齿圈61和右侧齿圈62组成；

左侧环形机架51和右侧环形机架52通过弧面连接机构53相连接；

弧面连接机构53设置有连接螺钉；

左侧环形机架51和右侧环形机架52通过螺钉与弧面连接机构53连接成环形机架5；

齿圈61和齿圈62通过螺钉同心安装在环形机架5端面的一侧构成齿圈6。

所述射线源13和探测器14在圆周上呈圆心对称设置。

射线源13是X射线的发射源，探测器14是X射线穿过工件或试件后的射线衰减信号接收装置。

所述同步带7设置有张力恒定装置。

所述张力恒定装置包括张紧轮10，张紧轮10通过铰接安装在电动缸11伸缩轴的上端；

电动缸11缸体铰接安装在安装座1上；电动缸11轴线沿竖直方向设置；

张紧轮10压在同步带7上，电动缸11伸缩轴的伸缩使张紧轮10对同步带7压紧或放松，实现同步带7、齿圈6和驱动齿轮9的张力恒定。

一种现场装配式环形扫描工业CT机操作方法，包括如下步骤：

步骤1、将检测装置运输到需要检测的设备现场；

步骤2、根据需要检测设备实际工作状态安装安装座；

步骤3、在安装座上分别安装检测主机和主机旋转驱动装置；

步骤4、安装、调试张力恒定装置；

步骤5、启动驱动电机，检测主机对需要检测的设备进行检测；

步骤6、检测完毕，将检测装置安装相应的模块进行分解、装箱。

本发明现场装配式环形扫描工业CT机，为分体结构，通过在现场组装工业CT，实现了综合管廊、巷道等狭小空间工业CT环形扫描检测；便于运输和安装，防止设备在整体运输过程中造成损坏，提高检测灵活性，同时提高检测精度和检测效率，降低检测成本。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的技术方案范围内。