一种CT扫描的智能化换样系统

一种ct扫描的智能化换样系统
技术领域
1.本发明涉及x射线ct无损检测技术，具体公开了一种ct扫描的智能化换样系统。


背景技术：

2.x射线ct成像作为一种先进的三维无损检测技术，能够在不破坏材料结构的情况下呈现出其内部结构，已经广泛应用于众多行业，如工业制造、材料科学、生物医学、考古研究等领域。锥形束ct工作站凭借其扫描视场大、扫描时间短、光束利用率高等优势在无损检测行业中扮演重要角色，同时也存在诸多改进空间。当检测样品较多，需要频繁开关x射线源和屏蔽箱进行换样操作，会影响样品批量检测效率，并增加了检测人员频繁暴露在电离辐射环境中的风险。
3.传统ct扫描装置在完成对样品扫描后，一般需要人工将已测样品从样品台上取下，然后换上待测样品，为了避免检测人员频繁接触x射线所引起的电离辐射，在换样期间需要暂时关闭射线源，打开屏蔽箱门，换好样品之后，再重新启动门锁并打开射线源。当待测样品过多时，这种换样方式就显得复杂繁琐且效率不高，还增加了检测人员接触空气电离的风险。
4.尤其大批量的同属性检测样品，其实验参数固定，频繁地开关系统会增加了实验误差可能性，不仅增加人员安全风险，还会影响设备使用寿命，这对ct扫描换样的智能化控制提出新的要求。
5.传统ct数据采集由实验参数设定、多轴运动控制、射线源控制、图像采集控制等多个子系统联动完成，缺乏对样品更换环节控制的考虑，控制系统之间布局较为分散，增加了操作复杂性和实验不确定性，需要发展ct数据采集全周期控制系统。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术平台中存在的不足和新需求，本发明的目的在于提供一种ct扫描的智能化换样系统，开发了ct数据采集的全周期控制软件，提高了ct工作站检测效率，同时避免了检测人员频繁接触电离辐射风险。
7.为了达到上述目的，本发明的技术方案如下。
8.一种ct扫描的智能化换样系统，该系统放置在x射线屏蔽箱内部，包括样品支架、托盘、机械手、机械臂、换样控制模块，参见图1所示。
9.样品支架上部用于放置待测样品，其底部具有吸合设计，可与托盘、样品台基座相吸合，中部卡槽用于与机械手卡钳咬合，参见图2所示。
10.托盘用于放置样品支架，并设有多个支架位，每个支架位可放置一个样品支架，可与其底部相吸合。
11.机械手固定在机械臂上，用于咬合样品支架。
12.机械臂与机械手相连，通过执行升、转、落操作，完成样品转移动作。
13.换样系统控制模块用于驱动和控制机械臂的各种启停、旋转、位移操作，设定换样
操作固定化控制程序，实现自动化换样任务。
14.ct扫描的智能化换样控制系统，集成了上述各子系统的信号通讯，实现了软件化智能控制，具体包括以下步骤。
15.步骤（1），查看硬件是否连接正常，开启控制软件。
16.步骤（2），检查机械手、托盘、样品台的初始化位置。
17.步骤（3），输入待测样品数。
18.步骤（4），运行机械手将待测样品放置到样品台。
19.步骤（5），机械手归0
#
位。
20.步骤（6），进行ct扫描实验任务直到结束。
21.步骤（7），运行机械手将2
#
已测样品放置到1
#
位。
22.步骤（8），检查当前托盘样品数量，如果实验样品已经扫描完毕则机械手归0
#
位，否则转至步骤（4）继续运行。
23.步骤（9），换样任务结束。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面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来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
25.图1是本发明所公开的一种ct扫描的智能化换样系统结构示意图。
26.图2是本发明所公开的一种ct扫描的智能化换样支架、托盘、机械手示意图。
27.图3是本发明所公开的一种ct扫描的智能化换样系统的控制流程图。
28.图4是本发明所公开的一种ct扫描的智能化换样系统的控制软件界面。
具体实施方式
29.下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点，并不用于限定本发明。
30.实施例1。
31.一种ct扫描的智能化换样系统，置于x射线屏蔽箱中ct扫描平台上完成自动换样功能，包括样品支架、托盘、机械手、机械臂、换样系统控制模块及其附件。
32.样品支架上部承载样品，底部有3颗钢珠和3个磁饼，可以准确的将其固定在样品台上面，样品支架中心腰部向内凹陷，其规格与机械手的卡钳相吻合，在换样操作时，机械手卡钳卡住样品支架进行移动。
33.托盘内含有多个支架位，每个支架位内部含有钢珠凹槽和磁饼，用于与样品支架底部相连，对样品起到固定作用，在换样操作时，机械手将扫描完的样品放到托盘内，然后再从中抓取一个待测样品进行扫描。
34.机械手主要由一个卡钳组成，连接在机械臂的一端，卡钳的规格大小与样品支架的凹槽相匹配，在换样操作时，机械手在机械臂的驱动下进行旋转、升降等位移操作，从而将样品移动到指定位置。
35.机械臂一端与机械手相连，另一端固定在光学平台上面，机械臂上有3个机械关节，可以进行升降、伸缩动作，完成取样、归位等动作。
36.换样系统控制模块负责驱动和控制整个换样过程，它能够控制机械臂、机械手的各种位移动作，在完成一次换样任务之后，控制机械手回到初始位置，等待下一次换样任务。
37.一种ct扫描的智能化换样控制流程，参见图3所示，实现了实验样品的自动化更换，具体包括以下步骤。
38.步骤（1），查看系统硬件是否完备且连接正常。
39.步骤（2），初始化状态检查。
40.步骤（3），输入待测样品数。
41.步骤（4），启动放样品操作，机械手在1
#
位顺序夹取待测样品支架，通过执行升、转、落操作，将样品放置在2
#
位。
42.步骤（5），机械手回到0
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位。
43.步骤（6），等待该样品扫描结束。
44.步骤（7），启动取样品操作，机械手顺序在2
#
位夹取测后样品支架，通过执行升、转、落操作，顺序将其放回1
#
位。
45.步骤（8），顺序执行样品转移操作，直至所有样品扫描完毕。
46.步骤（9），机械手归0
#
位。
47.步骤（10），实验任务结束。
48.进一步的，所述步骤（2）包括以下步骤。
49.步骤（21），检查机械手在0
#
位就绪。
50.步骤（22），检查托盘在1
#
位就绪。
51.步骤（23），检查样品台在2
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位就绪。
52.进一步的，所述步骤（2）包括以下步骤。
53.步骤（81），未完成所有样品扫描，循环执行步骤（4）至步骤（7）。
54.步骤（82），已完成所有样品扫描，实行步骤（9）。
55.实施例2。
56.一种ct扫描的智能化换样系统控制软件（x-ray tomo），参见图4所示，实现了ct数据采集和智能化换样功能，具体包括以下步骤。
57.步骤（1），初始化检查并开启控制软件。
58.步骤（2），在软件换样控制模块中"sample num"编辑框中输入待测样品数n。
59.步骤（3），启动放样品操作，点击"place sample"。
60.步骤（4），点击"robotic arm 0"将机械手归0
#
位。
61.步骤（5），在预览模式选择模块中打开"live"模式，根据投影图显示和直方图显示调整射线源模块、多维运动控制模块及曝光时间使二维投影图像满足实验要求。
62.步骤（6），进入"fdk"扫描模块进行相关参数设定。
63.步骤（7），点击"run"进行等角度间隔扫描至ct扫描进度条结束。
64.步骤（8），关闭射线源，进行"dark"图像拍摄。
65.步骤（9），启动取样品操作，点击"remove sample"。
66.步骤（10），赋值n=n-1，顺序执行样品转移操作，直至所有样品扫描完毕。
67.步骤（11），点击"robotic arm 0"将机械手归0
#
位。
68.步骤（12），实验任务结束。
69.该软件界面设计与功能布局同样属于本发明的保护范围，其实施过程与实施例1中控制流程相同部分，在此不再赘述。
70.以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。