扫描成像系统改卧式工业CT技术探讨

　　1　扫描成像系统

　　卧式扫描成像系统由加速器射线源、卧式承载转台、前准直器、校正块、后准直器、探测器和电子模块以及计算机控制成像系统组成。设备可提供数字化X射线扫描成像功能。

　　直线加速器安装在移动和定位平台上,与前后准直器、探测器准直配合。对不同尺寸的工件进行扫描成像检测时,辐射器可进行升降和水平运动,以选择最佳射线出束位置,达到理想检测效果。被检工件装在工艺支撑环内,安装在卧式承载转台上。

　　工件可在前后准直器之间,垂直于扇型X射线束面的方向进行水平移动,并可作360°转动。不同尺寸工件水平移动时,其轴线位置在垂直于X射线束面的方向上应保持一致。设备工作示意图见图1。

　　2　工业CT系统

　　工业CT由很多子系统组成,包括:操作接口、射线源、弧形或阵列探测器、机械扫描机构、计算机系统、图像显示系统和数据存储媒介等(图2)。

　　3　技术改造难点

　　(1)卧式转台的机械运动在径向、周向和轴向的偏移量一般都在毫米级以上,导致工件旋转中心和断层空间位置的不确定,达不到工业CT扫描精度要求。

　　(2)扫描运动控制系统精度达不到工业CT要求,卧式转台和加速器升降平台的扫描运动较难实现精确同步束流触发和同步升降。

　　(3)工件直径变化及装卡方式受人为操作影响,使工业CT参数在每次装卡后存在不确定性,给系统标定带来困难。

　　(4)加速器系统的长时间稳定性和可靠性是否能满足工业CT扫描的要求有待检验。

　　4　技术改造要点

　　技改时需要综合考虑扫描成像系统目前的技术状态,以及改造方案与预期效果存在的限制。需要重点考虑以下问题:

　　(1)系统扫描方式的选择　选择二代还是三代扫描方式。

　　(2)卧式转台及工件装卡工艺　对卧式转台及工件装卡工艺的改进,将提高扫描系统的扫描精度,减少对图像质量的影响。

　　(3)工件运动位置测量　精确测量工业CT扫描过程中工件的几何位置,减小扫描运动误差对系统分辨率的影响,是系统改造的关键技术。

　　(4)重建算法改进　在工件运动位置精度不高时,需要配合工件位置测量,改进重建算法,以提供良好的断层图像。

　　5　关键技术及计算

　　5.1　机械扫描精度

　　(1)对于CT系统(无论二代还是三代扫描方式),机械系统精度对于空间分辨率和密度分辨率都有影响。单就空间分辨率来说,要求旋转中心偏离

　　对称中心轴小于空间分辨率测试卡线宽的1/5,同时要求实际扫描时像素位置与理论像素位置因机械系统误差造成的面积偏出部分<25%。满足以上两项要求时,机械系统误差对空间分辨率的贡献约30%左右。对CT成像空间分辨率影响最大的是周向滞后和工件在工艺环中的相对运动。